基于单片机自行车测速系统设设计报告

1、-. z单片机原理及系统课程设计评语：考勤10分守纪10分过程30分设计报告30分辩论20分总成绩100分-. z基于单片机自行车测速系统设计1 设计目的实现自行车运行过程中对行驶里程、平均速度、运行时间、当前瞬时速度进展测量和显示,通过对速度的测量来控制自行车的运行，当速度超过限定值时发出报警提醒减速，以确保自行车平安的运行。2设计方案及原理2.1系统总体设计思路和原理本系统实现自行车运行过程中对行驶里程、平均速度、运行时间、当前瞬时速度进展测量和显示，系统包括控制器模块、信号检测采集模块、显示模块、电源模块四局部组成。系统工作时，传感器采集到信号用按键代表脉冲信号输入传输给单片机，单片机计

2、数器统计脉冲个数，定时器记录相应时间长度，经过运算，将行驶里程、全程平均速度、运行总时间送给液晶显示器显示，当前瞬时速度送给数码管显示。通过以下计算公式算出里程、平均速度、瞬时速度。通过相应的显示机构显示出来。里程=脉冲总数车轮周长平均速度=里程运行总时间瞬时速度=每五秒的行程52.2自行车测速系统方案设计系统包括控制器模块、信号检测采集模块、显示模块、电源模块四局部，控制器模块由AT89C51组成，它运用于数据储存和外部设备管理，信号采集模块用的是模拟霍尔传感器，通过外部脉冲来控制圈数，显示模块用1602和数码管，1602显示里程、全程平均速度以及运行时间，数码管LED显示五秒的平均速度即当

3、前瞬时速度，电源模块给整个系统提供电压，使系统可以正常工作。系统框图如图1所示。图1 自行车测速系统设计原理图3硬件设计3.1系统原理电路图系统中里程、速度等都是由霍尔元器件测量。通过按钮输出脉冲，脉冲数目代表车轮转动圈数，自行车轮胎的周长为2.15m，输入一个脉冲，轮子转动一圈，里程为一个周长的距离，通过脉冲数可以算出总里程，通过单片机T0定时器和T1计数器记录时间，用5秒的前进距离除以时间5秒，得到5秒的平均速度即当前速度。而总里程L除以总时间t得到平均速度。在车轮辐条上的磁钢接近霍尔传感器一次，传感器送一个脉冲信号给单片机的外部中断计数器T1，产生一次中断，圈数加一，圈数乘以2.15即为

4、车前进距离。处理速度数据时同时刷新平均速度、当前速度、运行里程。假设速度大于25km/h即6.95m/s则P3.7输出高电平，蜂鸣器发出报警,提示速度过大。单片机定时器0定时时间为50ms，每20次刷新系统时钟及计算累计行驶时间。系统原理电路图如图2所示。图2 系统原理电路图3.2 霍尔传感器开关模块设计使用开关代替霍尔传感器，通过连续按压开关，使开关对单片机连续输入脉冲来模拟辐条经过的次数，单位时间按压次数越多，相当于辐条经过传感器的频率越高，从而反映车速越快，电路原理如图3所示。图3 霍尔传感器模拟原理图4软件设计4.1程序流程图图4 系统流程图5系统仿真5.1仿真结果按压模拟霍尔传感器的

5、开关，模拟出辐条发生频率，通过脉冲数和时间计算出当前速度，当前模拟速度小于给定限定值6.95m/s即25km/h时，没有发生超速现象，通过单片机处理后给出报警指示低电平，蜂鸣器不响，故而速度没有超过限定值，可以正常行驶。数码管显示屏显示自行车每五秒的平均速度，即当前的瞬时速度，而液晶显示器分别显示自行车行驶的总里程，全程的平均速度，以及当前运行的总时间，仿真结果如图5所示。图5 未超速系统仿真结果图按压模拟霍尔传感器的开关，模拟出辐条发生频率，通过程序计算出当前速度，当模拟速度大于给定限定值6.95m/s即25km/h时，说明自行车发生了超速现象，通过单片机处理后给出报警指示高电平，故而报警蜂

6、鸣器响，说明速度超出了限定值，提醒车主应减速行驶，同时数码管显示屏显示自行车每五秒的平均速度即当前的瞬时速度，而液晶显示器同时分别显示出自行车行驶的总里程，全程的平均速度，以及当前运行的总时间，仿真结果如图6所示。 图6 超速系统仿真结果6总结这次课程设计的题目是设计一个以AT89C51单片机为核心的自行车速度里程表。本设计主要分为硬件局部和软件局部。在硬件电路的设计局部，主要考虑硬件电路的简单性，故使用开关代替霍尔传感器，通过连续按压开关，使开关对单片机连续输入脉冲来模拟辐条经过的次数，从而计算运行里程。在软件局部采用用C语言编写，采用模块化设计思想，程序可读性强。在这次课程设计中，我也遇到

7、了许多问题。在设计过程中，我发现自己平时对单片机知识的学习还不够深入，不能把所学的理论知识与实践相结合起来，因此在以后的学习中，我要争取做到理论与实践相结合，做到学以致用。同时，我也学到了许多东西，我了解到要做好一个课程设计，就必须做到：在设计程序之前，对所用单片机的部构造有一个系统的了解，知道该单片机有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路。这次课程设计让我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义。7参考文献1 阎焕忠,王长涛,马斌. 单片机控制里程转速表的设计M.建筑工

8、程学院学报自然科学版,2002, 4:145-148.2 友德,志英,涂时亮.单片机微机原理,应用与实验M.：复旦大学,2003:122-136.3 王思明,鑫,苟军年,单片机原理及应用系统设计M.科学,2021:6-8.8附录*include*include /包含_nop_();函数定义的头文件void timer0_int();sbit baojing=P37;sbit E=P32; /1602使能引脚(位寻址，下同)sbit RW=P31; /1602读写引脚sbit RS=P30; /1602数据/命令选择引脚unsigned char hour,minute,second;unsi

9、gned char n,count;unsigned long lengthbuf,lengthvalue;unsigned char code Table=0*3f,0*06,0*5b,0*4f,0*66,0*6d,0*7d,0*07,0*7f,0*6f; /09的共阴极七段管代码unsigned char code Table1=0*bf,0*86,0*db,0*cf,0*e6,0*ed,0*fd,0*87,0*ff,0*ef; /09的共阴极七段管代码，带小数点void Delay0(int Times);void Display(unsined int);void delay() /延

10、时5US_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();bit Busy(void) /读状态函数，判断液晶模块的忙碌状态bit busy_flag = 0;RS = 0;RW = 1;E = 1;delay();busy_flag = (bit)(P0 & 0*80);E = 0;return busy_flag;void wcmd(unsigned char del) /将模式设置指令或显示地址写入液晶模块while(Busy();RS = 0;RW = 0;E = 0;delay();P0 = del;delay();E = 1;delay();E = 0

11、;void wdata(unsigned char del)/将数据字符ASCII码写入液晶模块while(Busy();RS = 1;RW = 0;E = 0;delay();P0 = del; delay();E = 1;delay();E = 0;void L1602_init(void) /初始化液晶模块wcmd(0*38); /功能设置，8位字长，2行，5*7点阵wcmd(0*0c); /显示设置，显示屏右移wcmd(0*06); /显示设置，光标右移，字符不移wcmd(0*01); /清屏命令void L1602_string(unsigned char hang,unsigned

12、 char lie,unsigned char p) /将数据写入液晶模块unsigned char a;if(hang = 1) a = 0*80; /显示在第一行if(hang = 2) a = 0*c0; /显示在第一行a = a + lie -1;wcmd(a);wdata(p);void timer0_int() interrupt 1 using 3 /中断，用于构成时钟 n+; if(n=100) n=0; count+; second+; if(second=60) second=0; minute+; if(minute=60) minute=0; hour+; if(hou

13、r=24) hour=0; if(count=5) count=0; lengthvalue=(TL1+TH1*256)*215-lengthbuf; lengthbuf=(TL1+TH1*256)*215; TH0=0*d8; TL0=0*f0; int timer() /以秒为单位计算运行总时间 unsigned char a=100; unsigned char b; b=second+minute*60+hour*60*60; return b; void Delay0(int Time) /延时子程序 int i; unsigned char j; for(i=0;iTime;i+)

14、 for(j=0;j150;j+) void Display(unsigned int *) /在LED七段管中显示最高速度 unsigned char slc;unsigned char a,b,c,d;slc=0*ef; /LED七段管选通a= */1000;b=( *-a*1000)/100;c=( *-a*1000-b*100)/10;d= *%10; P2=slc;/分别将最大速度的各个位扫描显示slc=slc1;P1=Tablea;Delay0(10);P2=slc;slc=slc1;P1=Table1b;Delay0(10);P2=slc;slc=slc1;P1=Tablec;D

15、elay0(10);P2=slc;slc=slc0)v=length/timer(); /计算速度 vnow=lengthvalue/5;/计算当前速度5秒if(vnow=695) baojing=1;else baojing=0; /速度超过6.95m/s(即25km/h)，则报警Display(vnow); /在LED七段管上显示当前速度5秒速度Delay0(20);a=(v/1000); /计算速度的各个进位b=(v-a*1000)/100;c=(v-a*1000-b*100)/10;d=v%10;second1=second/10; /计算分秒时的十位与个位second2=second

16、%10;minute1=minute/10;minute2=minute%10;hour1=hour/10;hour2=hour%10;L1602_string(1,1,s); /在LCD相应位置显示变量或者常量L1602_string(1,2,p);L1602_string(1,3,e);L1602_string(1,4,e);L1602_string(1,5,d);L1602_string(1,6, );L1602_string(1,7,L);L1602_string(1,8,=);L1602_string(1,9,length1+48);L1602_string(1,10,length2

17、+48);L1602_string(1,11,length3+48);L1602_string(1,12,length4+48);L1602_string(1,13,.);L1602_string(1,14,length5+48);L1602_string(1,15,length6+48);L1602_string(1,16,m);L1602_string(2,1,a+48); L1602_string(2,2,b+48);L1602_string(2,3,.);L1602_string(2,4,c+48);L1602_string(2,5,d+48);L1602_string(2,6,m);L1602_string(2,7,/);L1