51单片机轮速传感器系统【字数：9013】
摘 要 随着如今社会发展迅速，越来越多的人拥有汽车。当驾驶员驾驶汽车时，经常需要查看汽车实时车速；如今显示车速的方式有很多种，很多商家为了节省生产成本，普遍采用指针式的仪表盘，但指针式的显示方式存在诸多不便。当汽车行驶在高架或者市区内时，为了限制车流，会设置限速地段，为了不让汽车超速，驾驶员需要经常查看车速。指针式车速表不能直观的让驾驶员得到车速信息，并且让驾驶员分心，提高了交通事故发生率。针对以上问题，本项目设计出一款51单片机轮速传感系统，是以AT89C51单片机为主控制器，使用霍尔传感器测速，并将实时车速与行驶里程在显示屏上进行当前车速的显示。该系统采用非接触式测速传感器，具有显示直观、安装简易、价格便宜，并且极大的减轻了驾驶员的行驶压力，增加了行驶安全，拥有很大的市场价值以及发展前景。
目 录
1.绪论 1
1.1课题的研究背景 1
1.2课题的意义 1
2．设计思路与元器件分析 2
2.1 轮速传感器的选择 2
2.2显示器的选择 4
2.3主控制模块的选择 5
2.4晶振模块的选择 6
2.5本章小结 6
3．系统硬件设计 7
3.1电路图设计软件 7
3.2单片机系统主电路设计 7
3.2.1 AT89C51的管脚说明 8
3.2.2复位电路设计 9
3.2.3 晶振电路设计 10
3.2.4供电电路设计 10
3.3LCD显示屏电路设计 11
3.4 传感器电路模块介绍 12
3.5控诉按键模块设计 13
3.6 电机模块设计 14
3.7电源接口设计 14
3.8总设计模拟图 15
3.6本章小结 16
4. 系统软件设计 17
4.1 软件开发平台 17
4.2软件设计流程及软件编程 18
4.3本章小结 19
5. 软硬件的仿真模拟 20
5.1电路的仿真测试 20
5.2 系统仿真运行 23
5.2.1按 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
键的使用 23
5.2.2 电位调节器 23
5.2.3显示屏轮速显示 23
5.3本章小结 26
6.软硬件调试 27
6.1硬件电路的模拟 27
6.2软件的测试 28
6.3软硬件的调试 29
6.4本章小结 30
结论 31
参考文献 32
致谢 33
绪论
本次课题设计的是一款基于51单片机的轮速传感系统，它是以51系列单片机为核心；使用霍尔式传感器进行测速，并将实时车速与行驶里程显示于液晶显示屏上。
1.1课题的研究背景
在当今社会，科技与经济快速发展，汽车造型越来越趋向于个性化，汽车保有量也大幅增加[13]。在行车过程中，经常出现由于驾驶员的操作不当，使得交通事故在高速公路上或者人群密集的市区内频繁发生。因此，越来越多的车主将焦点集中于汽车的安全性能。
道路交通事故的频繁发生，大部分原因是由于汽车超速或行驶速度不高而引起的[47]。目前，整车厂商使用的主流汽车车速传感器主要为：磁电式轮速传感器和霍尔轮速传感器。磁电式轮速传感器虽然结构简单成本低，但是它存在一定的缺点。它的频率响应偏低，当汽车车速过高时，由于频率响应跟不上车速，信号收集容易发生错误；而且其抗电磁波干扰能力也较差，特别是在输出信号值比较小的时候。所以，此次设计中使用的是霍尔传感器，它有如下许多优点：输出信号电压振幅不受车速的影响、频率响应高、结构坚固、功耗小、体积小、重量轻、抗电磁波干扰能力强，安装方便，使用寿命长，不怕灰尘、油污等污染[811]。
在车速显示方面，现代汽车普遍使用指针式、机械式的仪表盘，但是在安全上存在着不小的隐患。在这交通事故频频发生的时代，其中不少都是因为驾驶员查看车速而使自己驾驶汽车分心，导致事故[1215]。尤其是在高速公路上或者人口密集的市区内，为了减少车流而限速，使得驾驶员为了不超速经常查看车速表盘。数字式显速器就很好的解决了以上隐患，它可以直观的将车速反应在显示屏上。现代数字式车速显示器大部分都是显示屏，比较先进的是车速抬头显示器，它有显示车速，行车距离，方位等功能。
1.2课题的意义
此次设计的51单片机轮速传感器系统更加智能化，能够更加直观地显示速度，减少了驾驶员的行驶压力，增加了汽车行驶的安全性，其功能也更加丰富更加人性化，同时本系统设计时添加了行驶里程等功能。本论文设计的汽车测速系统是为了降低在高速公路或密集人口区汽车行驶的交通事故发生率，增加行驶安全性，同时能将测得的车速实时显示，并自动记录行驶里程。
2．设计思路与元器件分析
速度测量方案的选择，从系统整体角度触发，主要涉及以下几个方面：各组成模块的成本的多少、结构大小、安装是否便利、设备的使用环境条件，以及适用性和测量的范围。本文给出的速度测量方案，经过一些对比，对数据，思路和自身分析的调查，从实现难度，熟悉度，设备使用率等方面，整体电路采用以下方案。
该系统的主要功能是：C51系列单片机接收来自霍尔传感器的脉冲信号，以此来测得汽车的轮速。因此，单片机通过采集读取相关接口，获得车速的脉冲信号；根据相应算法计算得到实时车速信息和里程信息，并将其显示在显示屏上，便于驾驶员观察，从而保证了驾驶员的行车注意力。显示屏采用4位共阳型，数据传输至单片机内置的存储器中，以便在断电后或重新启动时保存数据。
系统组成框图如下21：
图21 系统组成框图
2.1 轮速传感器的选择
目前，汽车上广泛使用的轮速传感器主要被分为以下两种：
首先就是磁电式轮速传感器，它一般是由电磁感应线圈和齿圈组成的。当汽车运动后，与车轮同步的齿圈会与其一起旋转；这时齿圈上的齿，依次快速经过传感器的磁场，使得磁路的磁阻改变，而线圈中感应电势也会发生变化，这些变化会产生一定幅值、频率的电势脉冲。每秒钟产生的脉冲个数，就是脉冲频率，它反映的是车轮转动的快慢[1618]。
目 录
1.绪论 1
1.1课题的研究背景 1
1.2课题的意义 1
2．设计思路与元器件分析 2
2.1 轮速传感器的选择 2
2.2显示器的选择 4
2.3主控制模块的选择 5
2.4晶振模块的选择 6
2.5本章小结 6
3．系统硬件设计 7
3.1电路图设计软件 7
3.2单片机系统主电路设计 7
3.2.1 AT89C51的管脚说明 8
3.2.2复位电路设计 9
3.2.3 晶振电路设计 10
3.2.4供电电路设计 10
3.3LCD显示屏电路设计 11
3.4 传感器电路模块介绍 12
3.5控诉按键模块设计 13
3.6 电机模块设计 14
3.7电源接口设计 14
3.8总设计模拟图 15
3.6本章小结 16
4. 系统软件设计 17
4.1 软件开发平台 17
4.2软件设计流程及软件编程 18
4.3本章小结 19
5. 软硬件的仿真模拟 20
5.1电路的仿真测试 20
5.2 系统仿真运行 23
5.2.1按 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
键的使用 23
5.2.2 电位调节器 23
5.2.3显示屏轮速显示 23
5.3本章小结 26
6.软硬件调试 27
6.1硬件电路的模拟 27
6.2软件的测试 28
6.3软硬件的调试 29
6.4本章小结 30
结论 31
参考文献 32
致谢 33
绪论
本次课题设计的是一款基于51单片机的轮速传感系统，它是以51系列单片机为核心；使用霍尔式传感器进行测速，并将实时车速与行驶里程显示于液晶显示屏上。
1.1课题的研究背景
在当今社会，科技与经济快速发展，汽车造型越来越趋向于个性化，汽车保有量也大幅增加[13]。在行车过程中，经常出现由于驾驶员的操作不当，使得交通事故在高速公路上或者人群密集的市区内频繁发生。因此，越来越多的车主将焦点集中于汽车的安全性能。
道路交通事故的频繁发生，大部分原因是由于汽车超速或行驶速度不高而引起的[47]。目前，整车厂商使用的主流汽车车速传感器主要为：磁电式轮速传感器和霍尔轮速传感器。磁电式轮速传感器虽然结构简单成本低，但是它存在一定的缺点。它的频率响应偏低，当汽车车速过高时，由于频率响应跟不上车速，信号收集容易发生错误；而且其抗电磁波干扰能力也较差，特别是在输出信号值比较小的时候。所以，此次设计中使用的是霍尔传感器，它有如下许多优点：输出信号电压振幅不受车速的影响、频率响应高、结构坚固、功耗小、体积小、重量轻、抗电磁波干扰能力强，安装方便，使用寿命长，不怕灰尘、油污等污染[811]。
在车速显示方面，现代汽车普遍使用指针式、机械式的仪表盘，但是在安全上存在着不小的隐患。在这交通事故频频发生的时代，其中不少都是因为驾驶员查看车速而使自己驾驶汽车分心，导致事故[1215]。尤其是在高速公路上或者人口密集的市区内，为了减少车流而限速，使得驾驶员为了不超速经常查看车速表盘。数字式显速器就很好的解决了以上隐患，它可以直观的将车速反应在显示屏上。现代数字式车速显示器大部分都是显示屏，比较先进的是车速抬头显示器，它有显示车速，行车距离，方位等功能。
1.2课题的意义
此次设计的51单片机轮速传感器系统更加智能化，能够更加直观地显示速度，减少了驾驶员的行驶压力，增加了汽车行驶的安全性，其功能也更加丰富更加人性化，同时本系统设计时添加了行驶里程等功能。本论文设计的汽车测速系统是为了降低在高速公路或密集人口区汽车行驶的交通事故发生率，增加行驶安全性，同时能将测得的车速实时显示，并自动记录行驶里程。
2．设计思路与元器件分析
速度测量方案的选择，从系统整体角度触发，主要涉及以下几个方面：各组成模块的成本的多少、结构大小、安装是否便利、设备的使用环境条件，以及适用性和测量的范围。本文给出的速度测量方案，经过一些对比，对数据，思路和自身分析的调查，从实现难度，熟悉度，设备使用率等方面，整体电路采用以下方案。
该系统的主要功能是：C51系列单片机接收来自霍尔传感器的脉冲信号，以此来测得汽车的轮速。因此，单片机通过采集读取相关接口，获得车速的脉冲信号；根据相应算法计算得到实时车速信息和里程信息，并将其显示在显示屏上，便于驾驶员观察，从而保证了驾驶员的行车注意力。显示屏采用4位共阳型，数据传输至单片机内置的存储器中，以便在断电后或重新启动时保存数据。
系统组成框图如下21：
图21 系统组成框图
2.1 轮速传感器的选择
目前，汽车上广泛使用的轮速传感器主要被分为以下两种：
首先就是磁电式轮速传感器，它一般是由电磁感应线圈和齿圈组成的。当汽车运动后，与车轮同步的齿圈会与其一起旋转；这时齿圈上的齿，依次快速经过传感器的磁场，使得磁路的磁阻改变，而线圈中感应电势也会发生变化，这些变化会产生一定幅值、频率的电势脉冲。每秒钟产生的脉冲个数，就是脉冲频率，它反映的是车轮转动的快慢[1618]。
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