摩托车测速计的设计和制作毕业设计

目录TOC\o"1-1"\u第一部分设计任务与调研 2第二部分设计说明 3第三部分设计成果 8第四部分结束语 13第五部分致谢 14第六部分参考文献 15第一部分设计任务与调研设计任务随着摩托车工业的不断进步,行驶在道路上的车辆越来越多,交通事故发生的频率也不断增加。众所周知，交通事故的发生大部分是由驾驶员的超速驾驶造成的。为提高摩托车驾驶的安全性，减少交通事故的发生，本文讲述了一个由单片机控制的车速报警系统。本文从驾驶员的角度出发，设计了一个检测车辆超速的报警系统。此设计利用单AT89C51单片机对机动车超速行驶情况进行蜂鸣报警和灯光报警的。本系统由于全部采用成品的模块，所以系统除能准确地测速报警外,还有组成简易可靠、模块化、易开发、通用性强、便于分工开发、有替换件和低开发难度等优点。可广泛应用于摩托车。该设计详细介绍了系统的总体设计方案，给出了界面模块与8051接口电路，系统硬件电路及外围设计电路，最后介绍了软件设计方法的程序流程图。设计调研目前国内外测量转速的方法很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有采用电磁式(利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等)、电容式(对高频振荡进行幅值调制或频率调制)等，还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号。而光电传感器具有非接触、长寿命、低噪音等优点，特别适合于测量摩托车转动部件的转速。第二部分设计说明1.设计原理以51单片机为处理核心，用传感器将车轮的转数转换为电脉冲，进行处理后送入单片机。里程及速度的测量，是经过MCS-51的定时/计数器测出总的脉冲数和每转一圈的时间，再经过单片机的计算得出，其结果通过LED显示器显示出来。本次毕业设计总体思路如下：假定轮圈的周长为L，在轮圈上安装m个永久磁铁，则测得的里程值最大误差为L/m。经综合分析，本设计中取m=1。当轮子每转一圈，通过开关型霍尔元件传感器采集到一个脉冲信号，并从引脚P3.2中断0端输入，传感器每获取一个脉冲信号即对系统提供一次计数中断。每次中断代表车轮转动一圈，中断数n轮圈的周长为L的乘积为里程值。计数器T1计算每转一圈所用的时间t，就可以计算出即时速度v。当里程键按下时，里程指示灯亮，LED切换显示当前里程，与当速度键按下时，速度指示灯亮，LED切换显示当前速度。

要求达到的各项指标及实现方法如下：

（1）利用霍尔传感器产生里程数的脉冲信号。

（2）对脉冲信号进行计数。

实现：利用单片机自带的计数器T1对霍尔传感器脉冲信号进行计数。

（3）对数据进行处理，要求用LED显示里程总数和即时速度。

实现：利用软件编程，对数据进行处理得到需要的数值。

最终实现目标：摩托车的速度里程表具有里程、速度测试与显示功能，采用单片机作控制，显示电路可显示里程及速度。2.设计思路系统工作时，采用5V的电池供电，进行稳压处理，传感器采集到信号传输给单片机，单片机计数器统计脉冲个数，定时器记录相应时间长度，经过运算，将速度送给送给7段数码管显示，根据设定的报警值决定报警灯的点亮情况。图1设计思路3.结构框图根据设计要求，我们可以把整个方案设计为光电检测模块、信号处理模块和显示模块。其各模块之间的关联如图2所示：光电检测电路光电检测电路AT89C51复位电路晶振电路LED显示声光报警图24.传感器的选择方案霍尔传感器是利用霍尔效应进行工作的，其核心元件是根据霍尔效应原理制成的霍尔元件。此处介绍一种成品霍尔传感器配合磁钢测量。磁钢安装在旋转部件上，随部件的旋转而移动位置。霍尔传感器模块平时输出高电平；当磁钢接近霍尔开关管时，霍尔传感器模块输出一个低电平信号给单片机AT89C51的相应管脚上，通过AT89C51内部定时/计时器T0、T1及相应的程序设计，组成一个数字式转速测量系统。当磁钢远离霍尔开关管时，霍尔传感器模块板恢复高电平信号。通过调整灵敏度调节旋钮，可控制具体脉冲信号的占空比，由旋转部件的大小和磁钢安装位置决定调整量。霍尔传感器测量转速原理如图3图3霍尔传感器测量转速原理使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的齿轮盘上粘上一粒磁钢，霍尔元件固定在前叉上，当车子转动时霍尔元件靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。如果在齿轮盘上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。5.速度测量原理将转盘固定在转盘上，转盘与车轮相连，同步转动，磁钢通过霍尔传感器时，霍尔传感器产生一个相应的脉冲，计算出两个连续脉冲的时间间隔，就可以计算出被测转速。测量摩托车的速度的方法：测量一定时间间隔t里摩托车车轮转过的圈数q，假设车轮周长为c，则速度V=c*q/t；测量摩托车车轮转过一圈的时间t，则速度V=c/t。本课题是根据速度测量原理计算速度的。速度等都是由霍尔元器件测量。通过频率计或者按钮输出脉冲，代表车轮转动圈数，已知自行车轮胎的周长为3.16m，轮子每转动一圈，安装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*3.16即为车前进距离，而通过单片机T0定时器记录时间，间隔5秒，5秒内的前进距离除以时间5秒，得到5秒内的当前速度。而总里程L除以总时间t得到平均速度。若速度大于35.3km/h（7m/s），LED警示灯亮，提示速度过大。6.显示模块led数码管（LEDSegmentDisplays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等，led数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。led数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。下面是常用LED数码管内部引脚图4图4第三部分设计成果仿真运行图运用protues进行仿真。2源码#include<reg51.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#definemax_val250sbitspk1=P1^7;ucharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x00}; ucharcodechose[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20};//ucharcodesel[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};uintshu[6]={1,2,3,4,5,6};ucharq=0;uintcount,miaoshu,sv; //定义计数值，实际速度值，设定的额定速度值ucharsec,tcnt,flag,flag1;uchardisp_count;//延时1ms子程序voiddelay(ucharz){ ucharx,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--);}//显示子程序voiddisplay(uintb){ shu[0]=10; shu[1]=b/100; shu[2]=b%100/10; shu[3]=b%10; switch(disp_count) { case0: P2=chose[0]; P0=table[shu[0]]; break; case1: P2=chose[1]; P0=table[shu[1]]; break; case2: P2=chose[2]; P0=table[shu[2]]; break; case3: P2=chose[3]; P0=table[shu[3]]; break; default: break; } }//定时器中断0子程序voidt0(void)interrupt1using0//定时T0中断服务函数{TH0=0x3C;TL0=0x0B0; tcnt++;//每过50MS加一 if(tcnt==40)//计满40次（1/100秒）时 { tcnt=0;//重新再计 miaoshu=count; count=0; }}voidsdf(void)interrupt2using0//计数T1中断服务函数{ count=count+1; }voidInitTimer1(void){TH1=0x0EC;TL1=0x78;EA=1;ET1=1;TR1=1;}voidTimer1Interrupt(void)interrupt3{TH1=0x0EC;TL1=0x78;disp_count++; display(miaoshu);if(disp_count>4)disp_count=0;}/******************************************************/voidAlarm1(uchart) //报警子程序{ uchari,j; for(i=0;i<200;i++) { spk1=~spk1; for(j=0;j<t;j++); }}main(){IT1=1;TMOD=0x11;//定时器T0工作在方式2自动重装方式,计数器T1工作在方式2自动重装方式TH0=0x3C;TL0=0x0B0; TR0=1;//开始定时 ET0=1;//允许T0产生中断 EA=1; EX1=1;EA=1; InitTimer1(); sec=0; miaoshu=0;tcnt=0;count=0;sv=0; flag=0;while(1){if(miaoshu>max_val)Alarm1(120);else spk1=1; }}第四部分结束语在这次毕业设计中，设计了一种基于AT89C51单片机的摩托车测速系统，该测速系统采用霍尔传感器敏感速率信号，具有频率响应快等特点，基本达到了预期的目的和要求。系统的调试与仿真结果基本符合设计要求。动态显示，显示内容的实时更新等方面达到预期的目标。本次毕业设计对硬件要求不高，主要是对于脉冲信号的处理、计算及显示。霍尔传感器的输出信号经信号处理后，通过单片机对连续脉冲记数来实现转速测控，如果速度超过额定速度值，警示灯变回亮起报警提示驾驶人注意控制速度，能够时刻监测驾驶人的驾驶速度。通过软件的调试，发现程序中利用子程序的编程会让程序不仅易读，而且易于调试。但是由于条件有限，设计成果还存在一些缺陷，还存在诸如：显示内容的单一、数据波动、抗干扰能力差、人性化不全面等等。通过这次毕业设计，学到了许多以前不了解的知识，积累了不少宝贵的经验。第五部分致谢首先来说，这次设计是我学了三年全部课程之后的又一次重要检验。它考验了我是否真的牢固掌握了全部所学的专业知识，以及运用知识的能力并且是否具有广泛的视角来看待这些方面的问题。就我而论，通过本次毕业设计，我深深感觉到基础知识的不健全和不牢固，因此尚不能很灵活的解决所遇到的全部问题。在本次毕业设计中表现出了这样或那样的不足和漏洞，说明了基本功的不扎实。所幸我得到了老师和同学们的热情帮助，使这些问题得到了解决，这将对我以后的工