单片机的汽车测速控制系统设计
摘 要汽车测速器控制系统指的是以单片机芯片作为控制器并结合其他必要功能模块的角色而实现的一种能够实现车速快速准确检测、超速报警以及液晶显示等功能的自动控制系统。该系统的出现和普及大大改变了人们的生活方式，因此本次毕业设计以单片机控制系统作为研究对象，设计了一款汽车测速器电子系统。在硬件系统上使用了目前在大学教学和市场上最受欢迎的51单片机作为控制器芯片，在其片外配置了霍尔传感器、LCD1602液晶屏等功能模块；在软件上通过C语言编写了程序代码，并通过Keil软件环境进行了程序代码的优化和编译。在硬件系统和软件系统都设计完毕后，对这款控制系统进行了大量的测试和优化，在测试过程中系统表现出了非常高的稳定性和使用价值，非常适合进行大量生产并逐步取代相关产品。
目录
一、 引言 1
（一） 汽车测速器的发展背景 1
（二） 汽车测速器系统的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控单片机的对比与选择 3
（二） AT89C51单片机简要概述 4
（三） 霍尔传感器模块简介 5
（四） LCD1602液晶显示器介绍 6
（五） 蜂鸣器简介 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 汽车测速器系统的硬件结构框图设计 9
（二） 单片机最小系统设计 9
1. 复位电路设计 9
2. 时钟电路设计 10
（三） 霍尔传感器电路设计 10
（四） 液晶显示器电路设计 11
（五） 报警电路设计 12
四、 软件系统设计 13
（一） 汽车测速器系统的主程序流程图设计 13
（二） 测速流程设计 14
（三） 液晶显示器工作流程设计 14
（四） 报警电路工作流程设计 15
五、 Proteus软件仿真 17
总 结 22
参考文献 23
致 谢 24
附录一 原理图 25
附录二 程序 26
引言<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> 汽车测速器的发展背景
本文将要介绍一种通过AT89C51单片机作为主要控制器来实现的一款智能型汽车测速器控制系统，这款系统的实现将突破目前市面上相关产品的平均性能，并且在功能上将得到较大的扩展。汽车测速器系统已经在人们的生产生活中出现了较长一段时间，起初在单片机技术还未成熟并推向使用前，逻辑电路以及cpld等一些具有逻辑运算功能的芯片在控制届大行其道，是大多数控制系统的首要选择。通过这些具有简单运算功能的芯片能够实现一些常见的按键检测、报警器驱动以及数码管显示等功能，这一时期的汽车测速器控制系统已经具有了一些简单的计费功能，这一时期的车速测量主要依靠机械结构来完成，通过车轮对测速齿轮的转动从而实现行驶速度的测量，并通过机械指针方式实现行驶速度指示，计费主要依靠时间计时法来完成。虽然这一时期的测速器已经能够完成其基本功能，但是离今天以单片机等微处理器作为主控器的汽车测速器控制系统还具有相当大的一段距离，无论是在功能还是用户使用体验上，都不能最大满足用户的需求。在这一现状下，汽车测速器控制系统的设计师们意识到只有采用更高性能并且集成度更高的控制器芯片才能够设计出具有突破意义的产品来。因此在二十世纪九十年代当单片机生产技术和使用方法得到大规模的普及之后，各行各业的电子设计师们开始了对单片机系统的开发。其中在汽车测速器控制系统领域，设计师们将以往的逻辑门电路或者cpld等一些主控器进行剔除，接着将微处理器芯片进行嵌入，通过程序代码的编写和编译并烧写，这样就使得汽车测速器控制系统具有了一定程度的智能意义，不但能够实现车速的非接触式测量，大大降低了对车轮的损耗，并且车速测量通过霍尔传感器等高性能电气器件来完成，能够实现快速并且精确的转速、行驶速度以及行驶里程等参数的测量，大大提高了测速器的性能和功能。随着单片机技术以及传感器技术的不断发展，将各种具有优良性能的传感器嵌入到测速器系统内部，就能够实现测速器的智能化。另外通过单片机等微处理器的嵌入，能够更好的实现汽车测速器控制系统与用户之间的交互，由于单片机等芯片具有几十个甚至上百个管脚，因此能够实现更多模块的驱动。本次毕业设计就将以C51单片机来作为主控器，设计一款能够突破现有产品性能，改进目前相关产品所存在的普遍缺点，并且能够通过软硬件的不断优化，将控制系统的功耗降到最低。
汽车测速器系统的国内外发展现状
国内外大多数企业已经普遍掌握了生产制造中高以上性能的汽车测速器控制系统产品，但一些具有高端性能的汽车测速器产品只占有很少的比例，这些顶尖技术只有世界上一些少有国家或者研究团队掌握，因此生产成本非常高，导致这些高端产品并不能够在市面上进行普及。许多科研单位和研究小组为了打破这种局面，开始着重开始对汽车测速器控制系统进行研究，不但在硬件上更在软件上寻找突破口，使用更高性能的传感器和更先进的处理器来构建汽车测速器系统的整体框架，相信这种少有高端技术垄断的局面在不久的将来很快会被打破。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统汽车测速器系统的发展基础上，设计出一款能够实现汽车测速器功能的智能汽车测速器控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对汽车测速器系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述；第五章主要在硬件电路的设计基础上，使用了Proteus 7.8仿真软件对汽车测速器控制系统进行了仿真优化，并将仿真结果通过图片方式进行了展现。
1、配置霍尔传感器检测电路，实现车速的快速测量；
2、配置蜂鸣器报警电路当车速大于安全行驶速度时，发出报警信号；
3、配置按键电路，安全速度可以通过按键进行设置；
4、配置LCD1602液晶屏显示电路，车速以及安全速度可以通过屏幕进行显示。
方案选择及元器件介绍
主控单片机的对比与选择
在进行系统的硬件和软件系统设计之前，首先要对系统所使用的主控单片机进行选取，在选取时主要应该对单片机的内部资源丰富度、成本高低、开发语言、使用熟练程度以及能够胜任本系统的功能指标等方面进行考核，经过三年的大学学习，我主要从以下两款单片机中进行对比和最终选取，第一是ATMEL公司生产的AT89C51单片机，第二个是德州仪器公司生产的MSP430系列单片机。
第一个方案是AT89C51单片机，该单片机是ATMEL公司在上世纪九十年代左右推出的一款数据宽度为8的高性能单片机，无论在成本还是内部资源上，都能够在如今低端单片机市场中独占鳌头，这主要归功于其4Kb大小的内部FLASH搭配着128字节的RAM，虽然ROM和RAM的存储容量不是很大，但是足够应用于一些中小型单片机系统中，此外AT89C51能够通过琦20根地址线对外部扩展的存储器进行寻址，这使得它也经常出现在一些大型系统中。在成本方面，目前市面上AT89C51单片机的平均成本位3元/PCS，这非常适合我们的学生实验，不会给系统带来高昂的成本负担。
第二个方案是选用德州仪器的MSP430系列单片机，这款单片机也是我们熟悉的常用单片机，在近五年中TI公司大肆对该系列单片机进行研发和推广，其中最高性能F5系单片机搭配外部的高稳定度晶振能够轻松实现40M以上的主频速度，该处理速度是AT89C51单片机的近五倍，在做一些数字信号处理上，中高端430单片机将是不错的选择。然而考虑到其成本，首先需要说的是其程序代码烧写方式，目前大多数430单片机全部采用JTAG接口进行代码下载和程序调试仿真，虽然这种接口能够实现仿真，但是采用这种接口必须要配合专用仿真器，该仿真器的价格较为昂贵，而51单片机只需要一个USB转串口的数据线即可实现代码的烧写，由此可见如果系统采用51单片机进行控制，那么成本将大为降低。
目录
一、 引言 1
（一） 汽车测速器的发展背景 1
（二） 汽车测速器系统的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控单片机的对比与选择 3
（二） AT89C51单片机简要概述 4
（三） 霍尔传感器模块简介 5
（四） LCD1602液晶显示器介绍 6
（五） 蜂鸣器简介 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 汽车测速器系统的硬件结构框图设计 9
（二） 单片机最小系统设计 9
1. 复位电路设计 9
2. 时钟电路设计 10
（三） 霍尔传感器电路设计 10
（四） 液晶显示器电路设计 11
（五） 报警电路设计 12
四、 软件系统设计 13
（一） 汽车测速器系统的主程序流程图设计 13
（二） 测速流程设计 14
（三） 液晶显示器工作流程设计 14
（四） 报警电路工作流程设计 15
五、 Proteus软件仿真 17
总 结 22
参考文献 23
致 谢 24
附录一 原理图 25
附录二 程序 26
引言<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> 汽车测速器的发展背景
本文将要介绍一种通过AT89C51单片机作为主要控制器来实现的一款智能型汽车测速器控制系统，这款系统的实现将突破目前市面上相关产品的平均性能，并且在功能上将得到较大的扩展。汽车测速器系统已经在人们的生产生活中出现了较长一段时间，起初在单片机技术还未成熟并推向使用前，逻辑电路以及cpld等一些具有逻辑运算功能的芯片在控制届大行其道，是大多数控制系统的首要选择。通过这些具有简单运算功能的芯片能够实现一些常见的按键检测、报警器驱动以及数码管显示等功能，这一时期的汽车测速器控制系统已经具有了一些简单的计费功能，这一时期的车速测量主要依靠机械结构来完成，通过车轮对测速齿轮的转动从而实现行驶速度的测量，并通过机械指针方式实现行驶速度指示，计费主要依靠时间计时法来完成。虽然这一时期的测速器已经能够完成其基本功能，但是离今天以单片机等微处理器作为主控器的汽车测速器控制系统还具有相当大的一段距离，无论是在功能还是用户使用体验上，都不能最大满足用户的需求。在这一现状下，汽车测速器控制系统的设计师们意识到只有采用更高性能并且集成度更高的控制器芯片才能够设计出具有突破意义的产品来。因此在二十世纪九十年代当单片机生产技术和使用方法得到大规模的普及之后，各行各业的电子设计师们开始了对单片机系统的开发。其中在汽车测速器控制系统领域，设计师们将以往的逻辑门电路或者cpld等一些主控器进行剔除，接着将微处理器芯片进行嵌入，通过程序代码的编写和编译并烧写，这样就使得汽车测速器控制系统具有了一定程度的智能意义，不但能够实现车速的非接触式测量，大大降低了对车轮的损耗，并且车速测量通过霍尔传感器等高性能电气器件来完成，能够实现快速并且精确的转速、行驶速度以及行驶里程等参数的测量，大大提高了测速器的性能和功能。随着单片机技术以及传感器技术的不断发展，将各种具有优良性能的传感器嵌入到测速器系统内部，就能够实现测速器的智能化。另外通过单片机等微处理器的嵌入，能够更好的实现汽车测速器控制系统与用户之间的交互，由于单片机等芯片具有几十个甚至上百个管脚，因此能够实现更多模块的驱动。本次毕业设计就将以C51单片机来作为主控器，设计一款能够突破现有产品性能，改进目前相关产品所存在的普遍缺点，并且能够通过软硬件的不断优化，将控制系统的功耗降到最低。
汽车测速器系统的国内外发展现状
国内外大多数企业已经普遍掌握了生产制造中高以上性能的汽车测速器控制系统产品，但一些具有高端性能的汽车测速器产品只占有很少的比例，这些顶尖技术只有世界上一些少有国家或者研究团队掌握，因此生产成本非常高，导致这些高端产品并不能够在市面上进行普及。许多科研单位和研究小组为了打破这种局面，开始着重开始对汽车测速器控制系统进行研究，不但在硬件上更在软件上寻找突破口，使用更高性能的传感器和更先进的处理器来构建汽车测速器系统的整体框架，相信这种少有高端技术垄断的局面在不久的将来很快会被打破。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统汽车测速器系统的发展基础上，设计出一款能够实现汽车测速器功能的智能汽车测速器控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对汽车测速器系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述；第五章主要在硬件电路的设计基础上，使用了Proteus 7.8仿真软件对汽车测速器控制系统进行了仿真优化，并将仿真结果通过图片方式进行了展现。
1、配置霍尔传感器检测电路，实现车速的快速测量；
2、配置蜂鸣器报警电路当车速大于安全行驶速度时，发出报警信号；
3、配置按键电路，安全速度可以通过按键进行设置；
4、配置LCD1602液晶屏显示电路，车速以及安全速度可以通过屏幕进行显示。
方案选择及元器件介绍
主控单片机的对比与选择
在进行系统的硬件和软件系统设计之前，首先要对系统所使用的主控单片机进行选取，在选取时主要应该对单片机的内部资源丰富度、成本高低、开发语言、使用熟练程度以及能够胜任本系统的功能指标等方面进行考核，经过三年的大学学习，我主要从以下两款单片机中进行对比和最终选取，第一是ATMEL公司生产的AT89C51单片机，第二个是德州仪器公司生产的MSP430系列单片机。
第一个方案是AT89C51单片机，该单片机是ATMEL公司在上世纪九十年代左右推出的一款数据宽度为8的高性能单片机，无论在成本还是内部资源上，都能够在如今低端单片机市场中独占鳌头，这主要归功于其4Kb大小的内部FLASH搭配着128字节的RAM，虽然ROM和RAM的存储容量不是很大，但是足够应用于一些中小型单片机系统中，此外AT89C51能够通过琦20根地址线对外部扩展的存储器进行寻址，这使得它也经常出现在一些大型系统中。在成本方面，目前市面上AT89C51单片机的平均成本位3元/PCS，这非常适合我们的学生实验，不会给系统带来高昂的成本负担。
第二个方案是选用德州仪器的MSP430系列单片机，这款单片机也是我们熟悉的常用单片机，在近五年中TI公司大肆对该系列单片机进行研发和推广，其中最高性能F5系单片机搭配外部的高稳定度晶振能够轻松实现40M以上的主频速度，该处理速度是AT89C51单片机的近五倍，在做一些数字信号处理上，中高端430单片机将是不错的选择。然而考虑到其成本，首先需要说的是其程序代码烧写方式，目前大多数430单片机全部采用JTAG接口进行代码下载和程序调试仿真，虽然这种接口能够实现仿真，但是采用这种接口必须要配合专用仿真器，该仿真器的价格较为昂贵，而51单片机只需要一个USB转串口的数据线即可实现代码的烧写，由此可见如果系统采用51单片机进行控制，那么成本将大为降低。
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