基于单片机的自行车测速仪设计
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毕业设计说明书
题 目：基于单片机测速仪的设计
ห้องสมุดไป่ตู้姓 名:
学 号：
指 导 教 师：
专 业 年 级：2008级机械设计制造及其自动化专业
(机械电子工程方向)
所在学院和系：机械工程学院
完 成 日 期：2012年6月8日
答 辩 日 期：2012年6月13日
基于单片机测速仪的设计
摘要
本设计主要阐述一种基于单片机与霍尔传感器等元件的测速仪设计。以STC单片机为核心，实现对自行车里程、速度、时间、温度等参数的测量，并能简单的将里程及速度用LCD实时显示。说明书中详细介绍了测速仪的硬件电路和软件设计。硬件部分利用霍尔传感器将每秒内的脉冲数传入单片机系统，然后经单片机系统计算处理并将过处理结果送LCD显示。软件的设计采用模块化结构，使程序的逻辑关系更加简洁。使硬件在软件的控制下协调运作。仿真和实验表明，所设计的硬件电路及软件程序是正确的，实际的硬件电路中也基本上能够满足设计要求。
关键词：里程/速度，时间，温度，霍尔元件，单片机，LCD
THE CIRCUIT DESIGN OF VELOCIMEETER BASED ON MCU
Abstract
This design mainly elaborated based onMCUand Hall elementofspeed instrument design. Take STCMCUas the core, Hall elementspeed, realizes to the bicycle mileage, speed, time, temperature measurement, and a simple bicycle mileage and speed with the LCD real time display. The hardware part using the Hallelementwill bike per second pulse number of incomingMCUsystem, and then by the single chip microcomputer system calculation processing and processing result to the LCD display. Program design in order to facilitate the expansion and the change, the software design uses the modular structure, make the logic relations more concise. Make hardware tocoordinatethe operation under the software control. Simulation experiments show that the designed hardware circuit and software program are correct, practical hardware circuit also basically can satisfy the design requirement, but due to the knowledge and the level is limited, in practice there are still some problems in the hardware circuit.
另外自行车运动需一款测速装置，以了解运动情况，特别是对于运动员，他们需要一种能对实时运动情况进行测量并记录的仪器，通过记录的数据，运动员可以分析自己的训练成绩及训练过程，根据分析结果，可以调整自己的训练步骤。并根据外界环境如温度、风速等进行适当调节运动方式，以达到最佳运动效果。测速装置是对运动中几个参数进行测定。现自行车测速仪的设计种类繁多，但是多数的测速装置都是由机械式或模拟数字电路来实现的，都存在体积大、精度低、不直观、功耗大、功能少等缺点。本文所述测速系统是以单片机为核心实现的，具有功能多、功耗小、直观准确以及可显示时间、总里程、温度、速度等优点。
Keywords:Mileage / speed,time,temperature,Hall element,MCU,LCD
1
1.1课题研究的目的和意义
目前环保问题已经成为一个世界性的课题，保护环境也已经成为每个人的责任，汽车已经不能够满足现在环境的要求。且在人口众多的中国，人们的经济水平与西方国家还存在着一定的差距，人们使用的交通工具主要还是自行车，它轻巧便捷、使用简单、环保，深受大多数人的喜爱，同时也可以作为休闲运动工具，是人们锻炼身体的一种重要的工具。但随着社会的发展，人们追求的是集成更多功能于一体的自行车，它能显示当前车子行驶的速度、里程、行车时间、最高行驶速度，甚至还有GPS全球定位系统、MP3、短信、新闻播报等娱乐功能。本文就是以此为基础，设计一款简单低成本多功能的测速仪，旨在解决自行车驾驶者在行驶时能够了解当前的行驶状态，并且根据周围环境，能够做出正确的判断和操作，提高了驾驶的安全性。
1.2课题的发展概况
随着微型计算机可靠性提高和价格下降，用单片机测量电机转速技术已经成熟，但是这种技术目前主要还是用于工业生产方面，测速装置用于生活中还是少之又少。欲提高测量精度，必须先测出准确的转速，而原先在可控硅调速电路中采用的测速发电机方式已不能满足要求，必须采用数字测速的方法。转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法（测频法）、T法（测周期法）和MPT法（频率周期法），该系统采用了M法（测频法）。转速检测方式采用霍尔脉冲法测量转速有两种简单的方式。本设计采用频率法，检测的是输入脉冲数，这种方式又称频率法。它测出一定时间内外界所输入的脉冲的个数。在控制系统中占有非常重要的地位。对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。所设计的基于霍尔元件的脉冲发生器要求具有成本低、结构简单、使用方便、性能好等特点。
题 目：基于单片机测速仪的设计
ห้องสมุดไป่ตู้姓 名:
学 号：
指 导 教 师：
专 业 年 级：2008级机械设计制造及其自动化专业
(机械电子工程方向)
所在学院和系：机械工程学院
完 成 日 期：2012年6月8日
答 辩 日 期：2012年6月13日
基于单片机测速仪的设计
摘要
本设计主要阐述一种基于单片机与霍尔传感器等元件的测速仪设计。以STC单片机为核心，实现对自行车里程、速度、时间、温度等参数的测量，并能简单的将里程及速度用LCD实时显示。说明书中详细介绍了测速仪的硬件电路和软件设计。硬件部分利用霍尔传感器将每秒内的脉冲数传入单片机系统，然后经单片机系统计算处理并将过处理结果送LCD显示。软件的设计采用模块化结构，使程序的逻辑关系更加简洁。使硬件在软件的控制下协调运作。仿真和实验表明，所设计的硬件电路及软件程序是正确的，实际的硬件电路中也基本上能够满足设计要求。
关键词：里程/速度，时间，温度，霍尔元件，单片机，LCD
THE CIRCUIT DESIGN OF VELOCIMEETER BASED ON MCU
Abstract
This design mainly elaborated based onMCUand Hall elementofspeed instrument design. Take STCMCUas the core, Hall elementspeed, realizes to the bicycle mileage, speed, time, temperature measurement, and a simple bicycle mileage and speed with the LCD real time display. The hardware part using the Hallelementwill bike per second pulse number of incomingMCUsystem, and then by the single chip microcomputer system calculation processing and processing result to the LCD display. Program design in order to facilitate the expansion and the change, the software design uses the modular structure, make the logic relations more concise. Make hardware tocoordinatethe operation under the software control. Simulation experiments show that the designed hardware circuit and software program are correct, practical hardware circuit also basically can satisfy the design requirement, but due to the knowledge and the level is limited, in practice there are still some problems in the hardware circuit.
另外自行车运动需一款测速装置，以了解运动情况，特别是对于运动员，他们需要一种能对实时运动情况进行测量并记录的仪器，通过记录的数据，运动员可以分析自己的训练成绩及训练过程，根据分析结果，可以调整自己的训练步骤。并根据外界环境如温度、风速等进行适当调节运动方式，以达到最佳运动效果。测速装置是对运动中几个参数进行测定。现自行车测速仪的设计种类繁多，但是多数的测速装置都是由机械式或模拟数字电路来实现的，都存在体积大、精度低、不直观、功耗大、功能少等缺点。本文所述测速系统是以单片机为核心实现的，具有功能多、功耗小、直观准确以及可显示时间、总里程、温度、速度等优点。
Keywords:Mileage / speed,time,temperature,Hall element,MCU,LCD
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1.1课题研究的目的和意义
目前环保问题已经成为一个世界性的课题，保护环境也已经成为每个人的责任，汽车已经不能够满足现在环境的要求。且在人口众多的中国，人们的经济水平与西方国家还存在着一定的差距，人们使用的交通工具主要还是自行车，它轻巧便捷、使用简单、环保，深受大多数人的喜爱，同时也可以作为休闲运动工具，是人们锻炼身体的一种重要的工具。但随着社会的发展，人们追求的是集成更多功能于一体的自行车，它能显示当前车子行驶的速度、里程、行车时间、最高行驶速度，甚至还有GPS全球定位系统、MP3、短信、新闻播报等娱乐功能。本文就是以此为基础，设计一款简单低成本多功能的测速仪，旨在解决自行车驾驶者在行驶时能够了解当前的行驶状态，并且根据周围环境，能够做出正确的判断和操作，提高了驾驶的安全性。
1.2课题的发展概况
随着微型计算机可靠性提高和价格下降，用单片机测量电机转速技术已经成熟，但是这种技术目前主要还是用于工业生产方面，测速装置用于生活中还是少之又少。欲提高测量精度，必须先测出准确的转速，而原先在可控硅调速电路中采用的测速发电机方式已不能满足要求，必须采用数字测速的方法。转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法（测频法）、T法（测周期法）和MPT法（频率周期法），该系统采用了M法（测频法）。转速检测方式采用霍尔脉冲法测量转速有两种简单的方式。本设计采用频率法，检测的是输入脉冲数，这种方式又称频率法。它测出一定时间内外界所输入的脉冲的个数。在控制系统中占有非常重要的地位。对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。所设计的基于霍尔元件的脉冲发生器要求具有成本低、结构简单、使用方便、性能好等特点。