光電式電動車速度里程表-答辯PPT

光電式電動車速度里程表設(shè)計指導(dǎo)老師：***學(xué)生：***學(xué)號：***1.課題任務(wù)

本次設(shè)計的內(nèi)容是，采用光電式傳感器作為傳感元件設(shè)計一個光電式電動車速度里程表。其中，本次設(shè)計的光電式電動車速度里程表具有一下功能是：

（1）基本功能是能夠顯示速度，單次里程，累計里程；（2）增加一個顯示時間的功能，還增加一個超速行駛時的報警功能。2.基本設(shè)計原理測量速度的方法很多，數(shù)字脈沖測量法是其中最為常用的。數(shù)字脈沖測量法的原理是：將需要測速的轉(zhuǎn)動物體的某個軸進行測量，然后根據(jù)該軸的機械比，以及轉(zhuǎn)動物體的直徑將其換算成轉(zhuǎn)動物體的線速度，從而計算出里程。

在脈沖測速的方法中，最典型的方法有測頻率法（M測法）和測周期法（T法）。（1）測頻率法是通過測量單位時間的脈沖數(shù)換算成頻率.該方法適合測量較高速運轉(zhuǎn)的物體，當(dāng)速度比較低時，測量時間內(nèi)脈沖數(shù)比較少，誤差所占比例較大。（2）測周期法則是測量兩個脈沖之間的時間，并將其換算成周期，從而得到頻率。在速度較高時，測量的周期會比較小，誤差所占比例會比較大，因此測周期法比較適合在低速時使用。 本設(shè)計采用頻率測速法，設(shè)脈沖的總數(shù)為m，車輪的周長為C，車輪轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的脈沖數(shù)位n，車輪行駛時間為T0（設(shè)為1秒），因此，里程（S）和速度（v）可分別根據(jù)下列公式求得：

v=（C*m/n）/T0(1)

S=C*m/n(2)

基于以上脈沖測速法，當(dāng)前需要解決的就是如何將電動車的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為脈沖。我們在電動車后輪軸出保持與輪子旋轉(zhuǎn)切面平行的方向延伸出一個鋁盤，并在這個鋁盤的邊沿挖出若干個圓形孔洞（本設(shè)計采用8個孔洞）。而且，還利用一個ST1101紅外光電傳感器的檢測部分放在圓孔的空心處，如下圖2.1所示。

當(dāng)有物體在紅外光電發(fā)光二極管和高靈敏度光電晶體管之間進行遮擋時，傳感器就會輸出一個低電平，而當(dāng)紅外光電發(fā)光二極管和高靈敏度光電晶體管之間無物體遮擋時，將會輸出一個高電平，這樣就形成了一個脈沖。所以每當(dāng)鋁盤跟隨后輪旋轉(zhuǎn)時，傳感器就向外面輸出脈沖。即，實現(xiàn)電動車的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為脈沖。3.系統(tǒng)硬件設(shè)計基于上面的基本設(shè)計原理易知，該系統(tǒng)中需要：（1）一個采集信號模塊---選用ST1101紅外光電傳感器（2）一個處理數(shù)據(jù)的模塊---選用單片機AT89C51來處理數(shù)據(jù)（3）且光電式速度里程的功能是要顯示速度，單次里程及累計里程的顯示模塊---LCD1602液晶顯示器（4）一個控制該系統(tǒng)的模塊---幾個按鍵控制設(shè)置功能（5）報警模塊---蜂鳴器進行報警

（6）因為不同速度產(chǎn)生的脈沖頻率是不同的，所以由光電傳感器檢測出來的脈沖信號也不盡相同。而且一般的模擬信號都比較微弱，因此要把信號放大，此時就需要一個放大器。另外，單片機只能夠識別

處理TTL信號，則采集的信號需要經(jīng)過整形變換后才可與單片機相連接---需要一個信號預(yù)處理電路。 如下圖所示系統(tǒng)硬件框圖：系統(tǒng)原理圖如下所示：由上原理圖可知：(1)LCD1602的命令/數(shù)據(jù)接口與單片機的端口P0相連接；（2）單片機引腳P3.5（T1）接收傳感器輸入信號；（3）與單片機引腳P3.2（INT0）相連接的按鍵S5的功能是：控制進入時間設(shè)置；（4）與單片機引腳P2.0相連接的按鍵S1的功能是：進入車輪周長和最大速度設(shè)置界面；在時間設(shè)置的時候，分別對時分秒移位設(shè)置；（5）與單片機引腳P2.1相連接的按鍵S2的功能是：在設(shè)置時間，車輪周長和最大速度時，使數(shù)字加1；（6）與單片機引腳P2.2相連接的按鍵S3的功能是：在設(shè)置時間，車輪周長和最大速度時，使數(shù)字減1；顯示單次里程時清零；（7）與單片機引腳P2.3相連接的按鍵的功能是：更設(shè)置完成確認(rèn)退出；進入單次里程顯示界面；（8）單片機引腳P2.4與報警相連接。4.系統(tǒng)軟件設(shè)計

由以上硬件設(shè)計的完成，隨后與之相對應(yīng)的設(shè)計軟件部分。將所需要的功能設(shè)置需求以軟件的形式表現(xiàn)出來。在軟件設(shè)計這部分，采用的是模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計的形式，將各個功能分成許多的小功能模塊，然后根據(jù)各個模塊來具體編寫軟件程序。模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法，簡單具體的顯示了各個部分的功能。所以，當(dāng)某個功能出現(xiàn)問題時，就可以很快的有方向的尋找問題的根源，對于解決問題來說方便快捷。根據(jù)所要設(shè)計的速度里程表的功能，有以下軟件設(shè)計流程圖，如以下圖5.1所示。由以上流程圖可知，編程的基本思路為： 由T0定時1秒，期間T1計算脈沖數(shù)，之后讀取TH1和TL1的數(shù)值，算出圈數(shù)。因為車輪周長可知，又是1秒的時間，所以可以由圈數(shù)計算出速度，里程則由累加計算所得。然后就是將速度，里程，時間顯示出來?？蓪⑦@些編寫成子程序的形式，在主程序中調(diào)用即可。 其中，還有按鍵的控制，時間，車輪周長和最大速度設(shè)置，及報警等子程序編寫。一、軟件主程序的編寫中主要是： （1）max=80;//初始超速值 bikeside=100;//初始車輪的周 （2）開中斷，設(shè)置T0為計數(shù)模式，T1為計時模式； T1用于計算脈沖數(shù)，初值設(shè)置為0； T0設(shè)置50ms產(chǎn)生一次中斷，初值設(shè)置為 TH0=(65536-50000)/256;//定時器T0高8位賦初值 TL0=(65536-50000)%256;//定時器T0低8位賦初值 在中斷中設(shè)置累計滿20次，即滿1秒后關(guān)閉T0和T1，讀取圈數(shù)：

freq=(TH1*256+TL1)/8.0; //讀取圈數(shù)值 并將T0的初值賦值回去返回； （3）計算速度：v=freq*(bikeside*36/1000);//計算速度，一圈的 長度為“bikeside”單位為cm，并將其單位化為km/h； 計算里程s=s+v*1/36; //計算總路程，36本來是3600，為演示 效果，改為36，放大了100倍（4）其中還有顯示子程序，按鍵控制的時間設(shè)置，最大速度設(shè)置，車輪周長設(shè)置等子程序的調(diào)用；二、特殊功能位的聲明： sbitt=P2^0;//調(diào)時按鍵移位 sbitjia=P2^1;//加一按鍵 sbitjian=P2^2;//減一按鍵 sbitm=P2^3;//退出調(diào)時按鍵 sbitBEEP=P2^4;//蜂鳴器 sbitE=P1^2; //1602使能引腳 sbitRW=P1^1; //1602讀寫引腳 sbitRS=P1^0; //1602數(shù)據(jù)/命令選擇引腳

三、LCD液晶顯示命令函數(shù)，數(shù)據(jù)函數(shù)及初始化函數(shù)：（1）命令函數(shù)：voidwrite_instruction(ucharx){ RS=0; RW=0; P0=x; E=1; delay(3); E=0;}（2）數(shù)據(jù)函數(shù)：voidwrite_data(ucharx){ RS=1; RW=0; P0=x; E=1; delay(3); E=0;}（3）初始化函數(shù)：voidLCD1602_init(void){ write_instruction(0x01);//數(shù)據(jù)指針清零 write_instruction(0x38);//16x2顯示，5x7點陣，8位數(shù)據(jù)接口 write_instruction(0x06);//寫一個字符后，指針加1 write_instruction(0x0c);//開顯示，不顯示光標(biāo)，光標(biāo)不閃爍 E=0;}四、顯示函數(shù)：（1）速度顯示函數(shù)：voiddisplay_v(uchary,uintx){uintb,s,g; b=x/100;//取百位s=(x%100)/10;//取十位g=x%10;//取個位//寫顯示地址,將在第1行第1列開始顯示 write_t(y,b); //將百位數(shù)字的字符常量寫入LCD write_t(y+1,s); //將十位數(shù)字的字符常量寫入LCD write_t(y+2,g); //將個位數(shù)字的字符常量寫入LCD}（2）里程顯示函數(shù)： voiddisplay_s(uintx){

uintw,q,b,s,g; w=x/10000;

//取萬位 q=(x%10000)/1000; //取千位 b=((x%10000)%1000)/100;//取百位s=(((x%10000)%1000)%100)/10;//取十位g=(((x%10000)%1000)%100)%10;//取個位//寫顯示地址,將在第1行第1列開始顯示 write_t(0xc0,w); //將萬位數(shù)字的字符常量寫入LCD writ