单片机的自行车速度测量系统的设计
目录
绪 论 1
一、课题方案设计 2
（一） 系统总体设计要求 2
（二） 系统结构 2
（三） 转速测量方案论证 4
（四）小结 4
二、系统总体设计 4
（一） 总体硬件设计 4
1． 硬件原理图 5
2． 硬件电路设计总图 5
（二） 系统子模块简介 5
1．计数器 6
2．单片机的最小系统 6
3． 霍尔传感器 8
4． LCD显示的部分 9
5． 模拟电机调速的部分 10
三、软件设计 10
（一） 程序设计步骤 10
（二） 程序流程 11
1． 主程序流程图 11
2． 中断服务流程 12
（三） 软件程序设计 14
1． 主程序设计 14
2． 中断服务程序的设计 15
3． 显示程序的设计 16
4． 转速程序设计 17
四、软件的调试 17
（一）KEIL软件和PROTEUS软件的简介 17
（二） 应用KEIL软件进行程序调试 19
（三） PROTEUS软件仿真 19
1．仿真实例 19
五、结 论 21
附 录 22
参考文献 29
致 谢 31
绪 论
（一）课题背景
上个世纪的中国，自行车作为我国最基本的交通代步工具，骑自行车的人数众多，所以我国也被称作自行车的世界。随着人们生活水平和经济能力的逐步地提高，越来越多 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
的交通工具，例如汽车、电动车等等逐渐地取代了我们以往的出行方式。我们在生活中越来越少使用自行车，用的最多的就是那些机动车。可是这样虽然我们出行的方式更加便捷更加现代化，但同时却忽略了环境污染。这些现代化交通工具所带来的的尾气和那些对我们身体有害的物质影响着我们所生活的周围环境，从而导致了我们环境的污染越来越严重，我们所居住的环境已经远远比不上从前。
人们现在所要求的不仅仅是快捷、方便,同时人们也考虑到居住环境与自身的身体素质锻炼,所以现在人们对生活品质和居住环境要求不断提高不断严格，所以自行车又逐渐成为了我们健康生活低碳生活的最好的选择。
随着人们生活水平和经济能力的逐步地提高，开发新能源，创新科技技术，自行车已然不单单是运输、快速代步的工具，其辅助功能也渐渐加多也变得越来越重要。当然自行车的功能越多越好,同时也希望它的休闲、锻炼的功能越来越好。码表能尽可能真实地反映骑行状况，便于车手及时调整自己的举动，也便于收集骑行数据供自己或队友们进行参考和对比。
（二） 课题的意义
本篇论文所设计的内容让原本单调的骑行路程变得更加有趣，快速，并且大大的提高了骑行者的安全性。将本设计运用于自行车上，骑行者可以实时的看出自行车的速度，以方便骑行者及时调整自行车的速度。这样的话就可以保证安全，毕竟对于所有人来说安全才是最重要的。所以本设计可以带给使用者最舒适的体验，骑车可以锻炼身体，同时也可以带来舒适的娱乐体验。要想达到这样的娱乐体验，我所做的设计就必须达到要求一样的功能，否则就不会实现。
（三）设计任务与要求
1．设计任务
根据学校毕业设计的要求，需要设计一个基于单片机的以霍尔传感器为测量核心的测量自行车速度系统，能够实现在自行车工作时转速的测量，并记录骑行的总里程。将实时测量的速度通过显示屏显示出来供我们调整自己的行为。
2． 设计要求
完成本论文设计,首先序言根据本篇论文所提出的要求,合理地,并且要物美价廉的选择出本篇论文所需要的电子元器件。也就是霍尔元件，电机，单片机，以及一些必要的元器件像电阻、电容、电感等等。这些元器件必须符合功能强大、价格低廉、使用操作方便灵活。符合一切本设计的所需要达到的要求。
想要将上述的内容有一个合理的配合，进行没有错误的运作，就要有一个控制系统进行控制。这就需要我们选择一个单片机进行编程，通过程序控制他们的运作。我们必须会单片机最小系统的原理以及它们每一个引脚的作用，怎么连接运作，怎么控制都需要我们去学习探究。
至于如何将所测量得到数据转化为速度的数值显示出来，需要选择一个LCD显示器，将得到的数据显示出来。
（四） 小结
本章主要对本设计的立题目的及意义进行了介绍并且总结设计的要求和不足。总之，要想完成本篇论文，就必须对本设计有着充分的理解，了解它的中心思想和它设计的意义。在对他的大旨了解后就要对设计的要求进行理解并且总结不完善的的地方。
一、课题方案设计
（一） 系统总体设计要求
把选择好的霍尔传感器有规律地精确地布置在预先设计好的位置上，此时点击就会转动，原先固定好的永磁体也会随着电机转动。测量电路就会产生脉冲信号，霍尔传感器就可以得到它产生的脉冲信号。根据所得到的脉冲信号，经过复杂的计算就可以得到自行车此刻的运行速度。
（二） 系统结构
1． 霍尔测速论证与选择
方案：霍尔元器件是最常用的测速的元器件，因为它的优点就是更方便更便宜。因此选择采用霍尔传感器是非常合理的。霍尔片有两种类型，第一种就是贴片型霍尔片，但是贴片型不常用因为比较麻烦。第二种就是直插型霍尔片，直插型霍尔片价格便宜方便灵活，所以选择直插型霍尔片。我们一般用的霍尔片的型号为A3144，此型号的霍尔片有许多的优点，它的优点足以让我们舍弃其他器件而选择这个型号的霍尔片。它体积小，安装灵活，可用于测速，与普通的磁钢片配套使用起来也是得心应手，价格非常便宜。
2． 计数器论证与选择
计数器是测量自行车速度最重要的一部分，因为只有计数器才能计量计算得到的脉冲信号。我们现在可以让我们选择的计数器有几种，但我们主要用的有两种。它们分别是：一，片内计数器，它的工作原理就是每当霍尔元器件产生一个脉冲，这个脉冲就会是T1一个的计数，他会有一个100ms的中断，当这个中断完成结束后，这就是T0所产生的脉冲，所需要计的脉冲数就是T1的中断溢出次数。它主要的特点就是在于计数器如果没有得到控制就会溢出，而它不会他解决了计数器溢出的现象。它所做的就是把原本初始值不是零的T1改换为零。而作为我们来说选择计数器的最大优点就是它的价格更加低廉，是我们所能承受的范围。
图3.10 1602液晶驱动电路
5． 模拟电机调速的部分
在电机的调速上，采用电位器控制输入电压的形式来控制电机的速度，具体电路如图3.11所示。
绪 论 1
一、课题方案设计 2
（一） 系统总体设计要求 2
（二） 系统结构 2
（三） 转速测量方案论证 4
（四）小结 4
二、系统总体设计 4
（一） 总体硬件设计 4
1． 硬件原理图 5
2． 硬件电路设计总图 5
（二） 系统子模块简介 5
1．计数器 6
2．单片机的最小系统 6
3． 霍尔传感器 8
4． LCD显示的部分 9
5． 模拟电机调速的部分 10
三、软件设计 10
（一） 程序设计步骤 10
（二） 程序流程 11
1． 主程序流程图 11
2． 中断服务流程 12
（三） 软件程序设计 14
1． 主程序设计 14
2． 中断服务程序的设计 15
3． 显示程序的设计 16
4． 转速程序设计 17
四、软件的调试 17
（一）KEIL软件和PROTEUS软件的简介 17
（二） 应用KEIL软件进行程序调试 19
（三） PROTEUS软件仿真 19
1．仿真实例 19
五、结 论 21
附 录 22
参考文献 29
致 谢 31
绪 论
（一）课题背景
上个世纪的中国，自行车作为我国最基本的交通代步工具，骑自行车的人数众多，所以我国也被称作自行车的世界。随着人们生活水平和经济能力的逐步地提高，越来越多 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
的交通工具，例如汽车、电动车等等逐渐地取代了我们以往的出行方式。我们在生活中越来越少使用自行车，用的最多的就是那些机动车。可是这样虽然我们出行的方式更加便捷更加现代化，但同时却忽略了环境污染。这些现代化交通工具所带来的的尾气和那些对我们身体有害的物质影响着我们所生活的周围环境，从而导致了我们环境的污染越来越严重，我们所居住的环境已经远远比不上从前。
人们现在所要求的不仅仅是快捷、方便,同时人们也考虑到居住环境与自身的身体素质锻炼,所以现在人们对生活品质和居住环境要求不断提高不断严格，所以自行车又逐渐成为了我们健康生活低碳生活的最好的选择。
随着人们生活水平和经济能力的逐步地提高，开发新能源，创新科技技术，自行车已然不单单是运输、快速代步的工具，其辅助功能也渐渐加多也变得越来越重要。当然自行车的功能越多越好,同时也希望它的休闲、锻炼的功能越来越好。码表能尽可能真实地反映骑行状况，便于车手及时调整自己的举动，也便于收集骑行数据供自己或队友们进行参考和对比。
（二） 课题的意义
本篇论文所设计的内容让原本单调的骑行路程变得更加有趣，快速，并且大大的提高了骑行者的安全性。将本设计运用于自行车上，骑行者可以实时的看出自行车的速度，以方便骑行者及时调整自行车的速度。这样的话就可以保证安全，毕竟对于所有人来说安全才是最重要的。所以本设计可以带给使用者最舒适的体验，骑车可以锻炼身体，同时也可以带来舒适的娱乐体验。要想达到这样的娱乐体验，我所做的设计就必须达到要求一样的功能，否则就不会实现。
（三）设计任务与要求
1．设计任务
根据学校毕业设计的要求，需要设计一个基于单片机的以霍尔传感器为测量核心的测量自行车速度系统，能够实现在自行车工作时转速的测量，并记录骑行的总里程。将实时测量的速度通过显示屏显示出来供我们调整自己的行为。
2． 设计要求
完成本论文设计,首先序言根据本篇论文所提出的要求,合理地,并且要物美价廉的选择出本篇论文所需要的电子元器件。也就是霍尔元件，电机，单片机，以及一些必要的元器件像电阻、电容、电感等等。这些元器件必须符合功能强大、价格低廉、使用操作方便灵活。符合一切本设计的所需要达到的要求。
想要将上述的内容有一个合理的配合，进行没有错误的运作，就要有一个控制系统进行控制。这就需要我们选择一个单片机进行编程，通过程序控制他们的运作。我们必须会单片机最小系统的原理以及它们每一个引脚的作用，怎么连接运作，怎么控制都需要我们去学习探究。
至于如何将所测量得到数据转化为速度的数值显示出来，需要选择一个LCD显示器，将得到的数据显示出来。
（四） 小结
本章主要对本设计的立题目的及意义进行了介绍并且总结设计的要求和不足。总之，要想完成本篇论文，就必须对本设计有着充分的理解，了解它的中心思想和它设计的意义。在对他的大旨了解后就要对设计的要求进行理解并且总结不完善的的地方。
一、课题方案设计
（一） 系统总体设计要求
把选择好的霍尔传感器有规律地精确地布置在预先设计好的位置上，此时点击就会转动，原先固定好的永磁体也会随着电机转动。测量电路就会产生脉冲信号，霍尔传感器就可以得到它产生的脉冲信号。根据所得到的脉冲信号，经过复杂的计算就可以得到自行车此刻的运行速度。
（二） 系统结构
1． 霍尔测速论证与选择
方案：霍尔元器件是最常用的测速的元器件，因为它的优点就是更方便更便宜。因此选择采用霍尔传感器是非常合理的。霍尔片有两种类型，第一种就是贴片型霍尔片，但是贴片型不常用因为比较麻烦。第二种就是直插型霍尔片，直插型霍尔片价格便宜方便灵活，所以选择直插型霍尔片。我们一般用的霍尔片的型号为A3144，此型号的霍尔片有许多的优点，它的优点足以让我们舍弃其他器件而选择这个型号的霍尔片。它体积小，安装灵活，可用于测速，与普通的磁钢片配套使用起来也是得心应手，价格非常便宜。
2． 计数器论证与选择
计数器是测量自行车速度最重要的一部分，因为只有计数器才能计量计算得到的脉冲信号。我们现在可以让我们选择的计数器有几种，但我们主要用的有两种。它们分别是：一，片内计数器，它的工作原理就是每当霍尔元器件产生一个脉冲，这个脉冲就会是T1一个的计数，他会有一个100ms的中断，当这个中断完成结束后，这就是T0所产生的脉冲，所需要计的脉冲数就是T1的中断溢出次数。它主要的特点就是在于计数器如果没有得到控制就会溢出，而它不会他解决了计数器溢出的现象。它所做的就是把原本初始值不是零的T1改换为零。而作为我们来说选择计数器的最大优点就是它的价格更加低廉，是我们所能承受的范围。
图3.10 1602液晶驱动电路
5． 模拟电机调速的部分
在电机的调速上，采用电位器控制输入电压的形式来控制电机的速度，具体电路如图3.11所示。
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