基于單片機(jī)的電子車速里程表的設(shè)計(jì)

畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文）設(shè)計(jì)（論文）題目: 基于單片機(jī)的電子車速里程表的設(shè)計(jì)單 位（系別）： 自動(dòng)化系 學(xué) 生 姓 名： 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 答辯組負(fù)責(zé)人： 填表時(shí)間： 20 15 年 6 月重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院教務(wù)處制編 號(hào)：_審定成績(jī)：_重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- -I重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 任務(wù)書設(shè)計(jì)(論文)題目 基于單片機(jī)的電子車速里程表的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 系別 自動(dòng)化系 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí) 七班 指導(dǎo)教師 職稱 副教授 聯(lián)系電話 教師單位 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院 下任務(wù)日期 2014 年 12 月 28 日主要研究?jī)?nèi)容、方法和要求主要有車速表和里程表兩部分組成，其傳感器采用無(wú)接觸測(cè)量的光電傳感器，可以顯示自行車的總里程和一段時(shí)間的階段里程，還可顯示當(dāng)前車速以及超速報(bào)警。目標(biāo)：設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的電子車速里程表，能夠?qū)崿F(xiàn)顯示自行車的行駛時(shí)間、速度、路程功能。主要內(nèi)容。思路和方法：1、學(xué)習(xí)并理解脈沖計(jì)算原理；2、使用 Protel DXP 軟件繪制電路原理圖與 PCB 圖；3、熟悉單片機(jī) C 語(yǔ)言編程；4、設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件程序。進(jìn)度計(jì)劃第一周至第四周：查閱文獻(xiàn)，進(jìn)行課題調(diào)研，寫出開題報(bào)告。第五周：擬出目錄，根據(jù)目錄準(zhǔn)備寫論文。第六周至第七周：第一次初稿完成，交予老師查看。第八周至第九周：修改初稿論文，第二次交予老師查看。準(zhǔn)備查重。第十周：第二次修改初稿論文，交予老師查看，繼續(xù)修改論文，準(zhǔn)備答辯。第十一周：準(zhǔn)備論文答辯 PPT。主要參考文獻(xiàn)1 劉火良，楊森 STM32 庫(kù)開發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南P機(jī)械工業(yè)出版社，2013062 王鎖弘電子車速里程表的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)方案J 國(guó)外電子元件，2004063 丁敏電動(dòng)自行車?yán)锍趟俣扔?jì)的設(shè)計(jì)J機(jī)械管理開發(fā)，2012064 楊家國(guó)，董秀成單片機(jī)原理與應(yīng)用及 C51 程序設(shè)計(jì)D清華大學(xué)出版社，2006085 羅四維傳感器應(yīng)用電路詳解P電子工業(yè)出版社， 1996指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日教研室主任簽字： 年 月 日重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- -II備注：此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，并于畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開始前下達(dá)給學(xué)生。重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- -II摘 要自行車自1868年引入我國(guó)已有一百多個(gè)年頭。隨著國(guó)內(nèi)人均GDP的增長(zhǎng)，自行車從普通的運(yùn)輸、代步工具發(fā)展成為人們休閑娛樂與鍛煉的首選。自行車憑借著高科技帶來(lái)的高配置和它自身的優(yōu)勢(shì)，逐漸的又吸引了大家的眼球。隨著周邊環(huán)境的破壞污染，自行車必然會(huì)有著大好的發(fā)展空間。人們可以通過一些簡(jiǎn)單的儀器儀表了解實(shí)時(shí)里程、速度?？墒乾F(xiàn)在的汽車或者摩托車的儀表片都是機(jī)械式的，不方便駕駛員直接捕捉信息。所以在此次設(shè)計(jì)中我們將想辦法把速度時(shí)間等數(shù)據(jù)通過LED顯示出來(lái)。本論文主要闡述一種基于單片機(jī)的自行車速度/里程計(jì)的設(shè)計(jì)。以 AT89C51 單片機(jī)為核心，采用 ITR-9707 光電傳感器測(cè)轉(zhuǎn)，AT24C02 實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時(shí)候保存里程信息。通過頻率測(cè)量模塊和轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)據(jù)遞給 MCS，再通過數(shù)據(jù)存取模塊與 LED 模塊顯示速度和里程。完成此次的測(cè)量顯示。文章詳細(xì)介紹了自行車速度/里程計(jì)的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)硬件電路的時(shí)候，將光電傳感器采集的脈沖信號(hào)給單片機(jī)處理并顯示出來(lái)。在此還增加了時(shí)間顯示功能和超速報(bào)警功能。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分采用 C+軟件對(duì)每一個(gè)模塊進(jìn)行編程。最終達(dá)到設(shè)計(jì)目的?！娟P(guān)鍵詞】：里程 速度 光電傳感器 單片機(jī) 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- -IIIABSTRACTBicycle has been introduced to our country more than one hundred years since 1868. As the growth of the domestic per capital the GDP, the bicycle is not only the universal tool of transportation and substitute for walking, but becomes the first choice of entertainment and exercising. Bicycle with high-tech brings high configuration and its own advantages, gradually attracted everybodys eyes again. With the destruction of the surrounding environment, bicycle is bound to have good development space. But now the car or motorcycle instrument are mechanical, the driver could not directly capture information. So we will think of some way to put speed in the design time, such as data displayed by LED.In these paper, the bicycle speed/mileage design based on the Hall element is Single Chip Microcomputer. By AT89C51 as kernel, using ITR-9707 Photoelectric sensor to measure revolution, the measure and statistic are achieved. The range information are saved by AT24C02 when the power is off. The date through frequency measurement module and data conversion module be passed to the MCS, and then the speed and mileage were displayed by access module and LED module. Complete the measurement display.In this article, the hardware circuit and software design of bicycle mileage/speed instrument are introduced in detail. About the hardware, the pulse number is transmitted of one second of the bicycle into Single Chip Microcomputer system. Then the signal processed by Single Chip Microcomputer system is sent to display scream. And an increase of time display and speed alarm. Software system design part adopts C+ software for programming each module. Finally, we can achieve the design purpose.【Key words】: Mileage speed Photoelectric sensor Single Chip Microcomputer 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- -IV目 錄前 言 .1 第一章 計(jì)速里程表概述 .2 第一節(jié) 課題研究背景 .2 第二節(jié) 車速里程表的發(fā)展 .3一、傳統(tǒng)車速里程表 .3 二、電子車速里程表 .3 第三節(jié) 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)和內(nèi)容 .4 第二章 系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì) .5 第一節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù)的分析與實(shí)現(xiàn) .5 一、任務(wù)分析 . 5二、實(shí)現(xiàn)方法 .5第二節(jié) 主控單片機(jī) AT89C51. 6 第三章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) .8 第一節(jié) 頻率測(cè)量模塊 .8 一、光電傳感器的測(cè)量原理 .8二、信號(hào)的轉(zhuǎn)換 .9 第二節(jié) 初始化模塊 .10 一、初始化的概述 .10 二、電路原理說(shuō)明 .10 第三節(jié) 定時(shí)/中斷服務(wù)模塊 .12一、中斷基本概念 .12二、MCS-51 單片機(jī)的中斷系統(tǒng) .12 三、單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)功能介紹 .15 第四節(jié) 數(shù)據(jù)存取模塊 .17 一、AT24C02 簡(jiǎn)要介紹 .17 二、工作方式 .17 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- -V第五節(jié) 顯示模塊 .18 一、外界芯片 74LS245/74HC138.18 二、工作原理 .19第六節(jié) 超速報(bào)警電路模塊 .20 第七節(jié) 其他模塊 .20 一、時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) .20 二、工作電源的設(shè)計(jì) .21三、開關(guān)電路的設(shè)計(jì) .22 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .23 第一節(jié) 測(cè)量算法概述 .23 第二節(jié) 中斷子程序的設(shè)計(jì) .23 第三節(jié) 數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì) .25 一、里程計(jì)算服務(wù)程序 .25 二、速度計(jì)算服務(wù)程序 .26第四節(jié) 顯示服務(wù)程序的設(shè)計(jì) .27 第五章 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn) .29 第一節(jié) 硬件系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)方法 .29 第二節(jié) 軟件系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) .30第三節(jié) 功能實(shí)現(xiàn) .31 結(jié) 論 .32 致 謝 .33 參考文獻(xiàn) .34附 錄 .35 一、英文原文 .35 二、英文翻譯 .39 三、電路圖 .42 四、PCB 圖 .43 五、源程序 .44 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 1 -前 言 在人們不斷的創(chuàng)新下，越來(lái)越多的高科技產(chǎn)品和技術(shù)被更新。但是某些技術(shù)的更新?lián)Q代并非全是好事，帶來(lái)的則是人們的過度消費(fèi)和產(chǎn)品的非高品質(zhì)，在生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境之間得不到平衡。人們自我保護(hù)意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，對(duì)產(chǎn)品安全性能要求也越來(lái)越高，這是未來(lái)科技發(fā)展必須考慮的因素之一。但是要想長(zhǎng)久的發(fā)展，必須還得重視對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，“保護(hù)環(huán)境，使用清潔能源”逐漸成為當(dāng)今世界的主題。自行車憑借著高科技帶來(lái)的高配置和它自身的優(yōu)勢(shì)，逐漸的又吸引了大家的眼球。隨著越來(lái)越多的人對(duì)環(huán)境的重視，相信自行車也會(huì)得到越來(lái)越多的人的親睞。重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 2 -第一章 計(jì)速里程表概述第一節(jié) 課題研究背景隨著人們不斷地創(chuàng)新發(fā)展，越來(lái)越多以前只能在想象中或者在電視機(jī)里面出現(xiàn)的東西出現(xiàn)在我們的日常生活。一個(gè)國(guó)家要有大的發(fā)展，工業(yè)發(fā)展至關(guān)重要，而與工業(yè)息息相關(guān)的則是交通運(yùn)輸。隨著第一輛內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)三輪汽車的問世，很快將全世界帶入了汽車社會(huì)。由于汽車發(fā)展速度過快，而人們又不能夠很好地解決發(fā)展過快導(dǎo)致的一些遺留問題，兩者之間不能協(xié)調(diào)。在各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家，許多城市要求限購(gòu)、限行。我國(guó)的北京、成都、浙江等地，也逐一的加入限購(gòu)、限行的的隊(duì)伍中。在這種大環(huán)境下，無(wú)疑是給了清潔環(huán)保的自行車行業(yè)一個(gè)證明自身價(jià)值和發(fā)展機(jī)會(huì)。而 21 世紀(jì)的人們也不僅僅滿足于自行車的代步功能。在功能上，除了代步，更有鍛煉、比賽、娛樂等功能。為了贏得大眾的親睞，開發(fā)商引入了速度顯示，時(shí)間顯示，里程顯示，超速報(bào)警，更有甚者GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)都可以安裝實(shí)現(xiàn)。一定意義上可以和現(xiàn)在的汽車媲美，除了動(dòng)力方式上的不一樣。因?yàn)檫@些功能的引入，大眾可以更直觀方便的使用。特別是運(yùn)動(dòng)員可以通過這些功能實(shí)時(shí)了解掌控情況，分析過程和結(jié)果，調(diào)整自身訓(xùn)練節(jié)奏。隨著控制要求的增加，單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線也在不斷增加，以達(dá)到控制要求。在 90 年代消費(fèi)電子產(chǎn)品的大量增加的刺激下，16 位的單片機(jī)也逐步被新出現(xiàn)的 32 位的單片機(jī)所取代。而工控領(lǐng)域也正是看中了單片機(jī)的小體積、低功耗、易擴(kuò)展、性價(jià)比高等特點(diǎn)，將其作為設(shè)備控制的首選。MCS 也因此占領(lǐng)了當(dāng)時(shí)的主流市場(chǎng)。我們?nèi)粘Ｋ玫募译姟⑹謾C(jī)、計(jì)算機(jī)等里面都配置的有單片機(jī)芯片，可見它應(yīng)用之廣泛功能之強(qiáng)大。此次設(shè)計(jì)我們選用的就是單片機(jī)。重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 3 -第二節(jié) 車速里程表的發(fā)展一、傳統(tǒng)車速里程表（一）原理以前的車速表和里程表都是機(jī)械式的，全機(jī)械式的，由各個(gè)零部件構(gòu)成的。車速表主要由齒輪、鋼絲纜、磁鐵、游絲和指針組成。變速器的齒輪通過軟軸鋼絲纜與軟軸的另一端的罩圈內(nèi)的磁鐵相連，磁鐵帶動(dòng)游絲，游絲帶動(dòng)指針。汽車不動(dòng)的時(shí)候指針是置零的，當(dāng)汽車行駛帶動(dòng)此輪轉(zhuǎn)動(dòng)以后，指針也被帶動(dòng)從而現(xiàn)實(shí)顯示當(dāng)前的速度。對(duì)于里程表，它是利用表盤轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)里程累加，而不是指針。通過傳動(dòng)齒輪與蝸桿嚙合使計(jì)數(shù)機(jī)鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)，它的特點(diǎn)是如果上一級(jí)轉(zhuǎn)了 10 圈，那么下一級(jí)只轉(zhuǎn)了 1 圈。（二）優(yōu)劣勢(shì)這種傳統(tǒng)的機(jī)械式里程表為人們提供了一個(gè)速度里程的參考值，在一定程度上確實(shí)保障了司機(jī)的駕駛安全。但由于全是機(jī)械式的，日常磨損誤差較大，而且不好保養(yǎng)。變速器齒輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過軟軸帶動(dòng)罩圈磁鐵