at89s52单片机的新型测速仪
目录
引言 1
一、测速仪的介绍 2
二、系统整体方案设计 2
(一) 系统方案 2
(二) 中央控制模块 3
(三) 传感器模块 3
(四) 按键模块 4
(五) 显示模块 4
(六) 声音模块 5
三、系统硬件设计 5
(一) 单片机最小系统 5
(二) 测速电路设计 6
(三) 微动开关设计 6
(四) 显示电路设计 7
(五) 报警电路设计 8
四、系统软件设计 8
(一) 计速系统整体程序 8
(二) 测速子程序设计 9
五、实物的上电测试 10
总结 12
参考文献 13
致谢 14
附录 15
(一) 单片机程序 15
(二) 各引脚功能分配表 19
引言
随着经济的快速发展，现代人在生活中越来越注重自身健康的管理，其中骑行自行车以其环保、经济、健身的特质而广受大众的喜爱，对于不同年龄段的人在骑行的路程及骑行速度等方面都会有很多的限制。对大多数的骑行者来说只是需要简单的数据显示，而市面上却是缺乏一款方便经济而又适合大众的骑行测速产品。
当然在很多骑行的人群众不乏有使用相关测速仪器的，有的是专业的大型测速仪器，这种仪器在无形中会对骑行造成很多不必要的影响；也有的是使用智能手机使用相关APP软件，但是这样很容易分散使用者的注意力，从而使得智能手机变成一个安全隐患，同时在骑行过程长时间观看智能手机的屏幕，对骑行者的视力也会造成严重的伤害。所以在经过自身的深入研究及市场分析得到的结 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
果后，我发现骑行过程还是非常需要一款方便易用的测速仪的，所以便开始了简易自行车测速仪的设计制作工作。
测速，简单的说就是测量单位时间内行驶的路程。本测速仪的设计利用了霍尔效应对自行车转动情况进行测量，测量结果传送至单片机内，再经过单片机内事先编写调试后的程序进行处理，行驶路程或是速度便可以呈现出来。行驶的路程或是速度的显示使用者可利用微动开关进行设置，将需要的数据设置后，在骑行的过程便可显示在四位八段码上，结果显示简洁、明了，便于识别，并不会对骑行带来不必要的麻烦。在测速仪中还使用了蜂鸣器，用来提醒设置好的速度限制或是路程数提醒，这对于使用者来说是极为方便的。
一、测速仪的介绍
本次研究的自行车测速仪是为了满足广大健身人士的需求而设计的。自行车测速仪是以霍尔元件、AT89S52单片机、四位八段码、蜂鸣器、导线等作为系统的硬件，辅以相关的模块化软件程序，实现对自行车行驶路程及行驶速度的检测工作。
单片机作为整套设备的核心，它是实现自动测速及测速输出的关键，单片机中预先输入的模块化程序能够比较智能的对霍尔元件采集的的数据进行处理。霍尔元件是整套系统的基础，正是霍尔元件的霍尔效应的应用才使得自动测速仪可以成功实现，霍尔元件是实现全套系统功能最为关键的基础元件。测速仪应用蜂鸣器可以说是本设计的一大亮点，因为在系统的设计构想之处就想到了很多人性化的设计，如限速报警、路程报警、超载报警等，但是考虑到成本及实际应用的需要，最终在设计蜂鸣器这块，在单片机内编写的模块化程序中只涉及了速度报警及路程报警。在实际的应用中完全可以满足使用者的需要，本着做一款有情怀的简单易用的测速系统是完全可以满足的了。
对四位八段码的使用是非常明智，在使用中并不会对骑行者带来太多的干扰，而且所显示的数字简单明了，显示的正是自己所需要的，利用微动开关还可以实现对功能的选择，可以让四位八段码显示路程与速度之间进行切换。微动开关的功能设计，充分考虑到不同人群的使用效果，所以在微动开关对显示功能设置模块的软件设计是简单易用的。
正是通过对自行车测速仪需求及功能的充分分析，加之对系统软硬件功能的充分了解，才使得本次研究的自行车测速仪能够完美实现最初的构想。
二、系统整体方案设计
系统方案
本项目主要分为五个模块：中央控制模块，显示模块，传感器模块，声音模块以及按键模块。其中中央控制模块为控制中心，显示模块和声音模块为输出设备，传感器模块和按键模块为输入设备。系统整体设计如图2-1所示
图2-1 系统整体方案
中央控制模块
中央控制模块我们采用的是单片机，单片机可以看作是比微机还要微小得多的一个计算设备，麻雀虽小，五脏俱全，一个标准的单片机内通常包含计算与控制器（相当于CPU）、内存（相当于内存条）、存储器（相当于硬盘）等等。单片机的身影可以说是无处不在，小到计算机，大到智能驾驶汽车，以及在各家各户都能见到的白色家电，单片机都发挥着至关重要的作用。在控制行业使用最广泛的低端单片机要输Atmel公司的AT89S52，这款单片机最高运行频率为12MHz，拥有128字节的内存和8K字节的存储容量，计算能力为4MIPS，能够满足大多数场合。AT89S52单片机的实物图如图2-2所示，针脚图如图2-3所示。
图2-2 单片机外观 图2-3 单片机引脚
传感器模块
在一般的测量转动转速的领域中，一般采用编码器，编码器的精度很高，一般低端的编码器都可以精确到0.1度。在自行车测速仪中，无论你有多高的需要，编码器都不是一个合适的选择。在一般的自行车测速领域，使用最多的当属霍尔传感器，霍尔传感器是一种利用霍尔效应来检测磁场强度的元器件，霍尔传感器分为两种，一种为线性传感器，用来定量检测磁场强度，另一种为霍尔开关集成电路，只可定性的检测。在本项目中，我们采用44E霍尔开关，44E霍尔开关的外观如图2-4所示。
图2-4 霍尔传感器
按键模块
微动开关是现代使用非常广泛的一种按键，顾名思义，这种开关的执行距离非常短，并且执行的速度和按压的速度无关，因此这种开关可以粗略的看成非线性输入设备，可以看成是数字信号。但在单片机系统中，这种开关就不能完全看作是非线性的开关，因为单片机的处理速度很快，任何微弱的线性变化都会被捕捉到单片机中，所以即使是微动开关，我们也需要在单片机程序中考虑到这个问题。微动开关去除线性变化的过程成为“去除抖动”。微动开关的外观如图2-5所示。
图2-5 微动开关
图3-2 测速电路图
微动开关设计
我们在此项目中使用三个微动开关，分别对应Mode（S1）键，decrease（S2）键与increase（S3）键。这三个微动开关采用共阴极的连接方式。这三个键盘电路图如图3-2所示。
引言 1
一、测速仪的介绍 2
二、系统整体方案设计 2
(一) 系统方案 2
(二) 中央控制模块 3
(三) 传感器模块 3
(四) 按键模块 4
(五) 显示模块 4
(六) 声音模块 5
三、系统硬件设计 5
(一) 单片机最小系统 5
(二) 测速电路设计 6
(三) 微动开关设计 6
(四) 显示电路设计 7
(五) 报警电路设计 8
四、系统软件设计 8
(一) 计速系统整体程序 8
(二) 测速子程序设计 9
五、实物的上电测试 10
总结 12
参考文献 13
致谢 14
附录 15
(一) 单片机程序 15
(二) 各引脚功能分配表 19
引言
随着经济的快速发展，现代人在生活中越来越注重自身健康的管理，其中骑行自行车以其环保、经济、健身的特质而广受大众的喜爱，对于不同年龄段的人在骑行的路程及骑行速度等方面都会有很多的限制。对大多数的骑行者来说只是需要简单的数据显示，而市面上却是缺乏一款方便经济而又适合大众的骑行测速产品。
当然在很多骑行的人群众不乏有使用相关测速仪器的，有的是专业的大型测速仪器，这种仪器在无形中会对骑行造成很多不必要的影响；也有的是使用智能手机使用相关APP软件，但是这样很容易分散使用者的注意力，从而使得智能手机变成一个安全隐患，同时在骑行过程长时间观看智能手机的屏幕，对骑行者的视力也会造成严重的伤害。所以在经过自身的深入研究及市场分析得到的结 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
果后，我发现骑行过程还是非常需要一款方便易用的测速仪的，所以便开始了简易自行车测速仪的设计制作工作。
测速，简单的说就是测量单位时间内行驶的路程。本测速仪的设计利用了霍尔效应对自行车转动情况进行测量，测量结果传送至单片机内，再经过单片机内事先编写调试后的程序进行处理，行驶路程或是速度便可以呈现出来。行驶的路程或是速度的显示使用者可利用微动开关进行设置，将需要的数据设置后，在骑行的过程便可显示在四位八段码上，结果显示简洁、明了，便于识别，并不会对骑行带来不必要的麻烦。在测速仪中还使用了蜂鸣器，用来提醒设置好的速度限制或是路程数提醒，这对于使用者来说是极为方便的。
一、测速仪的介绍
本次研究的自行车测速仪是为了满足广大健身人士的需求而设计的。自行车测速仪是以霍尔元件、AT89S52单片机、四位八段码、蜂鸣器、导线等作为系统的硬件，辅以相关的模块化软件程序，实现对自行车行驶路程及行驶速度的检测工作。
单片机作为整套设备的核心，它是实现自动测速及测速输出的关键，单片机中预先输入的模块化程序能够比较智能的对霍尔元件采集的的数据进行处理。霍尔元件是整套系统的基础，正是霍尔元件的霍尔效应的应用才使得自动测速仪可以成功实现，霍尔元件是实现全套系统功能最为关键的基础元件。测速仪应用蜂鸣器可以说是本设计的一大亮点，因为在系统的设计构想之处就想到了很多人性化的设计，如限速报警、路程报警、超载报警等，但是考虑到成本及实际应用的需要，最终在设计蜂鸣器这块，在单片机内编写的模块化程序中只涉及了速度报警及路程报警。在实际的应用中完全可以满足使用者的需要，本着做一款有情怀的简单易用的测速系统是完全可以满足的了。
对四位八段码的使用是非常明智，在使用中并不会对骑行者带来太多的干扰，而且所显示的数字简单明了，显示的正是自己所需要的，利用微动开关还可以实现对功能的选择，可以让四位八段码显示路程与速度之间进行切换。微动开关的功能设计，充分考虑到不同人群的使用效果，所以在微动开关对显示功能设置模块的软件设计是简单易用的。
正是通过对自行车测速仪需求及功能的充分分析，加之对系统软硬件功能的充分了解，才使得本次研究的自行车测速仪能够完美实现最初的构想。
二、系统整体方案设计
系统方案
本项目主要分为五个模块：中央控制模块，显示模块，传感器模块，声音模块以及按键模块。其中中央控制模块为控制中心，显示模块和声音模块为输出设备，传感器模块和按键模块为输入设备。系统整体设计如图2-1所示
图2-1 系统整体方案
中央控制模块
中央控制模块我们采用的是单片机，单片机可以看作是比微机还要微小得多的一个计算设备，麻雀虽小，五脏俱全，一个标准的单片机内通常包含计算与控制器（相当于CPU）、内存（相当于内存条）、存储器（相当于硬盘）等等。单片机的身影可以说是无处不在，小到计算机，大到智能驾驶汽车，以及在各家各户都能见到的白色家电，单片机都发挥着至关重要的作用。在控制行业使用最广泛的低端单片机要输Atmel公司的AT89S52，这款单片机最高运行频率为12MHz，拥有128字节的内存和8K字节的存储容量，计算能力为4MIPS，能够满足大多数场合。AT89S52单片机的实物图如图2-2所示，针脚图如图2-3所示。
图2-2 单片机外观 图2-3 单片机引脚
传感器模块
在一般的测量转动转速的领域中，一般采用编码器，编码器的精度很高，一般低端的编码器都可以精确到0.1度。在自行车测速仪中，无论你有多高的需要，编码器都不是一个合适的选择。在一般的自行车测速领域，使用最多的当属霍尔传感器，霍尔传感器是一种利用霍尔效应来检测磁场强度的元器件，霍尔传感器分为两种，一种为线性传感器，用来定量检测磁场强度，另一种为霍尔开关集成电路，只可定性的检测。在本项目中，我们采用44E霍尔开关，44E霍尔开关的外观如图2-4所示。
图2-4 霍尔传感器
按键模块
微动开关是现代使用非常广泛的一种按键，顾名思义，这种开关的执行距离非常短，并且执行的速度和按压的速度无关，因此这种开关可以粗略的看成非线性输入设备，可以看成是数字信号。但在单片机系统中，这种开关就不能完全看作是非线性的开关，因为单片机的处理速度很快，任何微弱的线性变化都会被捕捉到单片机中，所以即使是微动开关，我们也需要在单片机程序中考虑到这个问题。微动开关去除线性变化的过程成为“去除抖动”。微动开关的外观如图2-5所示。
图2-5 微动开关
图3-2 测速电路图
微动开关设计
我们在此项目中使用三个微动开关，分别对应Mode（S1）键，decrease（S2）键与increase（S3）键。这三个微动开关采用共阴极的连接方式。这三个键盘电路图如图3-2所示。
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