自行车里程表设计毕业论文文献综述开题报告(编辑修改稿)

自行车里程表设计毕业论文文献综述开题报告(编辑修改稿)内容摘要：

强等工作特点。 考虑到自行车工作环境的恶劣以及其他环境因素所造成的干扰，采用霍尔传感器作为测速传感器，实现对信号脉冲的采集，在某种意义上能够很好的完成数据采集，通过单片机进行计算及显示所需要实现的功能 [10]。 自行车里程表的设计 7 第三章 自行车里程表的硬件设计 具体硬 件电路及工作原理 工作原理 ： 此设计的优点在于我们能够随时随地的读出速度与里程数 ，主要是将 输到单片机中的传感器信号 的频率实时地测出来， 但是因为 信号的衰减 性 、干扰等 的 影响， 在单片机接受信号以前要对信号放大并矫形 ，然后 再经 过单片机 可以得到 速度和里程， 最好把这些 数据 储存 到 相应 存储器，并由 数码管 显示 出 所测 出的 速度与里程 [11]。 设计时，应综合的思考测量的准确度与系统的反应时间。 在本设计中速度是通过测脉冲频率而算出来的，所以有比较高的准确度。 在计算里程的时候我们往往要假设自行车是处于理想状态当中的。 而实际中，误 差往往不会超过数米，而整个里程往往都有几千米，所以误差很小。 但是为了能随时的读出数据，系统的所有模块都运用了快捷的算法。 另外，还要力所能及的让其他的子模块在编程时具有通用性以及高效性。 本设计的所有数据都用 4位数码管显示 [12]。 硬件设计 —— 霍尔传感器测转速或转数 如图 38所示，在非磁性材料的车轮边上粘一块磁钢，霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出一个脉冲，从而可测出转数（计数器），若接入频率计，便可测出转数。 图 38 霍尔传感器测速 按照车轮的周长大小，乘以运行时间 内测到的转数，其乘积就是单程的行程。 毕业 设计 8 其他外围硬件电路 电源电路 如图 39所示。 电源提供用 4组干电池提供电源，给霍尔传感器和单片机系统供电。 图 39 电源电路原理图 由于电流可达数值较高 ,且允许时间较长，所以三极管选用功率高的。 二极管用于控制电流大小，避免电流过大烧坏元件。 当然，实验设计过程中为了简便，我们用到了干电池。 直接用 4个 78M05稳压后得到 +5V电压给单片机系统和霍尔传感器稳定供电。 位串行静态显示电路 当单片机进行串行通信时，可设置其工作于同 步移位寄存器方式 0，以输出显示信息，实现 4位数码管的静态显示。 系统中， 4个共阳极的 LED数码管位数字显示电路，驱动数码管显示。 该方式无须 CPU做不停的扫描，频繁地为显示服务，节省了 CPU的时间，软件世界也比较简单。 显示电路如图 310所示。 图 310 4 位串行静态显示电路原理图 自行车里程表的设计 9 图 311 切换次序图 1）结构框图： 图 312 系统结构图 系统由霍尔传感器、按键切换模块、系统化 LED显示显 示模块、供电模块和单片机构成。 由按键切换模块选择显示模式后，单片机实时采集、处理后显示。 2）具体硬件电路及工作原理： 里程、速度等都是由霍尔传感器测量。 已知自行车轮胎的直径 D，轮子每转动一圈，安装在车轮辐条上的磁钢 接近干簧管一次，干簧管闭合，送一个下降沿信号给单片机的外部中断 0，产生一次中断，圈数 n加 1。 两个相邻的下降沿脉冲信号的时间由单片机定时器 1计算（设为 t），那么计算单程累计里程 S和当前速度 V的公式为： S=D*π*n V=D*π /t （ 32） AT89C52 单片机 数码管显示 四个 AA 电池组 按键功能选择 霍尔传感器 S V 0000km/h T 00(h).00(min) S: 当前行驶累计里程（单位固定） .前为 km 数， .后为 m 数 V：当前的行驶速度 T：每次行车的总时间 毕业 设计 10 处理各项数据时同时计算刷新并显示数据。 单片机定时器 0定时时间为 50ms，每 20次刷新系统时钟及计算累计行驶时间。 图 313 系统硬件电路图 图 31 仪表总体原理框图 整个设计系统以单片机作为核心，由数码管显示、按键切换、电源、霍尔传感器等器件组成。 从霍尔传感器得到脉冲信号，经过信号的处理，转变成单片机能够接受到的信号，通过单片机的计算和控制，就可实现车速和里程的显示。 按键选择在这里实现的是显示界面的切换，对数码管显示的内容选择，以实现车 速、里程、时间的直观显示 [13]。 霍尔传感器 按键选择 显示 电源 稳压器 A T89C52 单 片 机 自行车里程表的设计 11 单片机的选用 单片机的选用 鉴于本系统在数据处理上速度的要求，单片机采用美国 ATMEL 公司所生产的AT89C52单片机。 该芯片不但具有 ，而且片内集成有 8K字节的电擦除只读程序存储器。 它价格低、引脚功能全，是目前性价比较高的单片机芯片之一。 它用 ATMEL的高密非易失存储技术制造，并和工业标准 结构兼容。 通过在单块芯片上组合通用的 CPLl和 Flash存储器，使 AT89C52 成为了适用性强的微型计算机。 它 为许多嵌入式控制应用提供了灵活度和成本低的解决办法。 AT89C52 单片机简介 1）芯片概述： AT89C52是一个低电压、低功耗和高性能的 CMOS 8位单片机，片内含有 8k Bytes能重复进行编写一千次次的只读程序 FLASH存储器和 256 bytes的随机存取数据存储器，器件由 atmel公司生产的具有密度高、不容易丢失的存储技术所制造，兼容了标准型mcs51指令系统以及 80C51的引脚结构，芯片内集成了可以兼用的中央处理器（ 8位）和flash的存储单元，多功能的微型计算机的 AT89C52能 为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 AT89C52包含了 20对 引脚， 16对 外部双向输入 /输出（ I/O）端口， 并且里面还有 2个外 部 中断 接 口， 16位 的 可编程定时计数器 有 3个， 2个全双工串行通信口， 2个读写口线， AT89C52能常规的进行编写程序 ， 同时也能 在线编程。 图 32 AT89C52引脚图 毕业 设计 12 2）主要功 能介绍： AT89C52为 40脚双列直插封装的 8位通用微处理器 ， 引脚分布参照 单片机引脚表 33： 表 33 单片机引脚功能 兼容 MCS51指令系统 8K可重复编写 Flash ROM 16对 双向 I/O口 256*8bit里部 RAM 3个 16位能编程定时 /计数器中断 时钟频率 024MHz 2个串行中断 可编程 uart串行通道 低消耗闲置和掉电模式 软件设置沉睡和唤醒功能 AT89C52也可以为很多的嵌入式控制应用提供高度灵活而且价格低廉的方案，特别适合小 系统。 本系统用到单片机的 32个 I/O口，选用 AT89C52单片机做主系统 [14]。 传感器的选用 传感器的选用原则 传感器是各式各样的，即便是 对相同种类的测量也可以采用不同工作原理的传感器，因此根据需要来选用最合适的传感器。 现在的传感器在原理与结构上有着很大的区别，根据需要来恰当的选择用什么传感器，这是在对某个量进行测量时首先要考虑的。 当传感器确定之后，怎样去测量和如何去选择测量所需要的装备也就能定下来了。 怎样去选择传感器对最后测量的准确度有着至关重要的作用。 1) 根据测量什么以及测 量在什么情况下进行测量来确定的传感器类型 根据所要进行的测量对象，考虑采用哪种原理的传感器，本设计需要根据被测量的特点以及传感器的使用条件考虑选用何种类型的传感器，然后再来考虑传感器详细的各项指标。 2) 频率响应特性 被测量对象的频率范围是由传感器的频率响应特性决定的，频率响应越高，测量对象的信号的频率范围越宽。 在对运动中的对象进行测量时，为了不产生较大的误差，就自行车里程表的设计 13 要对被测量对象的信号特点来确定所需要的传感器的频率响应特性。 3) 灵敏度的选择 在一定的线性范围以内，传感器的灵敏度越高则处理信号则越简单。 因为当 灵敏度比较高时．与被测量变化对应的输出信号的值才会比较大，有利于信号的处理。 同时又要求传感器本身应具有较高的信噪比；如果被测量是个多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。 4) 稳定性 要使传感器具有较好的稳定性，则传感器必须要有较强的环境适应能力。 在选择传感器前，应对传感器的使用环境进行调查，并根据具体的使用环境来选择合适的传感器[25]。 5) 线性范围 传感器的线性范围指的是输入和输出在正相关的范围以内。 传感器的量程和其线性范围也是成正比的，且线性范围越大则测量出来的结果越准确。 特别是在选择传感器的时 候要看看他的量程是不是符合要求。 6) 精度 精度是传感器的一个重要性能指标．它关系到了整个测量系统与测量精度的一个重要环节。 因此，传感器的精度只要能满足整个测量系统的精度要求就可以了，同时要考虑性价比与适用性，不要选得过高 [15]。 传感器的选用 本系统的传感器是安装在车辆的转轴上的，当车辆行驶时传感器随着车轮的旋转从而来采集信号，将采集到的信号又转换为电信号，再送入单片机计算出车的转速。 霍尔转速传感器由于具有结构简单、安装方便、价格适中等优点，所以一直被广泛的应用于车辆的自动控制系统当中，所以本设计 选用了霍尔传感器 [16]。 霍尔传感器介绍 科学家们发现半导体往往具有霍尔效应，而此传感器就是根据半导体的这种特性所制成的霍尔器件所制成的。 毕业 设计 14 1） 霍尔效应 如图 34所示， 在半导体薄片两端通以控制电流 I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为 B 的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为 U的霍尔电压 ，其等式是 UH=kIB/d （ 31） 图 34 霍尔效应图 式 中 d为厚度， k称为霍尔系数，霍尔系数的大小与半导体的材料有关系。 B为磁场强度， I为电流。 2）霍尔元件 根据霍尔效应，霍尔器件是用半导体材料所制造的。 其对磁场有很强的敏感度、构造简易、个头小、频率响应宽等优点，因此，在很多领域都有用途。 3）霍尔传感器 因为霍尔器件所产生的电势差比较小，所以霍尔传感器往往由放大器电路、霍尔器件、补偿温度的电路及稳压电源电路组成。 图 35 霍尔传感器外形 霍尔传感器也可称为霍尔集成电路，它外形较小，如图 35所示，是其中一种型号的外观。 自行车里程表的设计 15 4）霍尔传感器的 特性 （一 ）线性型霍尔传感器的特性 图 36 线性型霍尔传感器的特性 输出电压与外加磁场强度呈线性关系，如图 36所示，可见，在 B1～ B2的强度范围内有较好的线性度，如果其强度超出了这个范围则呈现饱和状态。 （二）开关型霍尔传感器的特性 如图 37所示，其中 BOP是打开工作点的磁感应强度， BRP为释放点“闭”的磁感应强度。 图 37 开关型霍尔传感器的特性 当作用于传感器的磁感应强度大于点 Bop时，输出的电平则较低，当磁感应的强度不到 Bop时，则其输出的电平就不会发生改变，但是当下降到释放点 BRP时，传感器输 出的电平从低跃变成高电平。 毕业 设计 16 系统概述 1）功能描述： 以 AT89C52型单片机为核心，实时测量并显示自行车行驶过程中的各项参数，包括当前行驶时间、当前行驶里程、当前实时速度等，各参数分屏显示。 本设计在车轮运行时才进行时间计算，具有行驶时间准确性，且实用性高。 2）操作说明： （ 1）接通电源显示画面；（ 2）按键选择所需要的界面；（ 3）接通电源，里程表就开始工作 [17]。 小结 本方案的确定以性能可靠，价格便宜，使用及安装方便为主要依据。 设计中利用霍尔效应原理来测量自行车行驶的里程和速度，在车轮上布 置磁钢，在自行车上安装霍尔效应集成元件，当磁钢随车轮通过霍尔元件时，由霍尔元件检测并发出脉冲给单片机，单片机根据记录的脉冲数和车轮型号大小计算速度、里程数等。 自行车里程表的设计 17 第四章 自行车里程表的软件设计 系统软件总体设计 良好的设计方案可以减少软件设计的工作量和提高软件的通用性，以及提高扩展性和可读性。 本设计的软件设计程序流程图如下： 图 41 软件设计程序流程图 界面显示 按键中断 处理行车时间 刷新并显示行驶时间 按键中断 处理速度 显示实时速度 按键中断 处理里程数 显示里程 开始 毕业 设计 18 本系统的设计方案和步骤 ： 1） 在进行模块划分时要根据系统的需要以及功能要求来进行。 2）。