电动自行车电子里程表的设计
电动自行车电子里程表的设计[20200410140126]
摘 要
随着现代经济的飞速发展，人们的生活水平也在不断的提高了，对于各类生活需求也在不断的在创新、在不断的改进，然而科技得到了飞速的发展的同时，生活消耗所带来的废弃物、污染物也不断的增多。电力等新能源逐渐取代燃料类能源，电动自行车这一新的交通工具也在不断改进。
本课题的设计主要运用了单片机、光电开关来设计的一种电机测速系统。采用光电开关与圆盘产生相对应的脉冲信号，然后利用单片机采样，采集并且记录脉冲信号，对采集的脉冲信号进行计算处理，就可以得到电机的转动速度，通过1602LCD液晶显示屏显示。
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关键字:单片机光电开关1602LCD液晶屏里程表
目录
1.绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题的主要任务以及内容 2
2.设计方案 3
2.1单片机的原理及应用介绍 4
2.2 测速方案设计 6
3.硬件电路的设计 8
3.1 硬件电路总体概述 8
3.2单片机外部电路的设计 10
3.3电机控制电路的设计 10
3.4 数据采集电路的设计 12
3.5液晶显示电路的设计 13
4.软件程序设计 14
4.1总体程序设计 14
4.2数据处理子程序的设计 14
4.3中断子程序的设计 16
4.4液晶显示程序的设计 18
5.调试与分析 22
5.1 电路的调试 22
5.2 调试故障及原因分析 25
总 结 26
参考文献 27
致 谢 28
1.绪论
现代经济在不断的飞速发展，人们的生活水平也在不断的提高了，对于各类生活需求也不断的在创新、在不断的改进，生活消耗所带来的废弃物污染物也在增多，电力等新能源逐渐取代燃料类能源，电动自行车的性能也在不断改进。从一开始的指针式仪表逐渐改向电子式仪表，电子式仪表拥有更高的稳定性、精确性，以往指针式仪表会随着使用年龄而其敏感度准确度逐渐的降低，而电子式仪表在电动自行车上则可以长寿命的使用，其精准度仍然可靠。电动自行车里程表主要对电动自行车的电机运行速度、是否超过其限定转速进行监控显示，甚至有行车安全报警系统以确保驾驶者的安全行驶。
1.1 课题背景
自行车至今已有百年的历史，在人们不断的尝试与研发中，自行车其自身的性能也在不断的改进，舒适度、安全性、适用性等都在不断的改进。
随着人们生活水平的逐渐提高，自行车不再是人们运输、代步的工具，也逐渐成为人们休闲、锻炼而且环保的首选。现代电动自行车的出现，给人们带来了更多的方便。车速、载重也有了很大的提升。
现代机动车、电动车等交通工具，安全性高低与其动力系统密切相关，电动自行车里程表的设计，本课题主要是对电动自行车电机的转动速度、是否超过其运行范围进行信号的收集并且显示在液晶屏上。
目前国内外测量电机转速的方法很多，按照不同的测速原理方法，有多种不同的测速方法。一般的电机转速测量大多是采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有采用电磁式、电容式等。现实中应用的比较多的是光电式，光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点。光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点使得它的运用范围更加的广泛。
本课题主要利用单片机、光电开关、LCD显示屏等对电动自行车进行安全监控。这需要对单片机、光电开关、以及显示屏的工作原理要进行深入的了解。
1.2 课题的主要任务以及内容
本课题的主要任务是利用单片机、光电开关、LCD液晶显示屏等部件设计一个可设定电机转速上下限，并且可以实时监控显示当前速度的里程表。
本次设计中用到的硬件电路、元件等各部分主要功能等进行说明介绍。首先对单片机的选择、硬件电路的设计、传感器的选择、显示电路的计进行简要的介绍说明，然后再对该自行车的速度里程表的软件设计进行阐述。主要包括数据处理子程序的设计、中断子程序的设计。最后在进行实物的调试，并且对调试的过程中遇到的问题进行了具体说明与分析，并且对本次设计进行了总结。
具体的硬件电路包括12C5A60S2芯片单片机的外部控制电路以及LCD显示电路等。
2.设计方案
本课题设计利用12C5A60S2单片机为处理芯片，利用光电开关将电机的转数转换为电脉冲，进行处理后送入单片机。经过处理芯片的定时以及计数器功能测出总的脉冲数，经过单片机的计算得出结果，再将结果通过LCD显示器显示出来，设计框图如图1-1所示。
图1-1设计框图
2.1单片机的原理及应用介绍
图1-2单片机系统结构
单片机是指集成在一个芯片上的类似计算机的微型计算机，也就是把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、基本输入/输出接口电路。定时器/计数器等部件都安放制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机从而实现微型计算机的基本功能。单片机内部结构示意图如图1-2所示。
在设计中选用的芯片是12C5A60S2单片机。STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期的单片机，它能够高速度运行，消耗功率低，抗干扰性强的新一代8051系列单片机，指令代码完全兼容了传统8051系列单片机，但是它的运行速度比8051系列的要快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换。
STC12C5A60S2芯片带A/D转换的单片机的A/D转换口在P1口，有8路10位高速A/D转换器，速度可达到250KHz（25万次/秒）。其引脚图如图1-3所示。
图1-3单片机引脚图
ALE：地址锁存控制信号。在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址锁存起来，以实现低位地址和数据的分时传送。此外，由于ALE是以晶振1／6的固定频率输出的正脉冲，因此，可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。
：外部程序存储器读选通信号。在读外部ROM时， 有效(低电平)，以实现外部ROM单元的读操作。
：访问程序存储控制信号。当 信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器；当 信号为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。
RST：复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。
XTALl和XTAL2：外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。
GND：地线。VCC：+5V电源。引脚P3的第二功能如图2-4所示。
引脚第二功能信号名称
P3.0RXD串行数据接收
P3.1TXD串行数据接收
P3.2 外部中断0申请
P3.3 外部中断1申请
P3.4T0定时/计数器0的外部输入
P3.5T1定时/计数器1的外部输入
P3.6 外部RAM写选通
P3.7 外部RAM读选通
图1-4 第二功能口介绍图
上电复位后P1口为弱上拉型IO口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换，不须作为A/D使用的口可继续作为IO口使用。?
单片机ADC由多路开关、比较器、逐次比较寄存器、10位DAC、转换结果寄存器以及ADC_CONTER构成。其主要特点如下：
（1）体积小、重量轻；
（2）电源单一、功耗低；
（3）功能强、价格低；
摘 要
随着现代经济的飞速发展，人们的生活水平也在不断的提高了，对于各类生活需求也在不断的在创新、在不断的改进，然而科技得到了飞速的发展的同时，生活消耗所带来的废弃物、污染物也不断的增多。电力等新能源逐渐取代燃料类能源，电动自行车这一新的交通工具也在不断改进。
本课题的设计主要运用了单片机、光电开关来设计的一种电机测速系统。采用光电开关与圆盘产生相对应的脉冲信号，然后利用单片机采样，采集并且记录脉冲信号，对采集的脉冲信号进行计算处理，就可以得到电机的转动速度，通过1602LCD液晶显示屏显示。
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关键字:单片机光电开关1602LCD液晶屏里程表
目录
1.绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题的主要任务以及内容 2
2.设计方案 3
2.1单片机的原理及应用介绍 4
2.2 测速方案设计 6
3.硬件电路的设计 8
3.1 硬件电路总体概述 8
3.2单片机外部电路的设计 10
3.3电机控制电路的设计 10
3.4 数据采集电路的设计 12
3.5液晶显示电路的设计 13
4.软件程序设计 14
4.1总体程序设计 14
4.2数据处理子程序的设计 14
4.3中断子程序的设计 16
4.4液晶显示程序的设计 18
5.调试与分析 22
5.1 电路的调试 22
5.2 调试故障及原因分析 25
总 结 26
参考文献 27
致 谢 28
1.绪论
现代经济在不断的飞速发展，人们的生活水平也在不断的提高了，对于各类生活需求也不断的在创新、在不断的改进，生活消耗所带来的废弃物污染物也在增多，电力等新能源逐渐取代燃料类能源，电动自行车的性能也在不断改进。从一开始的指针式仪表逐渐改向电子式仪表，电子式仪表拥有更高的稳定性、精确性，以往指针式仪表会随着使用年龄而其敏感度准确度逐渐的降低，而电子式仪表在电动自行车上则可以长寿命的使用，其精准度仍然可靠。电动自行车里程表主要对电动自行车的电机运行速度、是否超过其限定转速进行监控显示，甚至有行车安全报警系统以确保驾驶者的安全行驶。
1.1 课题背景
自行车至今已有百年的历史，在人们不断的尝试与研发中，自行车其自身的性能也在不断的改进，舒适度、安全性、适用性等都在不断的改进。
随着人们生活水平的逐渐提高，自行车不再是人们运输、代步的工具，也逐渐成为人们休闲、锻炼而且环保的首选。现代电动自行车的出现，给人们带来了更多的方便。车速、载重也有了很大的提升。
现代机动车、电动车等交通工具，安全性高低与其动力系统密切相关，电动自行车里程表的设计，本课题主要是对电动自行车电机的转动速度、是否超过其运行范围进行信号的收集并且显示在液晶屏上。
目前国内外测量电机转速的方法很多，按照不同的测速原理方法，有多种不同的测速方法。一般的电机转速测量大多是采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有采用电磁式、电容式等。现实中应用的比较多的是光电式，光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点。光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点使得它的运用范围更加的广泛。
本课题主要利用单片机、光电开关、LCD显示屏等对电动自行车进行安全监控。这需要对单片机、光电开关、以及显示屏的工作原理要进行深入的了解。
1.2 课题的主要任务以及内容
本课题的主要任务是利用单片机、光电开关、LCD液晶显示屏等部件设计一个可设定电机转速上下限，并且可以实时监控显示当前速度的里程表。
本次设计中用到的硬件电路、元件等各部分主要功能等进行说明介绍。首先对单片机的选择、硬件电路的设计、传感器的选择、显示电路的计进行简要的介绍说明，然后再对该自行车的速度里程表的软件设计进行阐述。主要包括数据处理子程序的设计、中断子程序的设计。最后在进行实物的调试，并且对调试的过程中遇到的问题进行了具体说明与分析，并且对本次设计进行了总结。
具体的硬件电路包括12C5A60S2芯片单片机的外部控制电路以及LCD显示电路等。
2.设计方案
本课题设计利用12C5A60S2单片机为处理芯片，利用光电开关将电机的转数转换为电脉冲，进行处理后送入单片机。经过处理芯片的定时以及计数器功能测出总的脉冲数，经过单片机的计算得出结果，再将结果通过LCD显示器显示出来，设计框图如图1-1所示。
图1-1设计框图
2.1单片机的原理及应用介绍
图1-2单片机系统结构
单片机是指集成在一个芯片上的类似计算机的微型计算机，也就是把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、基本输入/输出接口电路。定时器/计数器等部件都安放制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机从而实现微型计算机的基本功能。单片机内部结构示意图如图1-2所示。
在设计中选用的芯片是12C5A60S2单片机。STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期的单片机，它能够高速度运行，消耗功率低，抗干扰性强的新一代8051系列单片机，指令代码完全兼容了传统8051系列单片机，但是它的运行速度比8051系列的要快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换。
STC12C5A60S2芯片带A/D转换的单片机的A/D转换口在P1口，有8路10位高速A/D转换器，速度可达到250KHz（25万次/秒）。其引脚图如图1-3所示。
图1-3单片机引脚图
ALE：地址锁存控制信号。在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址锁存起来，以实现低位地址和数据的分时传送。此外，由于ALE是以晶振1／6的固定频率输出的正脉冲，因此，可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。
：外部程序存储器读选通信号。在读外部ROM时， 有效(低电平)，以实现外部ROM单元的读操作。
：访问程序存储控制信号。当 信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器；当 信号为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。
RST：复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。
XTALl和XTAL2：外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。
GND：地线。VCC：+5V电源。引脚P3的第二功能如图2-4所示。
引脚第二功能信号名称
P3.0RXD串行数据接收
P3.1TXD串行数据接收
P3.2 外部中断0申请
P3.3 外部中断1申请
P3.4T0定时/计数器0的外部输入
P3.5T1定时/计数器1的外部输入
P3.6 外部RAM写选通
P3.7 外部RAM读选通
图1-4 第二功能口介绍图
上电复位后P1口为弱上拉型IO口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换，不须作为A/D使用的口可继续作为IO口使用。?
单片机ADC由多路开关、比较器、逐次比较寄存器、10位DAC、转换结果寄存器以及ADC_CONTER构成。其主要特点如下：
（1）体积小、重量轻；
（2）电源单一、功耗低；
（3）功能强、价格低；
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