毕业设计（论文）-基于单片机的自行车里程速度仪设计(74页).doc

-毕业设计（论文）-基于单片机的自行车里程速度仪设计-第 67 页基于单片机的自行车里程速度仪设计摘 要：众所周知，能源日益损耗，大家都一致追求可持续发展来为子孙后代着想，也为了响应国家号召，自行车作为不损耗任何能源，不对空气造成任何污染，而且能自行车简易方便，还能起到锻炼的作用，所以自行车这一代步工具已经从新回到人们的日常生活的舞台当中。为了让人们在使用更清楚地知道速度、里程等，所以本文主要是关于自行车里程仪速度计的设计。本设计是以STC89C52单片机为中心控制系统，霍尔传感器为测速模块，并且能用LCD进行显示。主要阐述了自行车里程速度计的整个设计过程，主要包括此设计的硬件的选择、硬件电路的搭建，以及软件的设计等等。软件的设计是主要运用KEIL软件，C语言进行编程，来实现需要。该设计电路设计完好，程序无误。关键词：单片机；霍尔传感器；LCD1602；里程速度仪Design of Bicycle Speedometer Based on Single ChipABSTRACT:As is known to all, increasing energy loss, consistent pursuit of sustainable development to all for the sake of future generations, also in response to national calls and bicycle as no energy loss, without causing any pollution to the air and can bicycle convenient, also can have the effect of exercise, so step bicycle generation tools have back stage of people's eeveryday life.In order to make people more aware of the speed and the distance of the bicycle, this article mainly focuses on the design of bicycle speedometer.This design is based on the STC89C52 single chip microcontroller, which is a measurement module and can be shown in LCD.Mainly elaborated the whole design process of bicycle mileage speed meter, mainly including the selection of the design of hardware, the construction of the hardware circuit, and software design, and so on.The software is designed primarily with KEIL software, C programming, to achieve the need.The design circuit is well designed and the program is correct.Key words: Singlechip; Hall sensor; LCD 1602; Speedometer目录摘 要IABSTRACTII1 前言11.1 研究背景11.2 研究意义11.3 国内现状21.4 系统简介32 系统方案设计42.1 系统原理42.2 本设计的任务分析与实现42.3 系统方案选择52.3.1单片机的选择52.3.2 显示设备选择63 硬件设计83.1 单片机系统83.1.1 单片机简介83.1.2 晶振电路103.1.3 复位电路113.2 液晶显示123.2.1 液晶屏简介123.2.2 液晶屏与单片机的连接133.2.3 液晶屏显示界面的设计143.3 数据采集电路143.3.1 霍尔传感器简介143.3.2霍尔传感器工作原理153.3.3霍尔传感器测转速或转数153.4 DS1302时钟芯片153.4.1 DS1302时钟芯片简介153.4.2 DS1302 的基本组成163.5蜂鸣器电路173.6独立按键183.6.1按键原理说明183.6.2 速度阈值报警的调整193.7 电源供电电路194 软件设计204.1 仿真搭建20 4.2 主程序流程图214.3 子程序流程224.3.1速度计算程序224.3.2 设置子程序234.3.3显示流程图245 仿真演示255.1速度仿真操作255.2 界面及按键的仿真操作276 实物展示306.1实物界面介绍30结论34参考文献35致谢37附录1 电路原理图38附录2 仿真图39附录3 程序源码40附录4 外文文献翻译及其原文801 前言1.1 研究背景虽然自行车起初是作为代步工具发明出来的，但是由于人们的现在并不局限于仅仅作为出行而用，其中尤其是对喜欢锻炼的骑行爱好者而言，如果能实时了解此时的速度、里程，那么就会更加有效合理的进行锻炼。而随着摩拜、OFO单车的极度普及，就更需要使用者了解了，所以这是此次设计的初衷。起初，自行车的仪表是电气式的，但是随着科技日新月异的发展，此种仪表已经被淘汰。由于国内外计算机技术的飞速发展，计算运算系统更加小巧轻便。众所周知，短短几十年的时间，计算机由原先的“肥硕”迅速瘦身成如今的“精小”一个指甲盖大小的单片机运算次数已经达到每秒几万次浮点计算，所以将电子仪器与自行车结合在一起，就能达到数字化、智能化的要求，让我们出行更加方便。 由于电子元器件也在不断发展，如今已经到的集成电路阶段，与此同时测量技术也有了极大的改变，对于测量自行车里程、速度而言，实现其方便携带，结构简单，故障率低，已经变为现实。此设计正是符合了如今自行车电子技术飞速普及，设计单片机为中控制系统，由霍尔传感器检测的速度里程表，从传感器上获得脉冲信号经单片机计算处理后经计算后将数据通过LCD实时显示，清晰直观的让使用者了解此时的状态。1.2 研究意义之前自行车已由最早的风靡一时到了几乎销声匿迹的地步，如今为了响应国家可持续发展的伟大战略，自行车又从新到了我们的日常生活中，为了让自行车使用者们更加清楚的了解骑行时的状态，本设计准备采用单片机来设计。随着技术的提高，单片机已经完全适用于我们的现实生活中，自行车里程速度计的所有功能都在不断发展、改进。 由于研究条件有限，本次毕业设计只是显示自行车里程，速度，时间等比较基础常见的作用，并没有其他额外的用于商业用途功能。 现在自行车里程速度计的初始结构就是由单片机嵌入自行车仪表仪器中，到了如今，自行车这些仪器不仅能够完成显示速度、里程等功能还能存储数据，显示时间等一些额外功能。纵观整个设计，由于是使用单片机进行中心控制，是整个设计在难度上进行了简化，而且单片机的有点能使整个系统在结构上简易方便，稳定性上牢固，以后相信随着自行车技术的不断发展，单片机在自行车仪表仪器的使用中将会越来越多。1.3 国内现状 最近几年来，随着摩拜单车，ofo等公共单车的大范围普及，很大作用的使自行车成为目前人们出行的主要交通工具之一，与此同时自行车用来实时显示速度，里程的仪表仪器也变得迫切需要开来。近 20 年来，随着新材料、新工艺的发展，某些电子组件及液晶等组件已被仪表设计所采用，以适应自行车仪表工作的可靠性，寿命及工作环境条件。本设计就是基于开展的。 当前，车速里程表分为纯机械式、机械-电子式、纯电子式三种。车速里程表的发展与动向主要分为这样四类：磁电感应式车速表、动圈式车速表、“磁电式同步器”车速表、电子车速表。每一种的适用范围和工作环境都大大不同，例如超大型机车上使用的是磁电感应式车速表，其优点的是工作稳定，可靠，结构方便。而电子车速表就是本设计主要采用的，也是自行车上常用的测速仪表。 基于这个大背景，本论文设计的速度里程表就是以电子器件为核心，以霍尔传感器的霍尔效应为测速原理，以STC89C52 单片机作为处理器实现对自行车里程速度的测量计算，并能将其用LCD实时显示的文章。1.4 系统简介本设计主要是以STC89C52 单片机为控制中心，运用霍尔传感器，采用软硬件结合的设计方法来进行设计。本设计采用模块设计，主要有霍尔传感器测速模块，52单片机中控模块，LCD显示模块，报警模块；本设计使用霍尔传感器获得脉冲信号，此脉冲信号送至单片机的外部中断计数器，通过单片机进行数据处理来计算速度、里程，然后将这些讲计算完成的数据传入到LCD进行实时显示，并且将实时速度与设置的报警速度进行比较，如果计算速度超出当前设置的报警速度，则蜂鸣器报警，直至速度降低至报警速度以下后蜂鸣器才停止。2 系统方案设计2.1 系统原理本次的设计以STC89C52单片机系统作为主要控制模块，设计包含的有霍尔传感器测速模块、蜂鸣器模块、液晶屏显示模块等，设计控制原理如下图2.1所示。STC89C52单片机外部信号里程显示速度显示霍尔传感器报警部分外部存储图2.1 控制原理框图 2.2 本设计的任务分析与实现本次毕业设计的目的是设计一个基于单片机的可以显示自行车已行驶里程、及速度的系统。其基本任务是：设计一个可显示速度，距离等功能的自行车里程表。能实现具体功能： (1).使用LCD进行数据显示； (2).能显示自行车当前速度（sd）、本次行车里程(lc)； (3).具有超速报警功能。其总体思路是：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，传感器即获得一次脉冲信号，每一个脉冲信号即对系统提供一次计数中断，每次中断代表车轮有一圈的转动。因此通过信号输出脉冲，代表车轮转动圈数，已知普通自行车轮胎的直径为D，可以得出中断n*D*3.14即为车前进距离里程L，而通过单片机定时器记录时间t，通过前进距离除以时间得到当前速度v。若自行车超速，系统发出报警信号。2.3 系统方案选择2.3.1单片机的选择单片机主要有AT和STC两个系列，其中STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位单片机，具有以下标准功能： 8K字节程序存储空间，512字节数据存储空间，32 位I/O 口线，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构，全双工串行口。内带2K字节EEPROM存储空间 。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机。具有以下标准功能：8K字节程序存储空间，256字节数据存储空间，有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，但是没有内带EEPROM存储空间。在功能和资源上，这2款单片机均可以满足系统的功能需求，但从程序下载角度而言STC89C52可以支持串口直接下载程序，所以STC就比较方便，而且STC使用232串口，这样很容易就可以搭建一个电路，抗干扰方面STC也很强,轻易不会死机.AT则非常容易因为各种无线电波的干扰而死机.在烧写的稳定性和成功率上STC可以做到100，AT的是做不到的，没所以STC是单片机工程师的第一选择。STC单片机又有STC89C51和STC89C52单片机之分，STC89C51单片机和STC89C52单片机主要是内部ROM程序存储器 大小区别，而且STC89C52单片机比STC89C51单片机定时器多了一个T2. （ROM：是程序存放指令代码和一些固定数值，程序运行后不可改动；RAM用于程序运行中数据的随机存取，掉电后数据消失.） 因此，从实用性、经济性、功能性角度考虑，本系统中采用STC89C52单片机作为系统的控制核心。2.3.2 显示设备选择在单片机应用系统中，常用的显示设备有数码管、1602液晶屏、12864液晶屏；根据系统需求。数码管虽然消耗电力比液晶多一点，但是数码管可以显示全部的ASCII字符。数码管只能显示10个数字，和几个字母。更主要是液晶屏可以显示32个字符。数码管要显示32个字符，那要32个数码管，电路上会很复杂，所以并不采用数码管。再看液晶屏1602和12864，2种液晶屏均可实现系统的上述功能，但是12864液晶屏价格昂贵，基本上是液晶屏1602的3-4倍，从系统的简易程度、实用性、经济性的角度考虑，决定选用1602液晶屏作为本系统的显示设备。2.3.3测速元件的选择 常用的测速元件主要有霍尔传感器、光电传感器和光电编码器等三种方式，这里选择霍尔传感器，主要因为霍尔传感器安装方便，不受环境影响，经济实用。使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构较为简单，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。3硬件设计3.1 单片机系统3.1.1 单片机简介单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。STC89C52单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以意选择。它的组成部分主要有微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）、并行I/O口、串口、定时计数器、中断系统、特殊功能寄存器（SFR）等。其结构图如图3.1所示。图3.1 单片机结构图 该单片机较常用的为封装为LQFP-44的贴片单片机和封装为LQFP-40的直插式单片机，在本课题中采用直插式单片机。引脚图如图3.2所示。图3.2 52单片机引脚图 管脚说明：VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。 P1口：8位双向I/O口，P1口能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一双向I/O口，当P2口被写“1”时，能作为输入。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口。 RST：复位脚。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。单片机实物图3.3如下所示。图3.3 52单片机实物图3.1.2 晶振电路 单片机系统里晶振的作用是非常大的，他是晶体振荡器的简称。它可以等效成一个电容和一个电阻并联再和一个电容并联的的二端网络，它与单片机内部电路产生单片机需要的时钟频率相互结合，它提供的时钟频率越高，单片机性能越好，计算速度越迅速。单片机晶振的作用是为系统提供时钟信号，也通常与其他电路配合，以提供系统所需的时钟频率。 单片机的时钟信号通常有两种产生方式：内部时钟方式和外部时钟方式，在本设计中采用内部时钟方式。内部时钟方式是指以单片机内部时钟电路为基础，在单片机XTAL1和XTAL2引脚上跨接上一个晶振和两个稳频电容构成一个稳定的自激振荡器。外部时钟是利用外部振荡脉冲接入XTAL1或XTAL2。HMOS和CHMOS单片机外时钟信号接入方式不同，HMOS型单片机（例如8051）外时钟信号由XTAL2端脚注入后直接送至内部时钟电路，输入端XTAL1应接地。由于XTAL2端的逻辑电平不是TTL的，故建议外接一个上接电阻。其接线方式为外时钟信号接到XTAL1而XTAL2悬空。构建的晶振电路图如下图3.4 所示。图3.4 晶振电路图3.1.3 复位电路 在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。复位电路的原理是：1、复位电路的原理是单片机RST引脚接收到2微秒以上的电平信号，只要保证电容的充放电时间大于2微秒，即可实现复位，所以电路中的电容值是可以改变的。2、按键按下系统复位，是电容处于一个短路电路中，释放了所有的电能，电阻两端的电压增加引起的。构建的复位电路图如图3.5所示。图3.5复位电路图3.2 液晶显示在本系统中采用液晶屏1602对系统的速度、里程和时间及其他状态进行显示。3.2.1 液晶屏简介本设计中采用1062LCD进行显示，其实物图如图所示。液晶显示屏实物图如图3.6所示。图3.6液晶显示屏实物图（1）主要技术参数： 显示容量:16×2个字符 芯片工作电压:4.55.5V 工作电流:2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压:5.0V 字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm（2）引脚介绍：液晶屏1602的引脚说明图表3.1所示。表3.1 1602引脚说明编号符号引脚说明 编号 符号引脚说明1Vss电源地9D2数据口2VDD电源正极10D3数据口3VO液晶显示对比度调节端11D4数据口4RS数据/命令选择端（H/L）12D5数据口5R/W读写选择端（H/L）13D6数据口6E使能信号14D7数据口7D0数据口15BLA背光电源正极8D1数据口16BLK背光电源负极3.2.2 液晶屏与单片机的连接将单片机的P0口作为LCD1602的数据口，RS、R/W、EN分别接单片机的P1.0、P1.1、P1.2。液晶显示屏电路图如图3.7所示。图3.7 液晶显示屏电路3.2.3 液晶屏显示界面的设计在本系统中液晶屏分为4个显示界面，数据显示界面和数据调整界面；系统上电后(自行车未启动），液晶显示速度、里程与时间，第一行显示“sd:00Km/h xx:xx”，第二行显示（lc:00.000km），按下S5位进入参数调整界面，按第一下S5进入时间，年、月、日的调整界面，S2是减位，S3是进位，S4是往右移位。按第二下S5进入报警时速阈值调整界面，按第三下S5是进入设置直径界面，每一个界面S2、S3、S4作用同上，按第五下s5返回数据显示界面。3.3 数据采集电路3.3.1 霍尔传感器简介 霍尔传感器是磁场传感器的一种。它主要是根据霍尔效应来研制出来的。霍尔效应属于磁电效应，是霍尔在研究金属导电时发现的这一现象。后来发现不仅金属有这种效应，就连半导体、导电流体等也有这种效应，其中尤以半导体的霍尔效应最以显著。本次设计就是利用了霍尔效应提供的脉冲信号，进行中断计数，来进行速度和里程的计算，霍尔传感器在本次设计中属于测速模块。霍尔传感器如图3.8所示。图3.8 霍尔传感器3.3.2霍尔传感器工作原理 由上可知霍尔传感器是根据霍尔效应制作成的磁敏传感器。将通的有电流I的金属或者半导体，放置于磁场B中，并且磁场B阈值与电流I，这样由于洛伦磁力就会出现一个电势差Uh，这种现象称为霍尔效应。如图3.9所示。图3.9霍尔效应3.3.3霍尔传感器测转速或转数如图3.10所示，在轮盘上粘一块磁钢，霍尔传感器置于轮盘一侧，轮盘每转一圈，霍尔感器就有一个脉冲信号输出，即可测出转数，若轮盘半等若于轮胎，轮盘半径或者直径已知，通过计算可得一系列数据。图3.10 轮盘测速3.4 DS1302时钟芯片3.4.1 DS1302时钟芯片简介DS1302时钟芯片DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和 31 字节静态 RAM通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路提供秒分时日日期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过 AM/PM 指示决定采用 24 或 12 小时格式DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信 仅需用到三个口线1 RES 复位2 I/O 数据线3 SCLK 串行时钟时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达 31 个字节的字符组方式通信DS1302 工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于 1mW3.4.2 DS1302 的基本组成DS1302 管脚说明图如下图3.11所示。图3.11 DS1302 管脚说明图管脚说明：Vcc1,Vcc2：供电电压 。GND：接地。 SCLK:串行时钟。 I/O：数据输入/输出引脚。 RST：复位脚。 X1 X2：32.768KHZ晶振管教。 时钟模块电路如下图3.12所示。图3.12时钟模块电路图3.5蜂鸣器电路蜂鸣器是用来自行车当前行驶速度超过阈值来进行指示的。蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，蜂鸣器驱动电路如图3-13所示。但是单片机的输出电流，输出电平没有办法驱动蜂鸣器，所以设计中就需要增加的电流放大电路。与蜂鸣器负载相连接的三极管的基极B经过限流电阻后由单片机的P3.7引脚控制，当P3.7低电平时，三极管导通，蜂鸣器电流形成回路，发出声音。当P3.7高电平时，三极管Q1线圈无电流，蜂鸣器无声音；因此，我们可以通过程序控制P3.7脚的电平来使蜂鸣器发出声音或关闭。系统进行报警是由于自行车当前行驶速度超过设定的阈值，即单片机的P3.7端口处于低电平，蜂鸣器报警发声，来警告自行车使用者采取减速措施，直到报警解除，即单片机的P3.7处于高电平。蜂鸣器电路图如下图3.13所示。图3.13 蜂鸣器电路图3.6独立按键3.6.1按键原理说明所有按键对应单片机一个I/O口，S2-S5分别与单片机的P33-P36端口相连，当按下一个按键时，这个按键所连接的端口被置为低电平，通过对端口高低电平的判断来识别与此I/O口连接的键是否接通。独立按键电路如图3.14所示。图3.14 独立按键电路3.6.2 速度阈值报警的调整系统通过人性化处理，可以实时调整自行车报警速度的阈值，我们可通过不同的S2、S3、S4、S5进行对报警阈值的设置，当然日期，时间，轮胎直径也可以通过这几个按键来进行调整。键值定义表如表3.2所示。表3.2 键值定义 按键名键值定义S2进行“-”操作，S3进行“+”操作S4进行往右移位操作S5第一次按下是年月日、时间设置界面；第二次按下是速度报警阀值设置界面：第三次按下是设置直径界面；第四次按下是回到初始显示界面3.7 电源供电电路 本电源电路如图3.15所示，按配置要求，整个系统5V电压供电。图3.15 电源电路图 4 软件设计 本设计软件部分运用protues软件进行仿真，运用C语言进行编写程序，主程序之外还有很多子程序，子程序主要包含有计算速度子程序、设置子程序、显示子程序等。本章主要对主程序和各个子程序流程图进行说明，程序源码见附录3。4.1 仿真搭建仿真有助于分析和解决问题，对于一个系统来说，仿真是成功的第一步，如果仿真出现问题，则表明方案需要进一步修改，这样就在硬件开发之前避免了设计的错误，节省人力物力和资源。此次设计采用的是Protues软件进行仿真。搭建的仿真图如图4.1所示。图4.1仿真图4.2 主程序流程图由主程序流程图可知，主程序的主要功能是对液晶，时钟等硬件的初始化，初始化之后由按键检测来判断是否有键按下来调用相应的子程序。在程序中200ms定时判断为200ms定时刷新显示时间，即每次200ms显示一下当前的时间与速度。本设计主程序流程图如图4.1所示。4.1 主程序流程图4.3 子程序流程 子程序设计主要有计算速度程序，设置子程序，显示子程序等程序设计。4.3.1速度计算程序计算速度函数是当霍尔传感器有脉冲信号输入时，由单片机实时扫描引脚P3.2中断0端输入，霍尔传感器每有一个脉冲信号就进行一次计数中断。由于本设计磁钢只有一片，所以圈数n与中断数在数值上是一样的。中断数n与轮圈的周长L的乘积为里程值。若自行车超过限定速度，系统发出报警信号，蜂鸣器响。流程图如图4.2所示。图4.2速度计算程序流程图4.3.2 设置子程序 本系统一共有5个按键，其中S1为复位按键，之前已经进行过叙述。S2、S3、S4、S5为功能按键，S5为设置按键主要功能是进入不同的界面，如按下第一次按键是进入年月日调整界面，第二次是进入报警速度设置界面，上文在表3.2中已经进行过叙述，这里就不重复介绍了。在本单片机系统中，单片机是通过实时扫描P3.3、P3.4、P3.5、P3.6端口的电平变化，以此来判断是否有键按下，即例如当S2“-”键按下，P3.3当端口接地，为低电平时，这样单片机就接收到S2键按下的信号，系统就会进行减位设置，以此类推。设置程序流程图如下图4.3所示。图4.3设置程序流程图4.3.3显示流程图 该子程序用LCD动态扫描显示方式。先将单片机的P1.2口与端口EN相连。然后RS与单片机P1.0相连，RS为数据/命令选择端，P0.0P0.7分别连接D0D7，然后P0口将要显示的数字。然后调用延时，接着将P0.2口置0，P0.0口置1，写指令，将P0.2口置1，P0.0口置1，写数据，直到要显示的数字全部显示在液晶上。显示流程图如图4.4所示。图4.4显示程序流程图5 仿真演示 此次设计采用的是Protues软件进行仿真仿真结果如图5.1所示。图5.1 仿真总图5.1速度仿真操作打开仿真如图5.1所示，按照电路原理图进行搭建了可以从仿真里看到单片机模块、报警模块、传感器模块、按键模块、液晶显示模块。其中此次仿真传感器模块用脉冲信号代替了霍尔传感器，这样的优点就是非常稳定。霍尔传感器模块如图5.2所示。图5.2 霍尔传感器模块打开U3（D）可以调节脉冲频率，其界面如图5.3所示，这是来代替实物霍尔传感器通过磁钢旋转输入的脉冲信号，此次仿真设置脉冲信号频率为1Hz,设置直径为0.55m。如图5.4所示。图5.3 脉冲频率设置图直径设置图如图5.4所示。图 5.4直径设置图那么就可以得到此次仿真得自行车行驶速度，此时的仿真速度是62千米每秒如图5.5所示。 速度显示图如图5.5所示。图5.5 速度显示图5.2 界面及按键的仿真操作当打开仿真时，出现的第一个界面即是显示速度，时间和里程的显示界面，当按下第一次，如图5.5可知，第一界面首行显示的是“sd:xxkm/h xx:xx”此行显示的是当前速度和时间，第二行显示“lc:xx:xx.xxxkm”此行显示的是行驶的距离。然后按下设置键，则会出现如图5.6所示的调节年月周日的调节界面。此时显示的是“19:59:29 w:6 2017-06-09”其中w代表周。我们也可以看到光标在首行第一位，此时我们按下选择键就可以往右调节光标位置。当我们光标调到所要调整的位置式，按下加键或者减键操作。仿真图5.6如下所示。图5.6 年月周日调整界面 当第二次按下设置键后，就会出现设置报警速度的界面，如图5.7所示。首行显示“set-sd:80km/h”即是设置的报警速度为80km/h。第二行显示的是自行车多次行驶的总里程。“zlc:0000.11km”(这里显示的总里程比图5.5小，是截屏时间不一致）调节报警速度阀值同样可以由加减键来实现。图5.7如下所示。 图5.7 报警阀值和总里程显示界面 当第三次按下设置键时，会出现直径设置界面，如图5.8所示，调节其同样也可以由加减键来实现。由图可知，当前设置直径为0.55m。图5.8如下所示。图5.8 直径设置界面6 实物展示本次设计做出的实物如下图6.1所示，此时是未开机界面，右边黑色器件是可以安装在自行车上的磁钢，本设计使用的是万用板，供电电压是5V，其中由于DS1302器件供电电压是3V，为此单独添加了一个纽扣电池，左下方白色按键是电路总开关，其右边四个按键从左到右依次是减键、加键、选择键、和设置键，中间的按键为复位键，每个键的功能在上表3.2已经详细介绍，引出的长线头是霍尔传感器，以便接受信号。图6.1实物图6.1实物界面介绍连接电源开机之后进入第一界面，此时如果霍尔传感器接受到信号，则显示的度里程和当前时间，由于此次拍摄演示，并没有信号进入，所以显示速度为零。第一界面如下图6.2所示。图6.2 速度、里程、时间显示界面按下设置键，就进入第二界面，此界面是用来调节年、月、周、日。其中W代表周没如图所示，拍摄时间是周六。如果时间出现偏差，可以通过按下选择键往右移动光标来调节日期，时间，通过加减键来调正确日期。如下图6.3所示。图6.3 年月周日调整界面此时再次按下设置键，就进入了报警阀值调整界面，顾名思义，在这里可以调节超速报警的具体数值，以便使用方便。如图所示，第一行“set-sd:60km/h”行即是当前设置的报警速度，此时的报警速度是60km/h，即当前行驶速度超过60千米每小时就会报警，如果使用者需要调节报警速度，那么同样是按下选择键，加减键来调节具体报警速度的数值。同样在此界面也可以查看多次行驶的总里程，即第二行“zlc:xxxx.xxxxkm”此数据不存在RAM数据存储器里面，可以断电之后累计数据，即是自行车多次行驶里程的总和，当然也可以进行复位清零。速度报警界面和总里程界面如图6.4所示。图6.4报警速度设置界面当第三次按下设置键后，就进入了最后一个界面，即自行车直径设置界面，是以米为直径单位的，因为不同的自行车轮胎直径有所差异，这样就需要调节直径。当调节直径数值同样也由选择键和加减键来调节数值。直径设置界面如图6.5所示。图6.5直径设置界面结论 回顾整个毕业设计，从选题开题，方案设计，器件选择，电路搭建，软件编写，硬件焊接，到最终的调试，都让我学到了很多东西。本次毕业设计的主要模块是52单片机，所以在这个学期的设计学习过程中，单片机是重头戏，我了解了其基本工作原理、输入、输出，接口类型和执行部件，通过其常用电路的设计，如液晶显示电路，DS1302时钟模块电路等等，让我对单片机的理解由起初的理论上升到更为清晰的概念阶段，而其后的电路搭建，更让我我的实践能力得到了升华。这次毕业设计，不仅知识面得到了极大的拓展，更锻炼了我其他方面的能力，比如检索查阅文献的能力，因为以后的生活过程中，身边肯定不会有老师的循循引导，全是靠自己的自学能力来提升，在此我感受到了老师们的良苦用心。除此之外，很多软件我也能灵活运用。最终我的设计顺利完成，通过把磁钢安装到自行车轮桥上，自行车车轮的转动由霍尔传感器采集到脉冲信号，传递到单片机，单片机作为CPU来运算，在LCD实时显示当前速度和已经前进的里程，如果速度超过警戒值，蜂鸣器会自动报警提醒使用者。而且可以通过按键调整时间，速度警戒值，轮胎直径等，完成本次设计要求。参考文献1 李朝青.单片机原理及接口技术M. 北京：航空航天大学出版社, 1994.119-128. 2 李光飞.51系列单片机设计实例M. 北京：航空航天大学出版社, 2006.124-136.3 徐丽萍.基于AT89S1单片机自行车里程/速度计的设计N，南京：南京工业大学学院学报 2010.(6):1-2.4 韩全立.余华.单片机原理及应用M,北京希望电子出版社,2006.86-89. 5 张洪润, 张亚凡. 传感器技术与应用教程. 清华大学出版社, 2005.98-102. 6 王俊峰,孟令启.现代传感器应用技术M.北京:机械工业出版社.2007：67-70.7 安宗权.电动电子车速里程表分频电路设计R. 自动化与仪器仪表, 2001.(5):39-44.8 阎焕忠.王长涛, 马斌. 单片机控制里程转速表的设计N. 沈阳建筑工程学院学报（自然科学版）,2002.(4): 145-148.9 谢自美. 电子线路设计.实验.测试M.武汉：华中科技大学出版社，2000.212-230. 10 王东峰等.单片机C语言应用100例M.北京:电子工业出版社,2009：151-161. 11 魏小龙MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例M.北京:北京航空航天大学出版.2002：5-88. 12 陈海宴.51单片机原理及应用M.北京:北京航空航天大学出版社.2016：62-65.13 胡汉才.单片机原理及接口技术M.北京:清华大学出版社.1996：11-26. 14 高稚允,高岳.光电检测技术M.北京:国防工业出版社.1983：23-27. 15 钟富昭等.8051单片机典型模块设计与应用M.北京:人民邮电出版社.2007：35-38. 16 李平等.单片机入门与开发M.北京:机械工业出版社.2008：33-37. 17 梁森,王侃夫,黄杭美.自动检测与转换技术M.北京:机械工业出版社.2007：61-63. 18 杨清梅,孙建民.传感器与测试技术M.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社.2005：41-44. 19 康华光.模拟电子技术基础M.北京:高等教育出版社.2006：50-52. 20 高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程M.北京:电子工业出版社.2007：77-80. 21 李增国.传感器与检测技术M.北京:北京航空航天大学出版社.2009：65-67. 22 秦龙.MSP430单片机常用模块与综合系统实例精讲M.北京：电子工业出版社.2007：101-109.23 宋文绪,杨帆.自动检测技术M.北京:高等教育出版社.2