基于单片机的多功能自行车里程速度仪设计

1、毕业设计报告(论文)基于单片机的多功能自行车里程速度仪设计 所 属 系 电子工程系 专 业 自动化 学 号 01212117 姓名 陆奕喆 指导教师 辛海燕 起讫日期 2016.02 -2016.05 设计地点 东南大学成贤学院实验大楼502 东南大学成贤学院毕业设计报告（论文）诚 信 承 诺本人承诺所呈交的毕业设计报告（论文）及取得的成果是在导师指导下完成，引用他人成果的部分均已列出参考文献。如论文涉及任何知识产权纠纷，本人将承担一切责任。 学生签名： 日期：基于单片机的多功能自行车里程速度仪设计摘 要当今社会，能源资源越来越紧缺，全世界，包括中国都在倡导绿色出行，骑车出行越来越成为一种时尚

2、，风格，甚至一种生活态度，随着自行车的不断普及与发展，与之相关的一些配套设备也将蓬勃发展，码表就是其中之一。一个好的码表集美观、实用、功能多样于一身，码表应该在能够正常稳定的基础上尽可能多的显示骑行者所需信息，方便骑行者调整自身。本次设计将UBLOX- GPS芯片接收到的信息与霍尔元件接收的脉冲通过单片机处理以后传输到一块LCD12864显示芯片中，从而将定位速度信息显示出来。本文主要介绍所用芯片的特点，并将这些芯片按照一定方式组合起来，再通过软件的编程使每个芯片发挥应有的作用。单片机有体积小，能耗低，稳定性好的特点，可以获得理想的效果，从而产生一个优秀的自行车码表。关键词：UBLOX- GP

3、S；单片机；霍尔元件Design of Multifunctional Bicycle Speedmeter Based on MCUAbstract In todays society , more and more scarce energy resources leads the world , including China,Advocating green trave . Cycling is becoming more and more fashionable, style, and even a kind of life attitude. With the populariza

4、tion and development of bicycle, some related equipment will also be developed,which contains Cycle Computers. A good Cycle Computer must Contain beautiful, practical, functional diversity. Cycle Computers should be based on the stability as much as possible, and they also should display the riders

5、the necessary information they need, to make riders adjust themselves simply. This design makes the GPS UBLOX- chip receiving the information and Holzer components receiving the pulse and then transmitted through the MCU to a LCD12864 display chip，which will display the location and speed informatio

6、n. This paper mainly introduces the characteristics of the used chips,and the chips are combined in a certain way. Programming through the software to play the role of each chip.MCU has a small size, low energy consumption, good stability characteristics.We can obtain ideal results,so that a great b

7、ike computer is going to be created.Keywords:UBLOX- GPS;MCU;Hall element目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1研究背景11.2国外现状11.3国内现状11.4发展前景11.5功能介绍21.6设计内容与预期结果2第二章 系统方案设计32.1系统总体设计32.2系统设计原则32.3单片机选择32.4显示模块的选择4第三章 系统硬件电路53.1主控模块53.1.1 STC89C5253.1.2 STC89C52的主要特点53.2 时钟电路63.3 复位电路73.4 GPS模块73.5 霍尔测速模块83.6 LCD

8、 12864显示模块93.7 接口转换电路10第四章 系统软件114.1主程序114.2 GPS数据解析程序124.3霍尔元件处理程序124.4 LCD 12864显示模块程序134.5 小结13第五章 心得与体会15致 谢16参考文献（References）17附录：系统总体程序18II东南大学成贤学院毕业论文第一章 绪 论1.1研究背景随着人们生活水平提高，越来越多的人更加注重生活质量，与世界他国的接触越来越多，文化的交融，政策的变化致使一些曾经不被人们重视的东西也越来越被人重视。在这样的背景下，自行车行业也重现活力，越来越多的人选择用低碳环保的自行车出行以及锻炼，同时人们也能通过自行车来

9、挑战自己，与之对应的，自行车的一系列相关衍生品也就有了越来越大的市场价值，其中码表就是一样非常重要的配件，几乎每个骑行爱好者都会在爱车上安装一块码表，方便看时间和计速，国内的自行车发展太迟，故自行车配件上也落后国外很多，中国发展这一方面技术很有必要。1.2国外现状中国被称为自行车大国，但是这个名号看起来并不是太适合，平常的日常出行，选择自行车作为交通工具的人很少，自行车运动越来越趋于个人兴趣或者商业模式的运作。在瑞典，公共自行车的计划在快速推广中，并且已经小有成效。法国作为自行车运动强国，自行车的销量在持续平稳增长，有市场才有需求，法国骑行人数持续上升，骑行频率也在持续上升。此外，三大环赛车队

10、也都是外国车队，只有台湾的厂商美利达和捷安特各自赞助一支车队。国外自行车运动的氛围远远强于国内，自行车运动在全世界范围内目前都在蓬勃发展。与之对应的，在国外骑行大热的氛围下催生了很多的做码表的品牌，比如德国的CRIVIT,美国的SCHWINN，猫眼，等等.发展了有20来年，产品线很完善，质量可靠，功能丰富，和各大车队都有合作，在这方面外国领先我国太多。1.3国内现状骑行运动的繁荣昌盛确实从欧洲开始的，单英国注册自行车运动员已经超过40000人，而作为三大环赛之首的环法的主办国法国注册自行车运动员多达50万，但中国13亿人口才2000的自行车注册运动员，这个比例远小于欧洲国家。无论是作为爱好还是

11、作为运动，在中国发展骑行非常有必要。好在现在倡导绿色出行，短途出行以及旅游，私家车的出行方式已经被越来越多的人所放弃。但是毕竟发展时间太短，与之对应的一系列产品都不成熟，从车架到套件到轮组，前叉，甚至更简单的三件套等等，都是国外的技术遥遥领先，中国做的码表更多的只有简单的计速功能的低端码表，中国的高端码表依然空白。1.4发展前景中国人口基数大，故而即使骑行人口比例不高，但是数目依旧巨大，码表需求量也十分大，尤其中高端码表，功能多样并且非常方便的就可以放在自行车上，同时可以提供多方面信息。随着骑行者需求的提高，越来越多的骑行者必将舍弃简单的计速计时的码表，而转向需求更多的功能，故中高端码表的需求

12、会越来越大，前景很好，同时为了防止外国产品的垄断，本国也应该研发中高端码表来与外国厂商竞争。1.5功能介绍本次设计所做码表能够即时的反馈使用者的定位和时间信息，让使用者清楚的知道自己当前所处的位置，经纬度，海拔高度和北京时间，方便使用者规划自己的骑行时间分配，何时休息，离下一个休息点还需要骑行多久等等。同时，该码表还能反应当前骑行速度，时刻提醒使用者是否已经超速，并且可以让使用者时刻调节自身，防止过快导致体力消耗，后继无力。此外，车载码表应该越小越好，首先不占空间，而且对于专业运动员来说空气阻力的影响非常大，小的码表能够减小一定的阻力，对于专业TT计时赛车，在设计车型时候会考虑码表而特地预留一

13、个位置用来放码表，满足需要的同时尽可能减少空气阻力。1.6设计内容与预期结果本文主要完成的内容有： （1） 确立系统的总体设计思路； （2） 完成系统总体以及各模块原理图绘制； （3） 焊接以后并且对硬件电路进行测试； （4） 设计编译软件部分，并且能够运行；预期结果：按照原理图连接完硬件电路以后，将软件下载进系统，当自行车转动时能够较为准确的将计算所得速度显示在屏幕上，同时定位信息每秒刷新，也在屏幕上显示。第二章 系统方案设计2.1系统总体设计系统需要完成的任务如下：（1）UBLOX- GPS采集到的数据以及霍尔元件检测到的脉冲实时采集，由单片机循环处理，实现速度的持续测量以及定位信息的实时

14、更新；（2）设备应反应及时，精准度比较高；（3）软件设计应尽量精简，执行速度要快；系统框图如下图2.1所示：图2.1 系统框图2.2系统设计原则由于自行车上空间有限，所以针对自行车设计的码表应满足如下几点：（1） 可靠性高可靠性是一个单片机系统能够稳定使用的前提，在自行车上面对不同环境能够稳定工作，自行车用作不同用途时可能遇见风雨，泥沙甚至一些碰撞，在遇到这些情况时也要能够稳定工作。为了提高可靠性，需要使用可靠性高的元件，元件之间的连接也应该尽量稳定可靠。（2）性价比高单片机除体积小，功耗低的特点外，还有一个明显特点就是性价比高，作为期望打进中国中高端的产品，做工质量上短时间内难以打败国外众多

15、厂商，只能通过高性价比来拓宽市场。增加性价比的方法就是在保证质量的情况下降低硬件成本，比如简化硬件电路，用软件功能来代替硬件功能。（3） 体积小作为自行车载的码表，鉴于空间有限，并且有些对于速度的需要，体积应该尽量的小。现在主流的码表体积都比较小，方便使用，为了达到体积小的效果，必须多采用高度集成的元件，同时注意走线，硬件电路应该尽量精简。2.3单片机选择鉴于大学期间所学为51系列单片机，故本次设计采用51系列及其加强版52系列的单片机。出于成本的考虑，采用国产单片机价格更加实惠，而且芯片资料有中文资料，学习更加方便。在上网寻找各种型号芯片以后发现51与52单片机的价格相仿，而52单片机的性能

16、更加强大，故而选择52单片机。2.4显示模块的选择常见的显示模块有LCD 1602、LCD 12864、还有现在用的比较多TFT LCD。3个芯片都是液晶显示的芯片，都具有轻薄短小、工作电压低、功耗低、体积小、无辐射、平面直角显示及影像稳定不闪烁等优点，但是其中LCD 1602显示内容太少，不能满足需求，而TFT的彩色显示价格较高，并且码表显示不需要彩色，功能过剩，此外，相比于LCD 12864，其功耗也更大，所以最终选定LCD 12864作为显示模块。第三章 系统硬件电路3.1主控模块本次设计采用高度集成的STC89C52单片机作为控制核心，通过GPS模块采集到的所有定位信息通过STC89C

17、52处理后传送到LCD12864模块显示出来，同时将霍尔元件采集到的脉冲通过STC89C52计算并通过LCD12864显示出。通过中文加显示的信息(单位采用国际标准单位)，方便使用者更加直观的看到所需信息，同时因为目标市场为中国，所以定位的时间转换成北京时间。3.1.1 STC89C52STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有在系统内可编程的Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系

18、统提供高灵活、超有效的解决方案2。3.1.2 STC89C52的主要特点STC89C52相比于STC89C51的主要特点有：(1) C52是一款增强型8051单片机，相比于51单片机，52单片机多了个定时器，共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2；(2) C52单片机的RAM与ROM均为51单片机的两倍,C51是12yte RAM、ROM，C52是25yte RAM、 ROM； (3) C52比C51具有更多的中断源，C51有6个中断源、C52有8个；(4) C52相比C51多了一个看门狗功能，即具有EEPROM 功能，在断电以后数据不会损失，能够有效的保护数据安全；单片机STC

19、89C52的管脚图如图3.1所示：图3.1 STC89C52引脚图STC89C52引脚功能说明：VCC：电源端，接+。VSS：接地端。P0端口（P0.0P0.7引脚）：数据/低8位地址复用总线端口。P1端口（P1.0P1.7引脚）：静态通用端口。P2端口（P2.0P2.7引脚）：高8位地址总线动态端口。P3端口（P3.0P3.7引脚）：双功能静态端口。RST/Vpd：用于进行单片机的复位。当该端口接收到两个周期的高电平脉冲时，该端口对单片机进行初始化的复位操作。当VCC端失去电压时，接入自身电源，此时进入看门狗状态，以低功耗运行并且保护RAM中的数据，这也是52单片机的一大优势。ALE/PRO

20、G：程序锁存允许。当单片机访问外部存储器时，该引脚的输出信号ALE用于锁存P0的低8位地址。ALE输出的频率为时钟振荡频率的1/6。EA/VPP：EA=0,单片机只访问外部程序存储器，EA=1单片机访问内部程序存储器。对内部有程序存储器的51单片机，此引脚应该接高电平，但若地址值超过范围，单片机将自动访问外部程序存储器。PSEN：程序控制允许。输出读取外部程序数据信息的信号。取指令操作期间，PSEN的频率为振荡周期频率的1/6；若此期间有访问外部数据存储器的操作，则有一个机器周期中的PSEN信号将不出现。XTAL1：接外部晶振的一个管脚。XTAL2：接外部晶振的一个管脚。3.2 时钟电路时钟电

21、路是一个单片机的心脏，没有时钟电路，单片机无法工作，单片机各部分的运行都是以时钟电路的时钟信号为基准，严格按照时钟信号的节拍工作，一个时钟信号工作一个指令。本次设计采用的是外部时钟，时钟频率为11.059kHz。用11.0592k晶振的原因是52单片机的定时器导致的。用52单片机的定时器做波特率发生器时，如果用11.059khz的晶振，根据公式算下来需要定时器设置的值都是整数；如果用12khz晶振，则波特率都是有偏差的，比如9600，用定时器取FD，实际波特率10000。原理图如图3.2所示：图3.2 时钟电路原理图3.3 复位电路复位电路长期为低电平，当开关闭合后，VCC通过导线导通，单片机

22、复位端口接收到高电平，启动复位。由于需要接受两个高电平脉冲，电压快速变化会引起意外，所以需要电容来降低变化的速度，给单片机反应时间。因此对于低电平复位的单片机，在系统刚上电的时候，电容还没有充电，或电压没有达到单片机认同的高电平，此时单片机复位，之后电容的电压逐渐上升至高电平，单片机就不会复位了。当不需要复位时，断电，该电路回到原来状态，再需要复位时再次启动。当码表不工作或者工作有误的时候可以通过复位电路一次性修正，使之能够正常使用，犹豫硬件的不稳定和软件可能的漏洞，虽然开发的时候会极力避免此类事情发生，但是难免还是会出现，所以为了码表能够持续进行，一个复位功能的按键显得十分重要。原理图如图3

23、.3所示：图3.3 复位电路原理图3.4 GPS模块GPS模块就是集成了RF射频芯片、基带芯片和核心CPU，并加上相关外围电路而组成的一个集成电路。GPS模块其实就是一个接收芯片，工作原理是通过不停接受不同卫星发送过来的时间和位置信息，将其采集后送到核心CPU，当GPS模块移动时，接收到的数据也随之产生变化，CPU通过生产时候拷贝进去的算法将接受的时间位置计算出来，得到自己的位置和速度信息。GPS常见的天线是陶瓷平板天线，这种天线成本低，外部加有源放大电路，接收信号方向单一，增益比较高，所以采用最多。本次设计所采用的就是这样的一种陶瓷芯片，该芯片工作不稳定，接收信号不够强，所以本次设计所采用的

24、GPS加上天线的整体只能在室外工作，但是考虑到自行车码表的工作地点，尤其是需要定位的场合，基本都是在室外，故而本款GPS模块已经能够满足设计的要求。 GPS天线的信号传输线同样非常重要，包括外部馈线与PCB走线。只有在阻抗匹配时输出功率才可能最大。因此整个传输线要保证5的高频阻抗。具体的RF上的阻抗需要设计者去学习计算，已达到最高功率。原理图如3.4所示：图3.4 GPS原理图 本次试验采用UBLOX- GPS芯片，特点如下：1、 该GPS采用U-BLOX NEO-模组，体积非常小，十分适合本次设计。 2、 该GPS增加放大电路，有利于无源陶瓷天线快速搜星。 3、 该GPS可以直接设置各种参数

25、，并保存在EEPROM中，使用方便。 4、 该GPS自带SMA接口，可以连接各种有源天线，适应能力强。 5、 该GPS兼容3.3V/5V电平，方便连接各种单片机系统3。 6、 该GPS自带可充电后备电池，可以掉电保持星历数据。 主要参数 ：1)本模块默认波特率为9600； 2)供电电压3.-（可直接接或者3.供电，内核工作电压3.）； 3)可直接接3.或者单片机IO进行通信；3.5 霍尔测速模块霍尔元件即是应用霍尔效应的半导体。所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时，若在垂

26、直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应4。如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度4。理论来说霍尔元件使用的越多，每次测得脉冲之间间隔就会更短，但是考虑到抗干扰性的影响，以及高速运动时的风阻影响，越少的器件越不容易发生故障，阻力也更小，而且在自行车中，直行车运行速度已经足够快，所以一个霍尔元件已经足够正常使用。原理图如图3

27、.5：图3.5 霍尔测速模块3.6 LCD 12864显示模块原理图如图3.6所示：12864是一种统称，说明由128*64个点构成，本次采用LCD 12864并行口通信，通信编程比较方便，而且LCD 12864相比LCD 1602，除了显示的类容更多外，还自带中文字库，使用起来非常方便。对比于TFT LCD，功耗较小，尽管不能显示彩色以及更多的信息，但是作为一款定位中端的码表所用的显示器，其能显示的信息已经足够设计所需。图3.6 LCD 12864原理图12864显示模块显示原理是将一定数目的像素点看作一整个模块，8*16作为一个英文字符，16*16作为一个中文字符，每一个模块就可以用16个

28、8位二进制数或者16个16位二进制数来表示，每一个1表示点亮，0表示不点亮，通过这些组合，就可以在屏幕上显示出本次设计所需的信息。LCD 12864芯片刚到手时是没有接线的，只预留了焊接的孔，需要使用者自己将线焊接上去，在焊接时要注意，与线连接时间不能过长，否则线上胶皮会融化，容易伤手，此外，与电路板接触时间也不宜过长，对电路板可能造成损坏。3.7 接口转换电路由于编程矫正是在电脑上完成，完成程序编写以后需要将程序烧录进单片机中，而单片机本身与电脑无法直接通信，所以需要一个转换接口将电脑与单片机连接，CH340芯片由此而生。CH340是一个USB总线的转接芯片，实现USB转串口或者USB转打印

29、口。在串口方式下，CH340提供常用的MODEM联络信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的串口设备直接升级到USB总线5。该芯片能够兼容USB2.0，且使用简单，外围电路只需要再接晶振和电容，电路也相对更加简单，体积小。而且网上资源有现成的驱动，接上电脑，安装驱动后就可以被识别并且直接使用。支持波特率也很广，从240bps到11520bps，考虑到本次试验采用9600bps，故而完全够用。原理图如图3.7所示：图3.7 接口转换电路第四章 系统软件本次系统编译采用C语言，在Keil uVision4的环境下编译。相比于汇编语言，C语言编属于高级语言，具有可移植性，能够结构化编程。C语言也

30、是现在大学主要学习的计算机语言，编写程序时上手更快，C语言的逻辑偏向人的逻辑，更容易理解和编写，C语言的一些固定模块网上也能找到，直接移植过来，编写能够节省很多时间，尤其是GPS的编写模块，能够节省大量时间。而汇编语言针对不同的操作系统平台，不同的微控制器，指令都是完全不同的，即使指令相似，也不具有可移植性。但是汇编语言是针对专门的控制器的，所以运行速度可以精确到一个指令周期。汇编语言的程序读懂需要借助微控制器的指令手册以及各个寄存器的说明，所以很难读懂6。此外，汇编的编写逻辑更偏向于机器语言，而C语言是更加接近人的逻辑，所以汇编更加难以理解，编写难度大。同时，汇编的语句限制太多，关于寄存器，

31、存储器，变量，每个语句都有其局限性，使用时顾忌很多，编写困难。Keil uVision4是专门针对单片机卡发而制作的一个软件，归属于ARM公司，旨在使用c语言进行单片机的开发，能够完美的兼容C51系列单片机，Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。相比于初代的uVision，2009年2月发布的Keil Vision4引入灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多台监视器，并提供了视觉上的表面对窗口位置的

32、完全控制的任何地方。新的用户界面可以更好地 利用屏幕空间和更有效地组织多个窗口，提供一个整洁，高效的环境来开发应用程序。新版本支持更多最新的ARM芯片，还添加了一些其他新功能。2011年3月ARM公司发布最新集成开发环境RealView MDK开发工具中集成了最新版本的Keil Vision4，其编译器、调试工具实现与ARM器件的最完美匹配7。烧录软件采用STC自主开发的专用烧录软件stc-isp-1x-v6.80，该软件与使用芯片系同一公司出品，故而能够完美匹配兼容。该软件元件库丰富，能够完美兼容51、52系列单片机。此外，使用方便，功能齐全，并且可以在软件上直接进行串口通信，将结果显示在电

33、脑上，方便人员调试。4.1主程序设计思路如下图4.1所示：图4.1 程序流程图本次设计中，首先初始化显示模块，然后设置显示模块为普通模式，当收集到“GPRMC”这一帧数据时开启中断，进行对GPS信号的处理，将UTC日期转换为北京时间，再将日期转换为对应的ASCII码，经纬度也经过类似处理，然后都传送到12864显示出来。霍尔元件接收到的数据经过函数处理计算后也通过LCD 12864显示出来.一次数据处理结束。4.2 GPS数据解析程序调节单片机各控制字，UART方式1，8位UART；允许串口接收数据，设置SMOD=0，T1方式2，用于产生波特率，启动定时器1，打开串行口中断与全局中断控制。每当

34、接收数据就从主程序转入GPS数据接收程序，数据接收完以后转入主程序，同时ES置1，此时转入主程序，通过固定算法将GPS采集到的信息计算得到骑行者平时能够轻松阅读的信息。由于定位信息需要通过LCD 12864显示出来，故而还得按照LCD 12864的字库将所得数据转换，再通过LCD 12864显示出来。流程如下图4.2所示：图4.2 GPS数据解析流程图4.3霍尔元件处理程序调节单片机各控制字，开总中断，允许串口中断，允许定时器T1的中断，设置定时器T1在方式2中断产生波特率，设置SMOD=0，波特率设置为9600，开定时器T1运行控制位。由于磁铁扫过霍尔元件有一段时间，所以需要一个类似消抖作用

35、的延时程序，当霍尔元件电平变化时，产生中断，程序从主程序跳到霍尔元件程序，由一个变量通过定时计数，从而记住两次高电平之间的时间间隔，再乘上轮径即可得到该时间内通过的距离，进行一下单位转换即可得到时速。再将该数据进行处理，得到它对应的ASCII码，将其在LCD 12864上显示出来。流程如图4.3所示：图4.3 霍尔元件处理程序流程图4.4 LCD 12864显示模块程序 液晶显示模块是一个慢显示器件，在执行指令之前需要检测忙信号，当检测信号表示不忙以后才会写入命令字。本次设计中，当LCD 12864显示不忙以后经过一个延时函数，写入数据。LCD 12864的显示数据过程首先液晶初始化，初始化完

36、成后执行延时函数，等待数据的采集，延时完成后LCD会先写入一些指令和显示字符的地址，在这完成后单片机会向LCD发送数据，数据发送完LCD就会读取写入的地址并显示出来，最后返回。软件流程图如图4.4所示：图4.4 LCD 12864显示模块程序4.5 小结本次设计采用c语言编程，程序更加直观，方便理解，只需对GPS信号以及忽而援建的脉冲进行持续检测即可得到想要的数据。而且一块LCD 12864 液晶屏就可以充分显示出本次设计所需的信息，不存在浪费的情况，采用STC89C52系列的单片机，有着keil软件的编程支持，里面自带51单片机的库，使用方便。此外，本次设计中的部分软件可以直接移植到其他设计

37、中，非常的方便。同时stc-isp-1x-v6.80也为烧录提供了可能，其强大的功能和丰富的元件库也为烧录带来很多帮助，比如GPS的调试，就是在数据烧录进单片机以后直接使用软件的串口通信，调整端口与波特率，将结果显示在电脑上，有不对的地方再进行调整。节省了很多时间，并且电脑的屏幕大且清晰，观察起来更加方便。本次设计所采用的也是高度集成的单片机最小系统，集成度高，可以方便的将设计所需要的软件拷贝进去，而且由于机器焊接，很少出现硬件问题，所以发生错误只需要在软件上进行更改就好，能够节省不少时间。第五章 心得与体会经过几个月的努力，终于完成了本次设计，所完成的成果基本满足最初要求。本设计是基于GPS

38、的自行车码表设计，主要包含信息采集，芯片控制，LCD显示模块。其中LCD显示和信息采集模块完成耗费时间最长，因为本次设计刚开始才用的是TFT LCD显示模块，但是因为没有接触过，学习花费时间较长，在一段时间后发现该模块价格不低而且能力并不能被完全发挥，并且功耗相比而言大一些，作为一块不显示具体地图的码表来说代价高昂，不太合适，后来转向LCD 12864。而GPS信息采集后的处理，比较复杂，寻找算法，并且通过C语言编译出来是本次设计的核心，故而花费时间很长。本次设计采用硬件都是自己购买的高度集成的芯片，除了LCD 12864以外都不需要焊接，节约了很多时间，也避免的很多可能的错误，但是学习最小系

39、统的使用，显示模块，GPS的原理和使用方法也花费了大量时间，甚至独自上网查找视频资料自己学习如何接线，如何点亮，如何显示中文字库，如何将想要显示的变量进行处理后在屏幕上显示出来。同时GPS接收到的数据也不是常规数据，需要进行处理以后才能显示，这些只能通过自己查找资料将其理解后解决，而且时间上也需要显示北京时间，都需要进行修改，除了软件的难题，显示模块也是需要自己焊接的。设计中仍然存在很多问题，比如当自行车慢速行驶时，霍尔测速元件不能即时快速的将速度采集并让骑行者看见，本次测速是采用两次扫描间隔的时间内走过的距离算出速度，这样的测速不够精确，在一圈内速度发生改变时，骑行者不能即时得到反馈。同时，

40、硬件方面也能改进，可以选用更小体积，集成度更高的单片机，功耗更低，这样可以采用纽扣电池供电，持续时间更长，体积上也会更小，更加符合实际要求。本次设计基本可以算结束，但是码表上依然可以大做文章，比如再外接功率计，可以让骑行者更加清楚的知道自己的速度，体能消耗状况，这样有助于分配自己的体力，对于专业运动员来说，功率计必不可少，有了功率计才能根据自己的体能，与团队之间形成配合，更加灵活的制定战略。此外，显示屏也可以大做文章，采用TFT LCD会更加清晰，市面上有的GPS功能码表能够将地图显示出来，同时显示骑行者的定位信息，这个也是可以实现的，这样的话骑行者能够更加直观的知道自己的位置。通过本次设计，

41、我充分意识到，学校所学的知识尚还浅薄，芯片繁多，我们只学了基础的，比较低级的51系列单片机，这是远远不够的。针对不同的使用条件，需要根据需求和客观条件，选择合适的单片机，这样才能一最少的成本，最少的资源开发出适合环境需求的产品。此外，对于不同的编译环境我们也要熟悉，多接触学习其它的编译环境，这样在面对将来激烈的单片机开发的竞争的时候才有自己的竞争力。面对多样化的社会，我们要能够学会从中寻找机遇，勇于创新。创新使人具有核心竞争力，在多变的社会中，创新才是最快的创造财富的方式。在未来，物联网的实现已经成为趋势，而单片机的嵌入式开发与物联网息息相关，这是我们这一代人的机遇，所以需要我们努力钻研单片机

42、的嵌入式开发。致谢令人紧张而忙碌的毕业设计终于快结束了，我通过这次的毕业设计既检验了自己对大学四年来所学知识的了解程度，又更深刻的理解了自动化方面的专业知识。回顾全部的设计过程，因为时间较为紧张，且是第一次尝试实验设计，因考虑不周而引起的问题经常会发生。尽管现在的毕业设计已经基本要完成了，但是仍然不算完美，希望各位老师能够谅解各种不详尽甚至不当之处。我在做毕业设计这段期间，运用到了大量大学所学的知识，这期间我温习了以前所学的有关单片机、传感器等方面的书，并去图书馆借了很多资料，学到了很多新的知识。 通过本次设计，我真正体会到了做设计放入辛苦，作为一名即将毕业的大学生，我发现，只有努力认真的从最

43、基本的小事做起，才能获得成功。我要感谢我的导师，通过我的导师我巩固了以前学的知识，还学到了不少新的知识，也从老师身上学到了很多做人做事的道理。其次，我要感谢我的舍友和同学们，在做毕设的过程中，我难免会遇到一些自己不懂的问题，这个时候他们就发挥了广大的同学爱，经常给予我很多帮助，而且他们分别擅长不同的领域，能够弥补我很多方面的不足，让我充分体会到了集体合作的重要性。另外，我还要特别向我的辅导员以及系里的其他老师也表达我最衷心的谢意。最后，让我再次对给予我帮助的各位领导、老师和同学们表达我最真挚的感谢。 参考文献（References）1信息动态J. 西部交通科技,2013，1（8）：1673-4

44、874.2潘言全. 多路电器遥控器的研究J. 黑龙江科技信息, 2014, 78 (16):1673-1328.3赵燕, 李炜. 基于STC单片机的GPS定位显示系统设计J. 南京工业职业技术学院学报, 2014, 4 (4):1671-4644.4王程, 大功率直流电机控制器的研制D. 合肥：合肥工业大学硕士学位论文， 2009. 5张志敏, 学习机无线辅助教学系统的设计与开发D. 大连：大连理工大学硕士学位论文， 2008.6郝德国, 基于柯氏音与示波法结合的血压计设计与实现D. 东北：东北大学硕士学位论文， 2012.7潘言全, 多路电器遥控器的研究J. 黑龙江科技信息, 2014, 7

45、8 (16):1673-1328.8田伟.王福平.张尊扬.向超多功能自行车测速系统J-电子世界2014(24).9赵小兰.胡征.王培坤.林晓欢.庄衍竖.黄维沛.多功能自行车码表设计J-电子测试 2013(20).10张慧敏嵌入式GPS定位系统的设计与实现D硕士 2007.11中国自行车行业现状分析与发展前景研究报告（2015年版），报告编号：1560526.12祁伟,杨亭.单片机C51程序设计教程与实验M.北京：北京航空航天大学出版社，2006. 13彭桂力,刘知贵,王彩峰,李靖.ZTP135S-R红外传感器温度补偿算法的研究和应用J.西南科技大学学报.2008(04). 14郁有文.传感器原

46、理及工程应用M.西安：西安电子科技大学出版社.2013. 15刘加峰,石宏理,李海云.基于HMS红外传感器的体温测量仪设计J.医疗卫生装备.2011(07).附录：系统总体程序#include main.h#include LCD12864.h#include GPS.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit key1=P31;/定义变量unsigned char date;unsigned char KEY_NUM = 0;bit Page = 0;unsigned char xdata Display_GPGGA_B

47、uffer68;unsigned char xdata Display_GPRMC_Buffer68;bit Flag_OV = 0;bit Flag_Calc_GPGGA_OK = 0;bit Flag_Calc_GPRMC_OK = 0;/*/主函数/*void Initial_com(void) EA=1; /开总中断 ES=1; /允许串口中断 ET1=1; /允许定时器T1的中断 TMOD=0x20; /定时器T1，在方式2中断产生波特率 PCON=0x00; /SMOD=0 SCON=0x50; / 方式1 由定时器控制 TH1=0xfd; /波特率设置为9600 TL1=0xfd

48、; TR1=1; /开定时器T1运行控制位void delay(uint z) uint i,j; for(i=z;i0;i-) for(j=110;j0;j-);double test_speed() double a0=0; double b0=0; double speed=0; Initial_com(); while(1) if(key1=0)delay(2); /消抖动 a0=a0+1;if(key1=0) /确认触发 SBUF=0X01; delay(200); if(RI) speed = 7464.744/(a0-b0);date=SBUF; /单片机接受SBUF=date;

49、 /单片机发送RI=0;b0=a0;break; return speed;void main()unsigned char i = 0;LCD12864_Reset();/初始化液晶LCD12864_HAIZI_SET();/设置为普通模式Delay_ms(100);LCD12864_COM_Write(0x80);/指针设置LCD12864_write_word();LCD12864_COM_Write(0x90);/指针设置LCD12864_write_word( 欢迎使用 );LCD12864_COM_Write(0x88);/指针设置LCD12864_write_word(正在初始化

50、GPS.);LCD12864_COM_Write(0x98);/指针设置LCD12864_write_word();Uart_Init();while(1)Scan_Key();if(Flag_GPS_OK = 1 & RX_Buffer4 = G & RX_Buffer6 = , & RX_Buffer13 = .)/确定是否收到GPGGA这一帧数据for( i = 0; i = 24)/溢出Hour %= 24;/获取当前HourFlag_OV = 1;/日期进位elseFlag_OV = 0;Min_High = Display_GPGGA_Buffer9;Min_Low = Displ

51、ay_GPGGA_Buffer10;Sec_High = Display_GPGGA_Buffer11;Sec_Low = Display_GPGGA_Buffer12;Flag_Calc_GPGGA_OK = 1;if(Page = 0 & Flag_Calc_GPGGA_OK = 1)LED1 = LED1;Flag_Calc_GPGGA_OK = 0;LCD12864_COM_Write(0x80);/设置指针LCD12864_write_word();/显示内容LCD12864_Data_Write(Hour/10+0x30);LCD12864_Data_Write(Hour%10+0x30);LCD12864_write_word(时);LCD12864_Dat