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时间:2019-03-06
《基于——51单片机自行车测速系统设计》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、摘要随着居民生活水平的不断提高,人们对于生活质量的要求也日益增加,尤其是对健身的要求。自行车不再仅仅是普通的运输、代步的工具,而是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。自行车的速度里程表能够满足人们最基本的需求,让人们能清楚地知道当前的速度、里程等物理量。而对于自行车运动员来说,最为关心的莫过于一段时间内的训练效果。因为教练要根据一段时间内运动员的训练效果进行评估,从而进行适当的调整已使运动员达到最佳的状态。因此爱好自行车运动的人十分学要一款能测速的装置,以知道自己的运动情况。并根据外界条件,如温度,
2、风速等进行适当的调节,已达到最佳运动的效果。关键词:单片机、LED显示、里程/速度、霍尔元件第一章系统总方案分析与设计1.1课题主要任务及内容本课题主要任务是利用霍尔元件、单片机等部件设计一个可用LED数码管实时显示里程和速度的自行车的速度里程表。本文主要介绍了自行车的速度里程表的设计思想、电路原理、方案论证以及元件的选择等内容,整体上分为硬件部分设计和软件部分设计。本文首先扼要对该课题的任务进行方案论证,包括硬件方案和软件方案的设计;继而具体介绍了自行车的速度里程表的硬件设计,包括传感器的选择
3、、单片机的选择、显示电路的设计;然后阐述了该自行车的速度里程表的软件设计,包括数据处理子程序的设计、显示子程序的设计;最后对本次设计进行了系统的总结。具体的硬件电路包括AT89C52单片机、霍尔元件以及LED显示电路等。软件设计包括:中断子程序设计,里程计算子程序设计,显示子程序设计。软件采用汇编语言编写,软件设计的思想主要是自顶向下,模块化设计,各个子模块逐一设计。1.2任务分析与实现本设计的任务是:以通用AT89C52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。
4、里程及速度的测量,是经过AT89C52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。本系统总体思路如下: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和周长L的乘积为里程值。计数器T1计算每转一圈所用的时间t
5、,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;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:自行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
6、速度。第二章系统主要单元模块和速度算法概述2.1传感器选型方案一、光电传感器。光电传感器是应用非常广泛的一种器件,各种各样的形式,如透射式、反射式等,基本原理就是当发射管光照射到接收管时,接收管导通,反之关断。以透射式为例,如图2-1所示,当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时,开关管关断,否则打开。为此可以制作一个遮光叶片如图2-2所示,安装在转轴上,当扇叶经过时,产生脉冲信号。当叶片数较多时,旋转一周可以获得多个脉冲信号。图2-1光电传感器的原理图图2-2遮光叶片将光敏电阻安装在自行车前又
7、的一侧,在同等高度的另一侧安上一个高亮度的发光二极管。在同等高度的辐条上贴上一圈黑色材料,并在黑色材料上打上等间距的小孔,这样当小孔经过光敏电阻时,光敏电阻根据光电流的变化发出脉冲,从而测量里程。方案二、光电编码器 光电编码器的工作原理与光电传感器一样,不过它已将光电传感器、电子电路、码盘等做成一个整体,只要用连轴器将光电传感器的轴与转轴相连,就能获得多种输出信号。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。将旋转编码器安装在车轴上,这样每当车
8、轮转过一定的距离编码器就会发出一个脉冲。利用脉冲数对里程进行测量。方案三、霍尔传感器霍尔传感器是对磁敏感的传感元件,常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040、A04E等,这种传感器是一个3端器件,外形与三极管相似,只要接上电源、地,即可工作,输出通常是集电极开路(OC)门输出,工作电压范围宽,使用非常方便。图2-3霍尔元件和磁钢实际图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,只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢,让霍尔开关靠近磁钢,就有信号输出,转轴旋转时,就会不断地产生脉冲信
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