单片机的多功能自行车测速仪
摘 要 如今，我国的大气污染问题已十分严重，治理污染，防治雾霾已刻不容缓。造成雾霾的原因有很多，其中一个主要因素就是机动车尾气排放，因此越来越多的人选择少开机动车，多骑自行车。人们对待自行车的态度也发生了改变，以前人们把自行车看成是落后的代步工具，现在人们认为自行车是出行的绝佳伴侣。人们想要有这么一个仪表，能显示自行车的速度和里程。借助这个仪器，人们可以更加享受骑行的乐趣。与此同时，大家开始倾向于在运动时了解自己的卡路里消耗量，借此来了解自己的锻炼效果。本论文主要介绍一款多功能自行车测速仪的设计实现调试过程。首先详细说明了本次设计的原理框图及模块构成，它们分别是处理模块、时钟模块、速度模块和显示模块。单片机模块由51单片机系统构成，时钟模块由DS1302时钟芯片构成，速度模块由霍尔传感器构成，显示模块由1602液晶显示器构成。其工作原理是：用霍尔效应器获取车轮转动数据，单片机根据这些数据进行计算，得出速度、里程、卡路里消耗等，再由液晶屏显示出来。接下来阐述了该系统的软件设计，本次设计采用Keil 软件编写程序，编程语言为c语言，采用模块编程的思路，分别完成了主程序、速度程序和时间程序的编写。最后，本文简要介绍了使用IAR仿真的过程，结果表明，本次设计能实现测量并显示速度、里程、卡路里消耗和时间的功能，并能够超速报警。 本文所述的测速仪就是以多功能具有体积小、功能多、方便易用等优点。在未来，可以加入音乐、新闻播报、通讯等功能，使得该设计能应用在更多的领域，如：工业上测电机转速，健身房，专业自行车运动员训练等。
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
目录 III
第1章 绪论 1
1.1?课题研究的意义 1
1.2?课题的发展概况? 2
1.3?课题的主要任务? 3
第2章 系统总体方案设计 4
2.1 系统方案 4
2.2 单片的选择 5
2.3 时钟芯片的选择 6
2.4 测速传感器的选择 7
2.5 显示器的选择 8
第3章 系统硬件设计 10
3.1 单片机电路设计 10
3.1.1 单片机介绍 10
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3.1.2 单片机外围电路图 11
3.2 时钟模块设计 13
3.2.1 时钟芯片介绍 13
3.2.2 DS1302硬件连接图 15
3.3 速度模块设计 16
3.3.1 霍尔元件介绍 16
3.3.2 霍尔效应器器硬件连接图 18
3.4 显示模块设计 19
3.4.1 LCD芯片介绍 19
3.4.2 1602 LCD硬件连接图 20
第4章 软件设计 21
4.1 主程序设计 21
4.2 计算速度里程卡路里程序设计 23
4.3 时钟芯片程序设计 25
第5章 系统调试 27
5.1 Proteus软件简介 27
5.2 硬件调试 27
5.3软件调试 29
5.4软硬件联合调试 30
总结与展望 31
参考文献 33
致谢 34
附录 35
附录A 原理图及实物图 35
附录B 源程序 37
第1章 绪论
1.1?课题研究的意义
近几年来，在我国乃至全球，环保是最受关注的一个词，环保问题已经成为一个世界级的难题，尤其是大气污染问题。这些年来，在我国雾霾问题已经一发不可收拾，并且呈现愈演愈烈的趋势，人们饱受雾霾之苦。关于造成雾霾的原因总说纷纭，但有一个公认的大气杀手、雾霾元凶——汽车尾气排放，人民开始为自己过度使用汽车、过量排放尾气买单。惨痛的教训和严酷的现实让人民不得不意识到保护环境已经成为每个人的责任，我们必须减少汽车尾气的排放。因此，越来越多的人开始少开车，多骑车，一来环保，二来节约开支。近年来虽然我国经济飞速发展，但由于人口众多且起步较晚，但我们的生活水平与西方国家还存在着一定的差距，更多的中国人还是比较倾向于使用自行车，不只是因为它轻巧便捷、使用简单，便于出行，也因为它节能环保，适合国人。更重要的原因是，在全民追求高品质生活的今天，自行车已成为休闲运动工具，是人们锻炼身体的一种重要的工具。
但也正是因为这方面的原因，人们希望自行车有更多的功能，以满足人们的实际需要。就像机动车一样，大家希望它能显示当前车子行驶的里程、速度、时间，以及GPS、超速报警功能。出于这个目的，我选择在毕业设计中构造一款自行车运动记录仪，就是为了能让自行车驾驶人在行驶时能够自信车的行驶状态，从而够做出正确的判断和操作，不仅提高了驾驶时的安全性，并且让驾驶者知道自身的运动消耗量，便于锻炼。?
纵观国内外，现有的与自行车测速相关的产品林林总总，不胜枚举，但是原理大多相似，大概有两种：一种是通过机械装置（如干簧管）来实现，另外一种则通过模拟数字电路来实现。它们大都体积较大（尤其机械装置）、准确度不高、功耗太大、不够直观且功能较为单一等缺点。而本文所述的测速仪就是以多功能且方便易用为出发点，达到了小巧耐用、功能齐全。除此之外，这款多功能测速仪还能实现显示时间，测量卡路里消耗等功能。
1.2?课题的发展概况?
现代科学技术飞速发展，微型计算机早已日新月异，不可与以往同日而语，尤其体现在可靠性的提高和价格的下降这两方面。单片机这个以前科技爱好者心目中的宝贝，早已融入各大高校和工厂，这推动着用单片机测速的技术走向成熟，易于掌握。但令人遗憾的是，目前这种技术主要还是被广泛应用在工业生产上，在日常生活中我们很少使用。
具体来说说用单片机测速这项技术是如何实现的。众所周知，只要能得出准确的数据，就能测出精确的速度，从而提高测量精度。由于这个要求的限制，我们不能再效仿可控硅调速电路，无法再使用电机测速法，采用数字测速方法势在必行。
数字测量转速法的原理很简单，就是通过对测量装置发出的脉冲进行计数来实现对速度的测量。根据测量对象的不同，可以分为三种：其一是M法，即测频法，就是根据脉冲的频率来得出速度；其二是T法，即测周期法，就是根据脉冲的周期来得出速度；其三是MPT法，即频率周期法，就是既测频率，又测周期，从而实现对速度的测量。本次设计采用M法(频率法)，这项方法对测速装置有着很高的要求：测速装置必须耐高温，用于汽车或工业是表现稳定、对细小的永久磁铁反应灵敏、具有固态可靠性还必须体积小巧。
基于此项原因，此次设计采用霍尔效应器。霍尔元件已经在汽车、电脑、手机等领域得到广泛应用，且这些领域在未来必将蓬勃发展，所以霍尔效应器在全球市场保持着10%左右的增长，市场份额不断扩大。并且，国外厂商为了降低成本，纷纷将零部件拿到中国的工厂进行生产，这也让更多的中国人开始接触并使用霍尔效应器。
近些年来，在国内市场上，类似于自行车测速仪的产品如雨后春笋，层出不穷。目前在市面上，已经有了一些自行车速度仪，有些仪器问世较早，功能也比较单一，就是让用户知道当前的速度，而有些最新产品则更加人性化，除了测速和里程功能外，还增加了GPS功能、显示时间功能、测算卡路里功能以及超速报警功能。在未来，人们倾向于加入音乐、新闻播报、通讯等功能，使得人们能够更加愉快地享受骑行的乐趣。
1.3?课题的主要任务?
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
目录 III
第1章 绪论 1
1.1?课题研究的意义 1
1.2?课题的发展概况? 2
1.3?课题的主要任务? 3
第2章 系统总体方案设计 4
2.1 系统方案 4
2.2 单片的选择 5
2.3 时钟芯片的选择 6
2.4 测速传感器的选择 7
2.5 显示器的选择 8
第3章 系统硬件设计 10
3.1 单片机电路设计 10
3.1.1 单片机介绍 10
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
3.1.2 单片机外围电路图 11
3.2 时钟模块设计 13
3.2.1 时钟芯片介绍 13
3.2.2 DS1302硬件连接图 15
3.3 速度模块设计 16
3.3.1 霍尔元件介绍 16
3.3.2 霍尔效应器器硬件连接图 18
3.4 显示模块设计 19
3.4.1 LCD芯片介绍 19
3.4.2 1602 LCD硬件连接图 20
第4章 软件设计 21
4.1 主程序设计 21
4.2 计算速度里程卡路里程序设计 23
4.3 时钟芯片程序设计 25
第5章 系统调试 27
5.1 Proteus软件简介 27
5.2 硬件调试 27
5.3软件调试 29
5.4软硬件联合调试 30
总结与展望 31
参考文献 33
致谢 34
附录 35
附录A 原理图及实物图 35
附录B 源程序 37
第1章 绪论
1.1?课题研究的意义
近几年来，在我国乃至全球，环保是最受关注的一个词，环保问题已经成为一个世界级的难题，尤其是大气污染问题。这些年来，在我国雾霾问题已经一发不可收拾，并且呈现愈演愈烈的趋势，人们饱受雾霾之苦。关于造成雾霾的原因总说纷纭，但有一个公认的大气杀手、雾霾元凶——汽车尾气排放，人民开始为自己过度使用汽车、过量排放尾气买单。惨痛的教训和严酷的现实让人民不得不意识到保护环境已经成为每个人的责任，我们必须减少汽车尾气的排放。因此，越来越多的人开始少开车，多骑车，一来环保，二来节约开支。近年来虽然我国经济飞速发展，但由于人口众多且起步较晚，但我们的生活水平与西方国家还存在着一定的差距，更多的中国人还是比较倾向于使用自行车，不只是因为它轻巧便捷、使用简单，便于出行，也因为它节能环保，适合国人。更重要的原因是，在全民追求高品质生活的今天，自行车已成为休闲运动工具，是人们锻炼身体的一种重要的工具。
但也正是因为这方面的原因，人们希望自行车有更多的功能，以满足人们的实际需要。就像机动车一样，大家希望它能显示当前车子行驶的里程、速度、时间，以及GPS、超速报警功能。出于这个目的，我选择在毕业设计中构造一款自行车运动记录仪，就是为了能让自行车驾驶人在行驶时能够自信车的行驶状态，从而够做出正确的判断和操作，不仅提高了驾驶时的安全性，并且让驾驶者知道自身的运动消耗量，便于锻炼。?
纵观国内外，现有的与自行车测速相关的产品林林总总，不胜枚举，但是原理大多相似，大概有两种：一种是通过机械装置（如干簧管）来实现，另外一种则通过模拟数字电路来实现。它们大都体积较大（尤其机械装置）、准确度不高、功耗太大、不够直观且功能较为单一等缺点。而本文所述的测速仪就是以多功能且方便易用为出发点，达到了小巧耐用、功能齐全。除此之外，这款多功能测速仪还能实现显示时间，测量卡路里消耗等功能。
1.2?课题的发展概况?
现代科学技术飞速发展，微型计算机早已日新月异，不可与以往同日而语，尤其体现在可靠性的提高和价格的下降这两方面。单片机这个以前科技爱好者心目中的宝贝，早已融入各大高校和工厂，这推动着用单片机测速的技术走向成熟，易于掌握。但令人遗憾的是，目前这种技术主要还是被广泛应用在工业生产上，在日常生活中我们很少使用。
具体来说说用单片机测速这项技术是如何实现的。众所周知，只要能得出准确的数据，就能测出精确的速度，从而提高测量精度。由于这个要求的限制，我们不能再效仿可控硅调速电路，无法再使用电机测速法，采用数字测速方法势在必行。
数字测量转速法的原理很简单，就是通过对测量装置发出的脉冲进行计数来实现对速度的测量。根据测量对象的不同，可以分为三种：其一是M法，即测频法，就是根据脉冲的频率来得出速度；其二是T法，即测周期法，就是根据脉冲的周期来得出速度；其三是MPT法，即频率周期法，就是既测频率，又测周期，从而实现对速度的测量。本次设计采用M法(频率法)，这项方法对测速装置有着很高的要求：测速装置必须耐高温，用于汽车或工业是表现稳定、对细小的永久磁铁反应灵敏、具有固态可靠性还必须体积小巧。
基于此项原因，此次设计采用霍尔效应器。霍尔元件已经在汽车、电脑、手机等领域得到广泛应用，且这些领域在未来必将蓬勃发展，所以霍尔效应器在全球市场保持着10%左右的增长，市场份额不断扩大。并且，国外厂商为了降低成本，纷纷将零部件拿到中国的工厂进行生产，这也让更多的中国人开始接触并使用霍尔效应器。
近些年来，在国内市场上，类似于自行车测速仪的产品如雨后春笋，层出不穷。目前在市面上，已经有了一些自行车速度仪，有些仪器问世较早，功能也比较单一，就是让用户知道当前的速度，而有些最新产品则更加人性化，除了测速和里程功能外，还增加了GPS功能、显示时间功能、测算卡路里功能以及超速报警功能。在未来，人们倾向于加入音乐、新闻播报、通讯等功能，使得人们能够更加愉快地享受骑行的乐趣。
1.3?课题的主要任务?
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