基于单片机的自行车速度测试仪设计-2.docx

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1、毕业设计论文基于单片机的自行车转速测试仪题目：、设计学生：陈丽君指导老师：高海莺系别：电子信息与通信工程系专业：电子信息工程班级：电子IOO1学号：10300101462023年5月福建工程学院本科毕业论文作者承诺保证书本人郑重承诺：本篇毕业论文的内容真实、可靠。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人愿承当全部责任。学生签名：年月日福建工程学院本科毕业论文指导教师承诺保证书本人郑重承诺：我已按有关规定对本篇毕业论文的选题与内容进行了指导和审核，该同学的毕业论文中未发现弄虚作假、抄袭的现象，本人愿承当指导教师的相关责任。指导教师签名：年月日目录摘要Abstracts1、绪言41.1 课题背景及意义4

2、1.2 课题的主要任务及内容42、系统方案选择与论证52.1 系统组成52.2 任务分析及实现52.3 模块方案选择与论证62.3.1 物理采集模块62.3.2 液晶显示模块63、系统硬件设计与实现73.1 转速物理量转换过程73.2 波形的整形73.3 显TK模块83.4 核心模块93.4.1 Pic系列单片机具有以下几个特点93.4.2 pic16f877a单片机的结构及物理外形93.4.3 pic16f877a单片机的引脚103.4.4 数据处理114、系统软件设计与实现114.1 霍尔元件的流程图114.2 555芯片的流程图124.3 1CD软件设计及内部时序124.4 pic16f

3、877a单片机模块125.系统仿真与调试135.1 程序编译过程用map1ab软件烧写）135.2 仿真软件proetous使用13结束语14致谢错误!未定义书签。参考文献14附件1程序代码14附件2实物演示20基于单片机的自行车转速测试仪设计摘要在社会的开展、科技的进步、人类文明不断完善的过程中，伴随着环境的污染、食品平安等一系列相关的问题产生。自行车已经不仅仅是人们出行的代步交通工具，而是人们保护环境、能源节约利用意识的增强，成为一种集休闲、锻炼和代步为一体的一种新元素。自行车的里程表能够满足人们日常出行的需求，让人们能够清楚的了解到速度、路程等相关物理量。本设计就是基于霍尔元件的自行车测

4、速仪的设计，主要是以pic16f877A单片机为核心，以AH44E霍尔元件为传感器测量出自行车的转数，结合自行车本身的参数，基于pic16f877A单片机的数据处理，分析并计算出速度和路程，通过1CD1602显示出来。本文详细的介绍了各个模块的设计过程、实现过程及评估。关键词：自行车测速仪设计、霍尔元件、单片机、1CD显示MCU-baseddesignbicyc1espeedtesterAbstractInthedeve1opmentofsociety,advancesintechno1ogy,humancivi1izationprocessofcontinuousimprovement,a1

5、ongwithpo11utionoftheenvironment,foodsecurity,andotherre1atedprob1ems.Cyc1inghasnoton1ythemeansoftransportforpeop1etotrave1,butthepeop1etoprotecttheenvironment,theuseofenergy-savingawarenesshasbecomea1eisure,exerciseandmeansoftransportasoneofanewe1ement.Bicyc1etripodometertomeetpeop1e,sdai1yneeds,so

6、thatpeop1ecanc1ear1yunderstandthespeed,distanceandotherre1atedphysica1quantities.Thisdesignisthedesignofabicyc1espeedometerHa11e1ementbasedmain1ypic16f877Amicrocontro11erasthecore,AH44EHa11e1ementsensortomeasurethenumberofrevo1utionsofthebicyc1e,thebicyc1eitse1f,combinedwiththeparameterspic16f877Ami

7、crocontro11erbaseddataprocessing,ana1ysisandca1cu1atethespeedanddistance,throughthe1CD1602disp1ay.Thispaperdescribesthedesignprocessofeachmodu1e,andeva1uatetheimp1ementationprocess.Keywords:bicyc1espeedometerdesign,theHa11e1ement,microcontro11er,1CDdisp1ay1、绪言1.1 课题背景及意义自行车被创造到现在已经有两三百年的历史了，这几百年中人们不

8、断的尝试、研发和创新，由原来的人力轿、畜力车再到木马车再到当今各式各样新颖的自行车，符合人们的各方面需要。而且，随着人们生活水平的提高，自行车逐渐成为人们休闲、娱乐、外出的首选，也是新潮流新社会的标志。由此，人们对自行车的功能的需求也越来越大，不再局限于交通。本设计就是通过pic16f877A单片机为核心设计的一款轻巧，便携的自行车里程表。本设计能够实现的功能是自动显示当前的时速和所行走的路程。对于当今世界资源和环境如此严峻的情况下，自行车的广泛使用既能缓解燃眉之急也能起到一定的强身健体作用。虽然现在市场有价格低廉，功能强大的同类产品，但是对于研究自行车的里程表还是有相当大的意义。因为今后的研

9、究不再局限于速度，里程等相关物理量，而会延伸至与GPS定位系统、mp3、时钟、短信收发等功能相结合，使产品更加人性化，受到人们的青睐。在近几年的调查中，中国自行车的比重逐年上升。随着近几年单片机的迅速开展，广泛的运用于军事、医学、生活等各个领域，对人们的生活产生重要的影响。早智能仪表应用上，单片机具有体积小，功耗低，可移植性高等特点而被群众所接受。单片机结合不同的传感器，可用于测量相关物理量，如速度、电压、电流、路程、厚度、温度等。特别地，在科技飞速开展的今天，现代家庭里的各种电器更是与单片机密切相关，例如变频空调、智能电饭煲、彩电、冰箱等。1.2 课题的主要任务及内容本设计要求设计一个具有1

10、CD数字显示功能的单片机系统,实现自行车当前速度和路程的输出，当到达所设定的速度上限时绿灯闪烁并蜂鸣器响起报警，以保证驾驶人员的人身平安。本设计研究的主要是用霍尔元件，pic16f877A单片机，1CD液晶等原器件构成一个能够完成对自行车速度、路程及相关平安隐患提示的功能的单片机系统。该设计过程需要遵循从整体到局部的设计理念。先把整个模块设想出来，再分模块进行研究，把问题细化，从而解决整个系统的问题。2、系统方案选择与论证2.1 系统组成本设计所涉及的局部主要有物理数据模块、处理器模块、计算模块和显示模块。在这些模块的共同作用下，可以完成并实现该设计的主要内容和任务。物理框图如下所示。图2-1

11、物理框图2.2 任务分析及实现本设计的主要任务是：以pic16f877A单片机为整个设计的重要处理模块，将自行车转动轮子的圈数通过霍尔元件作为传感器转换成脉冲，在经过555构成的滤波器对脉冲进行整形后送入单片机进行处理。里程及速度的测量，是经过pic16f877A的定时和计数器测量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1CD显示器显示出来。本系统总体思路如下：假设自行车轮子的周长为1,当自行车在行驶过程中，轮子每转动一圈就会通过霍尔元件传感器来产生一个脉冲，通过TMRO定时和TMR1计数相配合，假定在T时间里自行车行驶的的圈数即脉冲数为K,那么自行车行驶的速度为1*K

12、T,自行车行驶的里程为1*K。当自行车行驶的速度超过限定时速时，报警器将自动响起并且指示灯闪烁提醒驾驶人谨慎驾驶。要求实现本设计的功能系统实现方案。(1)利用霍尔元件传感器产生路程数的脉冲信号。2用555构成滤波器对脉冲整形。(3)通过pic16f877A单片机内部计数器和定时器对脉冲信号进行定时和计数。(4)对脉冲数据进行处理，通过输出端口对当前速度和路程通过1CD显示并实现报警及提醒功能。主程序主要完成硬件初始化、对于采集数据的分析及作出相应的提醒动作等功能。主函数中的脉冲处理程序主要完成对传感器的脉冲进行处理；数据处理程序主要完成对脉冲数据进行处理并且得出本设计所需的速度和路程，并为报警

13、及相关提示警告提供数据参考；显示程序设计采用1CD显示数据处理子程序所返回的速度和路程数据；蜂鸣器报警程序主要是对系统所设定的最高时速限制，当超过该时速就用报警对行驶人起到警示作用。最终实现目标：自行车的里程表能够实现路程、速度测试与显示功能，并能够对驾驶人起到一定的平安保护措施，采用pic16f877A单片机作核心控制，通过1CD显示自行车行驶的速度和路程。系统实现框图如下图。2.3 模块方案选择与论证2.3.1 物理采集模块在能源设备和动力机械中有一个很重要的参数一一转速。特别大局部的机械类，动力类函数都是由转速的函数构成。所以转速的重要性就不言而喻了。转速的测量方法很多，主要是模拟量测量

14、和模拟化测量。但是随着社会科技进步的开展，这已远远不能适应现代大规模和超大规模电路的需求，特别是全数字仪器的普及。目前国内外常用的转速测量方法主要有离心式转速表测速法、闪光测速法和霍尔元件测速法这三种。1离心式转速表测速法该方法是利用离心原理所形成的一种测量方法，可以直接读出转速。在测量的之前，要先把转速表的表头放在电机轴里，且不能上下左右偏转，要保持与电机轴一致。注意要清理中心孔的油渍，防止表轴损坏，且可以减少摩擦和发热对转速表读书的影响。如果要改变量程，还要将转速表取出停转后再改变量程。2闪光测速法闪光测速法的原理是通过专业电源和闪光灯相互作用算出转速的，即可在被测速物体端黏贴上一张标记的

15、纸片，将闪光灯照在上面，当调整的脉冲和被测速物体上的标记纸片相对静止不动时，假设脉冲频率为f,那么测速物体的转速为n=60f(rmin)。3霍尔元件测速法霍尔元件测速法的原理就是通过霍尔开关元件来测量转速的。霍尔开关可安装在磁铁附近。当被测速物体转动时，每当磁铁经过霍尔开关时，霍尔开关便会输出一个电脉冲，通过计算出单位时间内霍尔开关输出的脉冲数，即可确定被测速物体的转速。综合分析以上三种常用的测速方法，离心式转速表测速法要求要与中心轴毫无偏差的插在一起，即对转速表和电机的同轴性能要求比拟高。而且自行车在行驶过程中，摩擦损耗对器件本身损伤比拟大，又不方便零器件的设计。闪光测速法对光的要求比拟高。当白天行驶时，外界的其他光源将导致系统产生错误的信号，使得读数不准确。霍尔元件不但不受天气的影响，即使对于像自行车轮子经常接触地面而导致的外表被泥沙或灰尘覆盖的状态下也不会有影响，而且安装相对简单方便。而且这种元件不怕污渍、油渍，在现实生活或者工业上运用广泛。所以本设计采用霍尔元件对自行车转动的圈数进行测量，并由此计算出量程和速度，既简单易行，又经济适用。2.3.2 液晶显示模块显示模块对整个系统的输入占有很重要的位置，给人以直观的视觉效果。对于本设计选用字符型1CDI602液晶显示。它主要有以下几个优点：1显示质量高液晶显示器中的所有