1、 毕 业 设 计 （论 文） 设计（论文）题目 : 基于单片机的电子车速里程表的设计 单 位（系别）： 自动化系 学 生 姓 名： 专 业 ： 电气工程及其自动化 班 级 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 答辩组负责人 ： 填表时间： 20 15 年 6 月 重庆邮电大学移通学院教务处制 编 号 ： _ 审定成绩 ： _ 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文） - - I 重庆邮电大学移通学院毕业设计 (论文 )任务书 设计 (论文 )题目 基于单片机的电子车速里程表的设计 学生姓名 系别 自动化系 专业 电气工程及其自动化 班级 七班 指导教师 职称 副教授 联系电话 教师单位 重庆邮电
2、大学移通学院 下任务日期 2014 年 12 月 28 日 主要研究内容 、 方法和要求 主要有车速表和里程表两部分组成，其传感器采用无接触测量的光电传感器，可以显示自行车的总里程和一段时间的阶段里程，还可显示当前车速以及超速报警。目标：设计一种基于单片机的电子车速里程表，能够实现显示自行车的行驶时间、速度、路程功能。 主要内容。思路和方法： 1、 学 习并理解脉冲计算原理； 2、 使用 Protel DXP 软件绘制电路原理图与 PCB 图； 3、 熟悉单片机 C 语言编程； 4、 设计系统软件程序。 进度计划 第一周至第四周：查阅文献，进行课题调研，写出开题报告。 第五周：拟出目录，根据目
3、录准备写论文。 第六周至第七周：第一次初稿完成，交予老师查看。 第八周至第九周：修改初稿论文，第二次交予老师查看。准备查重。 第十周：第二次修改初稿论文，交予老师查看，继续修改论文，准备答辩。 第十一周：准备论文答辩 PPT。 主要参考文献 1 刘火良，杨森 STM32 库开发实战指南 P机械工业出版社， 2013 06 2 王锁弘电子车速里程表的单片机实现方案 J国外电子元件，2004 06 3 丁敏电动自行车里程速度计的设计 J 机械管理开发， 2012 06 4 杨家国，董秀成单片机原理与应用及 C51 程序设计 D清华大学出版社， 2006 08 5 罗四维传感器应用电路详解 P电子工
4、业出版社， 1996 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 备注：此任务书由指导教师填写，并于毕业设计 (论文 )开始前下达给学生。 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文） - - II 摘 要 自行车自 1868年引入我国已有一百多个年头。随着国内人均 GDP的增长，自行车从普通的运输、代步工具发展成为人们休闲娱乐与锻炼的首选。 自行车凭借着高科技带来的高配置和它自身的优势，逐渐的又吸引了大家的眼球。随着周边环境的破坏污染，自行车必然会有着大好的发展空间。 人们可以通过一些简单的仪器仪表了解实时里程、速度。可是现在的汽车或者摩托车的仪表片都是机械式的，不方便驾驶员直接捕
5、捉信息 。所以在此次设计中我们将想办法把速度时间等数据通过 LED显示出来。 本论文主要阐述一种基于单片机的自行车速度 /里程计的设计。以 AT89C51单片机为核心，采用 ITR-9707 光电传感器测转， AT24C02 实现在系统掉电的时候保存里程信息。通过频率测量模块和转换模块将数据递给 MCS，再通过数据存取模块与 LED 模块显示速度和里程。完成此次的测量显示。 文章详细介绍了自行车速度 /里程计的硬件电路和软件设计。在设计硬件电路的时候，将光电传感器采集的脉冲信号给单片机处理并显示出来。在此还增加了时间显示功能和超速 报警功能。软件系统设计部分采用 C+软件对每一个模块进行编程。
6、最终达到设计目的。 【关键词】 ：里程 速度 光电传感器 单片机 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文） - - III ABSTRACT Bicycle has been introduced to our country more than one hundred years since 1868. As the growth of the domestic per capital the GDP, the bicycle is not only the universal tool of transportation and substitute for walking, but be
7、comes the first choice of entertainment and exercising. Bicycle with high-tech brings high configuration and its own advantages, gradually attracted everybodys eyes again. With the destruction of the surrounding environment, bicycle is bound to have good development space. But now the car or motorcy
8、cle instrument are mechanical, the driver could not directly capture information. So we will think of some way to put speed in the design time, such as data displayed by LED. In these paper, the bicycle speed/mileage design based on the Hall element is Single Chip Microcomputer. By AT89C51 as kernel
9、, using ITR-9707 Photoelectric sensor to measure revolution, the measure and statistic are achieved. The range information are saved by AT24C02 when the power is off. The date through frequency measurement module and data conversion module be passed to the MCS, and then the speed and mileage were di
10、splayed by access module and LED module. Complete the measurement display. In this article, the hardware circuit and software design of bicycle mileage/speed instrument are introduced in detail. About the hardware, the pulse number is transmitted of one second of the bicycle into Single Chip Microco
11、mputer system. Then the signal processed by Single Chip Microcomputer system is sent to display scream. And an increase of time display and speed alarm. Software system design part adopts C+ software for programming each module. Finally, we can achieve the design purpose. 【 Key words 】 : Mileage spe
12、ed Photoelectric sensor Single Chip Microcomputer 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文） - - IV 目 录 前 言 . - 1 - 第一章 计速里程表概述 . - 2 - 第一节 课题 研究背景 . - 2 - 第二节 车速里程表的发展 . - 3 - 一、传统车速里程表 . - 3 - 二、电子车速里程表 . - 3 - 第三节 设计的主要任务 和内容 . - 4 - 第二章 系统控制方案设计 . - 5 - 第一节 设计任务的分析与实现 . - 5 - 一、任务分析 . - 5 - 二、 实现 方法 . - 5 - 第二节 主控单片机
13、 AT89C51 . - 6 - 第三章 系统的硬件电路设计 . - 8 - 第一节 频率测量模块 . - 8 - 一、光电传感器 的测量原理 . - 8 - 二、 信号 的转换 . - 9 - 第二节 初始化模块 . - 10 - 一、初始化的概述 . - 10 - 二、电路原理说明 . - 10 - 第三节 定时 /中断服务模块 . - 12 - 一、中断基本概念 . - 12 - 二、 MCS-51 单片机的中断系统 . - 12 - 三、单片机定时 /计数功能介绍 . - 15 - 第四节 数据存取模块 . - 17 - 一、 AT24C02 简要介绍 . - 17 - 二、工作方式
14、. - 17 - 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文） - - V 第五节 显示模块 . - 18 - 一、外界芯片 74LS245/74HC138 . - 18 - 二、工作原理 . - 19 - 第六节 超速报警电路模块 . - 20 - 第七节 其他模块 . - 20 - 一、时钟电路的设计 . - 20 - 二、工作电源的设计 . - 21 - 三、开关电路的设计 . - 22 - 第四章 系统的软件设计 . - 23 - 第一节 测量算法概述 . - 23 - 第二节 中断子程序的设计 . - 23 - 第三节 数据处理程序设计 . - 25 - 一、里程计算服务 程序 . -
15、25 - 二、速度计算服务程序 . - 26 - 第四节 显示服务程序的设计 . - 27 - 第五章 系统可靠性设计和功能实现 . - 29 - 第一节 硬件系统的可靠性设计方法 . - 29 - 第二节 软件系统的可靠性设计 . - 30 - 第三节 功能实现 . - 31 - 结 论 . - 32 - 致 谢 . - 33 - 参考文献 . - 34 - 附 录 . - 35 - 一、英文原文 . - 35 - 二、英文翻译 . - 39 - 三、电路图 . - 42 - 四、 PCB 图 . - 43 - 五、源程序 . 错误 !未定义书签。 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文）
16、- 1 - 前 言 在人们不断的创新下，越来越多的高科技产品和技术被更新 。 但是某些技术的更新换代并非全是好事 ， 带来的则是人们的过度消费和产品的非高品质，在生产和生态环境之间得不到平衡 。人们自我保护意识 越来越 强 ， 对产品安全性能要求 也 越来越高 ， 这是未来科技发展必须考虑的因素之一。 但是要想长久的发展，必须还得 重视对生态环境的保护，“ 保护环境，使用清洁能源 ” 逐渐成为当今世界的主题。 自行车凭借着高科技带来的高配置和它自身的优势，逐渐的又吸引了大家的眼球。随着越来越多的人对环境的重视，相信自行车也会得到越来越多的人的亲睐。 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文） -
17、 2 - 第一章 计速里程表概述 第一节 课题研究背景 随着人们不断地创新发展，越来越多以前只能在想象中或者在电视机里面出现的东西出现在我们的日常生活。一个国家要有大的发展，工业发展至关重要，而与工业息息相关的则是交通运输。随着第一辆内燃机驱动三轮汽车的问世，很快将全世界带入了汽车社会。由于汽车 发展速度过快，而人们又不能够很好地解决发展过快导致的一些遗留问题，两者之间不能协调。在各个发达国家，许多城市要求限购、限行。我国的北京、成都、浙江等地，也逐一的加入限购、限行的的队伍中。在这种大环境下，无疑是给了清洁环保的自行车行业一个证明自身价值和发展机会。而 21 世纪的人们也不仅仅满足于自行车的
18、代步功能。在功能上，除了代步，更有锻炼、比赛、娱乐等功能。为了赢得大众的亲睐，开发商引入了速度显示，时间显示，里程显示，超速报警，更有甚者 GPS 导航系统都可以安装实现。一定意义上可以和现在的汽车媲美，除了动力方式上 的不一样。因为这些功能的引入，大众可以更直观方便的使用。特别是运动员可以通过这些功能实时了解掌控情况，分析过程和结果，调整自身训练节奏。 随着控制要求的增加，单片机内部数据总线也在不断增加，以达到控制要求。在 90 年代消费电子产品的大量增加的刺激下， 16 位的单片机也逐步被新出现的32 位的单片机所取代。而工控领域也正是看中了单片机的小体积、低功耗、易扩展、性价比高等特点，
19、将其作为设备控制的首选。 MCS 也因此占领了当时的主流市场。我们日常所用的家电、手机、计算机等里面都配置的有单片机芯片，可见它应用之广泛功能之强 大。此次设计我们选用的就是单片机。 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文） - 3 - 第二节 车速里程表的发展 一、传统车速里程表 （一）原理 以前的车速表和里程表都是机械式的，全机械式的，由各个零部件构成的。车速表主要由齿轮、钢丝缆、磁铁、游丝和指针组成。变速器的齿轮通过软轴钢丝缆与软轴的另一端的罩圈内的磁铁相连，磁铁带动游丝，游丝带动指针。汽车不动的时候指针是置零的，当汽车行驶带动此轮转动以后，指针也被带动从而现实显示当前的速度。对于里程表
20、，它是利用表盘转动实现里程累加 ， 而不是指针。通过传动齿轮与蜗杆啮合使计数机鼓轮转动，它的特点是如果上一级转 了 10 圈，那么下一级只转了 1 圈。 （二）优劣势 这种传统的机械式里程表为人们提供了一个速度里程的参考值，在一定程度上确实保障了司机的驾驶安全。但由于全是机械式的，日常磨损误差较大，而且不好保养。变速器齿轮高速运转时，通过软轴带动罩圈磁铁，由于软轴的迟滞性，使实时速度产生误差显示不准确。如果汽车使用不当或者不保养，超出钢丝缆所能承受的极限拉力，会造成钢丝缆断裂，使速度表功能失效。也就是不耐用，特别是摩托车的仪表盘 ， 我深有体会。人们的出行受到了一定程度的限制。所以近年也渐渐地
21、退出了市场。 二、电子车速里程表 （一）原理 其原理是利用传感器输入给 MCS的脉冲数从而计算出当下的速度和里程。在车轮上变速箱蜗轮组件的蜗杆上安装电磁式或者光电式的传感器，变速箱内的齿轮带动传感器内的磁钢作圆周运动，单位是 N/周。速度通过光电传感器或者霍尔传感器向 MCS发送的脉冲信号经微控制器处理后显示出来，根据汽车行驶时间计算出行程。 重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文） - 4 - （二）优劣势 与传统的速度里程表比较，电子式的核心部分是用传感器替代了有日常损耗的软轴，解决了由于传统车速里程表指针不稳定，摆动过大和软轴钢丝易因疲劳断裂等缺点所带来的不方便的问题。相比之下，比指针显
22、示速度 更直接明了。但也有不好的地方，因为传感器与被动轮直接接触，所以传感器易损坏。同样的，有机械磨损，就会减少传感器的正常工作时间。本次设计采用的时光电式脉冲传感器。 第三节 设计的主要任务和内容 电子测速仪，顾名思义就是由车速表、里程表、显示这三部分组成，本课题研究的主要内容是以 MCS 为主，以光电传感器和显示器为辅，基于光电脉冲信号的速度里程测量仪。通过软件 C+和 protel的辅助，达到显示速度、里程、行驶时间，显示总里程、阶段里程，显示当前车速以及车速报警的目的。 通过此次的设计，必须掌握传感器脉 冲的计算原理，以及 protel DXP 的使用和单片机 C 语言编程。通过对每个功能模块的理解剖析，设计出符合题目要求的电路原理图以及源代。
