低速車輛速度測量系統(tǒng)設計開題報告.doc

中 北 大 學 信 息 商 務 學 院畢業(yè)設計開題報告學 生 姓 名：ck學 號：10050543學 院、系：信息與通信工程專 業(yè)：自動化設 計 題 目：低速車輛速度測量系統(tǒng)設計指導教師:沈小林 2014年03月9日畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告1結(jié)合畢業(yè)論文情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述研究的目的與意義自行車被發(fā)明及使用到現(xiàn)在已有兩百多年的歷史，這兩百年間人類在不斷的嘗試與研發(fā)過程中，將玩具式的木馬車轉(zhuǎn)換到今日各式新穎休閑運動自行車，自行車發(fā)展的目的也從最早的交通代步的工具轉(zhuǎn)換成休閑娛樂運動的用途。尤其是近幾年來，電動自行車已經(jīng)成為每家每戶的必備交通工具。隨著居民生活水平的不斷提高，自行車不再僅僅是普通的運輸、代步的工具，而是成為人們娛樂、休閑、鍛煉的首選。因此，人們希望自行車的功用更強大，能給人們帶來更多的方便。自行車的速度里程表能夠滿足人們最基本的需求，讓人們能清楚地知道當前的速度、里程等物理量。自行車里程速度表作為自行車的一大輔助工具也正是隨著這個要求而迅速發(fā)展的，其功能也逐漸從單一的里程顯示發(fā)展到速度、時間顯示，甚至有的還具有測量騎車人的心跳、顯示騎車人熱量消耗等功能。本人所述的自行車測速系統(tǒng)主要具有查看當前速度，和行駛的里程的功能?；趩纹瑱C設計而成，具有使用價值。國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及前景近幾十年來，主要工業(yè)化國家為電動車的開發(fā)投入了大量的人力和財力，電動車的各項相關(guān)技術(shù)也取得了重大的進展。盡管電動車在能源和行駛里程的研制方面，至今尚未取得突破性的進展，但是電動車的美好前景仍然激勵著人們鍥而不舍地開發(fā)新型電動車，改善其性能。處于世紀之交的今天，能源和環(huán)境對人類的壓力越來越大，要求盡快改善人類生存環(huán)境的呼聲越來越高。為了適應這個發(fā)展趨勢，世界各國的政府、學術(shù)界、工業(yè)界正在加大對電動車開發(fā)的投資力度，加快電動車的商品化步伐。雖然目前電動車在能源和行駛里程方面還未能盡如人意，但已足以滿足人們的基本需要。從技術(shù)發(fā)展的角度來看，在走過了漫長而艱難的發(fā)展歷程之后，電動車正面臨著重大的技術(shù)突破，有望成為21世紀的重要交通工具。在大都市中，電動車作為一種小型、中速和短途的日常交通工具，是十分理想的。電動車的開發(fā)關(guān)系到能源、環(huán)保、交通和高科技的發(fā)展以及新興工業(yè)的興起，它將推動整個國民經(jīng)濟的發(fā)展，成為新的經(jīng)濟增長點。電動車將使能源的利用多元化和高效化，達到能量的可靠、均衡和無污染地利用。從環(huán)保的角度來看，電動車是無排放交通工具，即使計及發(fā)電廠所增加的排氣，從總量上來看，它也將使空氣污染大為減少。此外，電動車比傳統(tǒng)的燃料汽車更易實現(xiàn)精確的控制，智能交通系統(tǒng)則有可能率先通過電動車來實現(xiàn)，從而提高道路利用率和交通安全。近年來，各種顯示高新技術(shù)的電動車層出不窮，日新月異。所以研究自行車的測速系統(tǒng)有著非常重要的實用意義。傳統(tǒng)電動自行車速度測量系統(tǒng)的顯示面板大，多為機械指針式，它的缺點是體積大、重量沉、反應慢，看起來不夠直觀與方便。如果能用 (C)直接顯示出來里程數(shù)或速度值，就可節(jié)省用戶的時間及精力處理自行車行進過程中的突發(fā)事件。此次課設設計的速度與里程表以單片機和傳感器為核心。傳感器將不同車速轉(zhuǎn)變成的不同頻率的脈沖信號輸入到單片機進行控制與計算，再采用C 模塊進行顯示，使得電動自行車的速度與里程數(shù)據(jù)能直觀的顯示給使用者。所以設計測速表很有必要和實現(xiàn)意義?；趩纹瑱C的自行車測速系統(tǒng)最終實現(xiàn)目標是:自行車的速度里程表具有里程、速度測試與顯示功能，采用單片機作控制，顯示電路可顯示里程及速度。使行駛自行車的使用者通過一目了然的觀察速度與里程表知道自己的運動情況，并根據(jù)外界條件，如溫度，風速等進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)，已達到最佳運動的效果。此設計以單片機為處理核心，運用到傳感器的測速系統(tǒng)和顯示器的顯示功能顯示出速度與里程。以實現(xiàn)對自行車速度的測量。為此設計，我查閱了很多數(shù)據(jù)庫，如：萬方數(shù)字化圖書館，中國學術(shù)期刊來源文獻，中國知網(wǎng)，中國國家數(shù)字圖書館，超星數(shù)字圖書館，網(wǎng)絡公開資源來源文獻，spinger link來源文獻等。我主要通過標題和與標題相關(guān)的關(guān)鍵字進行檢索，還加上一些簡單的檢索式進行篩選文獻。此外，還通過索引進行較全面的檢索，得到了與此相關(guān)的各種文獻。 根據(jù)老師要求，我主要檢索了30篇左右的文獻，其中大部分有實用價值。 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：一研究內(nèi)容1測速系統(tǒng)脈沖計數(shù)法是智能測速系統(tǒng)中常用的方法。只要轉(zhuǎn)軸每旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一個或固定的多個脈沖，并將脈沖送入微處理器中進行計數(shù)，即可獲得轉(zhuǎn)速的信息?？梢杂卸喾N方式來獲得脈沖信號。將光電傳感器安裝在轉(zhuǎn)軸上，當扇葉經(jīng)過時，可產(chǎn)生脈沖信號。但是光電傳感器對灰塵、油污等比較敏感，因此不適宜安裝在車輪上。光電編碼器和霍爾傳感器都不怕灰塵和油污，且都廣泛應用于工業(yè)現(xiàn)場。但是光電編碼器價格較昂貴，霍爾傳感器價格便宦且具有體積小、靈敏度高、響應速度快、溫度性能好、精確度高、可靠性高等特點，能很好地滿足車輪測速系統(tǒng)設計的需要。所以本設計采用霍爾元件對里程與速度進行測量，既簡單易行，又經(jīng)濟適用。楊繼生 ，劉芬在霍爾傳感器A44E在車輪測速中的應用研究中詳細介紹了霍爾傳感器A44E如何獲得穩(wěn)定的脈沖信號，從而實現(xiàn)對車速進行智能測量的方案。該系統(tǒng)采用霍爾傳感器作為脈沖發(fā)生器，具有成本低、性能好、構(gòu)造簡單、在機車處于惡劣的環(huán)境系統(tǒng)中具有很強的抗干擾能力。另外它除了可實現(xiàn)速度里程表功能外，還能存儲行駛過程重要數(shù)據(jù)，為自行車定期保養(yǎng)檢修提供可靠數(shù)據(jù)，并可作為分析事故原因提供依據(jù)。使用霍爾傳感器獲得脈沖信號，其機械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡單，只要在轉(zhuǎn)軸的齒輪盤上粘上一粒磁鋼，霍爾元件固定在前叉上，當車子轉(zhuǎn)動時霍爾元件靠近磁鋼，就有信號輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，就會不斷地產(chǎn)生脈沖信號輸出。如果在齒輪盤上粘上多粒磁鋼，可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周，獲得多個脈沖輸出。在粘磁鋼時要注意，霍爾傳感器對磁場方向敏感，粘之前可以先手動接近一下傳感器，如果沒有信號輸出，可以換一個方向再試。這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場應用廣泛。測試結(jié)果表明，運用該方案實現(xiàn)的系統(tǒng)能很好的達到對車輪測速的要求。2 顯示模塊選擇單片機系統(tǒng)中常用的顯示器有：發(fā)光二極管LED顯示器、液晶LCD顯示器等。在這里由于單片機測速系統(tǒng)比較簡單，所以只考慮LED顯示器和LCD顯示器。LED顯示器工作方式有兩種靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。方案一 LED靜態(tài)顯示器：靜態(tài)顯示的特點是每個數(shù)碼管的段選必須接一個8位數(shù)據(jù)線來保持顯示字形碼。當送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。LED動態(tài)顯示器：動態(tài)顯示的特點是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。方案二 用液晶顯示器LCD顯示信息。LCD顯示器工作原理就是利用液晶的物理特性；通電時排列變得有序，使光線容易通過；不通電時排列混亂，阻止光線通過，說簡單點就是讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透 。本課題選用LCD動態(tài)顯示器。任務分析與實現(xiàn)本設計的任務是：以通用AT89C52單片機為處理核心，用傳感器將車輪的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖，進行處理后送入單片機。里程及速度的測量，是經(jīng)過AT89C52的定時/計數(shù)器測出總的脈沖數(shù)和每轉(zhuǎn)一圈的時間，再經(jīng)過單片機的計算得出，其結(jié)果通過LCD顯示器顯示出來。本系統(tǒng)總體思路如下：假定輪圈的周長為L，在輪圈上安裝m個永久磁鐵，則測得的里程值最大誤差為L/m。經(jīng)綜合分析，本設計中取m=1。當輪子每轉(zhuǎn)一圈，通過開關(guān)型霍爾元件傳感器采集到一個脈沖信號，并從引腳P3.2中斷0端輸入，傳感器每獲取一個脈沖信號即對系統(tǒng)提供一次計數(shù)中斷。每次中斷代表車輪轉(zhuǎn)動一圈，中斷數(shù)n輪圈的周長為L的乘積為里程值。計數(shù)器T1計算每轉(zhuǎn)一圈所用的時間t，就可以計算出即時速度v。當里程鍵按下時，里程指示燈亮，LCD切換顯示當前里程，與當速度鍵按下時，速度指示燈亮，LCD切換顯示當前速度。要求達到的各項指標及實現(xiàn)方法如下：1. 利用霍爾傳感器產(chǎn)生里程數(shù)的脈沖信號。2. 對脈沖信號進行計數(shù)。實現(xiàn)：利用單片機自帶的計數(shù)器T1對霍爾傳感器脈沖信號進行計數(shù)。3. 對數(shù)據(jù)進行處理，要求用LCD顯示里程總數(shù)和即時速度。實現(xiàn)：利用軟件編程，對數(shù)據(jù)進行處理得到需要的數(shù)值。最終實現(xiàn)目標：自行車的速度里程表具有里程、速度測試與顯示功能，采用單片機作控制，顯示電路可顯示里程及速度。文獻綜述主要是在參考各種資料和相關(guān)的專業(yè)文獻的基礎(chǔ)上完成的，所參考的專業(yè)文獻在論文中已經(jīng)列單出來，但還有部分來源資料參差不齊不能在論文中詳細列出，在這里也說明一下。 參考文獻1 李文峰. 新型電動自行車電子測速系統(tǒng)J.2 張懷強，周通. 基于單片機與光電傳感器的電動自行車速度與里程表的設計J.3 閻煥忠, 王長濤, 馬斌. 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