【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 13 圖 19 霍爾傳感器測(cè)量原理 13 圖 110 LCD 電路圖 14 圖 111 主程序流程圖 15 圖 112 計(jì)算速度里程流程圖 16 圖 113 數(shù)據(jù)傳輸流程圖 17 安徽工程大學(xué) 機(jī)電學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V 表 格 清單 表 11 DS1302 控制字 6 表 12 DS1302 有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器 7 表 13 DS1302 的工作模式寄存器 7 表 14 DS18B20 溫度值格式表 9 表 15 DS18B20 溫度對(duì)照表 9 表 16 RAM 指令表 10 表 17 ROM 指令表 11 表 18 AMPIRE128 64 接口說(shuō)明表 14 安徽工程大學(xué) 機(jī)電學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引 言 眾所周知，自行車 從 發(fā)明及使用到現(xiàn)在已有兩百多年的歷 史，這兩百年間人類在不斷的嘗試與研發(fā)過(guò)程中，將玩具式的木馬車升級(jí) 到今日各式新穎休閑運(yùn)動(dòng)自行車，自行車發(fā)展的目的也是從最早的交通代步的工具轉(zhuǎn)換成休閑娛樂(lè)運(yùn)動(dòng)的選擇。早在 1890 年，荷蘭就修建了世界上第一條自行車專用車道，被世界上公認(rèn) 為自行車王國(guó)。目前中國(guó)是世界上使用自行車人數(shù)最多的國(guó)家，也是適用范圍最廣的國(guó)家。擁有 1 億輛以上的自行車，約占世界自行車總量的四分之一。在目前私人汽車尚未大范圍普及的情況下，自行車仍然是我國(guó)大多數(shù)百姓首選的代步工具， 正由于自行車在我國(guó)以及整個(gè)世界的廣泛使用，使得這一制造業(yè)發(fā)展迅捷，產(chǎn)品也不斷更新?lián)Q代。而在我們國(guó)家的城市里，主要使用這兩類自行車：第一類是傳統(tǒng)式自行車，主要特征是彎曲著的手柄；第二類是山地式自行車，主要特征是一字式手柄。另外，年長(zhǎng)者多用第一類自行車，而年輕者則多喜歡使用第二類自行車。 隨著人們生活水 平的逐漸提高，人們對(duì)于生活質(zhì)量的要求也日益增加，尤其是對(duì)健身的要求。自行車在中國(guó)普遍作為代步工具。而在國(guó)外，自行車卻是一項(xiàng)十分受歡迎的健身運(yùn)動(dòng)。因?yàn)樗鼰o(wú)污染，價(jià)位低廉，老少皆宜。而且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可以充分享受到大自然，對(duì)于忙碌的現(xiàn)代人來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一種較好的放松方 法。在中國(guó)這種情況也在慢慢發(fā)生變化。因此愛(ài)好自行車運(yùn)動(dòng)的人十分需 要一款能測(cè)速的裝置，以知道自己的運(yùn)動(dòng)情況。并根據(jù)外界條件，如溫度，風(fēng)速等進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，已達(dá)到最佳運(yùn)動(dòng)的效果。而對(duì)于自行車運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，最為關(guān)心的莫過(guò)于一段時(shí)間內(nèi)的訓(xùn)練效果。因?yàn)榻叹氁鶕?jù)一 段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練效果進(jìn)行評(píng)估，從而進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整已使運(yùn)動(dòng)員達(dá)到最佳的狀態(tài)。因此需要一種裝置進(jìn)行對(duì)訓(xùn)練中各種參數(shù)的測(cè)定記錄。 此外，由于能源的枯竭以及現(xiàn)今社會(huì)的不斷發(fā)展，人們素質(zhì)的慢慢提升，汽車等耗能產(chǎn)品將會(huì)達(dá)到一個(gè)飽和，這就給自行車的進(jìn)一步普及帶來(lái)機(jī)會(huì)， 本作品就是針對(duì)此而設(shè)計(jì)的。 本設(shè)計(jì)采用了單片機(jī)設(shè)計(jì)的一種體積小，操作簡(jiǎn)單的便攜式自行車測(cè)速儀，它能自動(dòng)的顯示當(dāng)前自行車行走的距離及運(yùn)行的速度。 張炎 ： 基于單片機(jī)的自行車測(cè)速儀電路設(shè)計(jì) 2 第 1 章 緒論 課題研究的目的和意義 中國(guó)人口眾多，還是發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì) 不發(fā)達(dá)制約了大多數(shù)人的消費(fèi)水平，人們使用的交通工具主要還是自行車，它輕巧便捷，使用簡(jiǎn)單，很受人們的喜愛(ài)，同時(shí)也可以作為休閑運(yùn)動(dòng)工具，是人們鍛煉身體的好工具。但隨著時(shí)間的 推移 ，人們追求的是具有更多功能的自行車，它能顯示當(dāng)前車子行駛的速度，里程，行車時(shí)間，最高行駛速度，甚至還有 GPS 全球定位系統(tǒng)。本文就是以這個(gè)作為出發(fā)點(diǎn)，嘗試設(shè)計(jì)一款低成本多功能的測(cè)速儀，旨在解決自行車駕駛者在駕駛時(shí)能夠準(zhǔn)確的知道車子的行駛狀態(tài)，根據(jù)周圍環(huán)境，做出正確的判斷和操作，提高了駕駛的安全性。 另外 自行車運(yùn)動(dòng)需一款測(cè)速裝置，以了解運(yùn)動(dòng)情 況 ,特別是對(duì)于運(yùn)動(dòng)員，他們需要一種能對(duì)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行測(cè)量并記錄的儀器， 通過(guò)記錄的數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)員可以分析自己的訓(xùn)練成績(jī)及訓(xùn)練過(guò)程，根據(jù)分析結(jié)果，可以調(diào)整自己的訓(xùn)練步驟 。根據(jù)外界條件如溫度、風(fēng)速等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，達(dá)到最佳運(yùn)動(dòng)效果。測(cè)速裝置是對(duì)運(yùn)動(dòng)中各種參數(shù)進(jìn)行測(cè)定。現(xiàn)測(cè)速表的設(shè)計(jì)已很多 , 多數(shù)由機(jī)械式或模擬數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，都存在體積大、精度低、不直觀、功耗大、功能少等缺點(diǎn)。本文所述測(cè)速系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn) 的，具有功能多、功耗小、直觀準(zhǔn)確以及可顯示時(shí)間、總里程、溫度 速度等優(yōu)點(diǎn)。 課題的發(fā)展概況 隨 著微型計(jì)算機(jī)可靠性提高和價(jià)格的下降 ， 用單片機(jī)測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速已日趨普遍。我們知道 ， 欲提高測(cè)量精度 ， 必須先測(cè)出準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速 ， 而原先在可控硅調(diào)速電路中采用的測(cè)速發(fā)電機(jī)方式已不能滿足要求 ， 必須采用數(shù)字測(cè)速的方法。轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法很多，根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法主要有 M 法 （ 測(cè)頻法 ） 、 T 法 （ 測(cè)周期法 ） 和 MPT法 （ 頻率周期法 ） ，該系統(tǒng)采用了 M 法 （ 測(cè)頻法 ） 。轉(zhuǎn)速檢測(cè)方式采用霍爾脈沖法測(cè)量轉(zhuǎn)速有兩種簡(jiǎn)單的方式。本文采用頻率法，檢測(cè)的是輸入脈沖數(shù) ， 這種方式又稱頻率法。它測(cè)出一定時(shí)間內(nèi)輸入的脈沖的個(gè)數(shù)。在控制系統(tǒng)中占有非常重要的 地位。對(duì)測(cè)速裝置的要求是分辨能力強(qiáng)、高精度和盡可能短的檢測(cè)時(shí)間。所設(shè)計(jì)的基于霍爾元件的脈沖發(fā)生器要求成本低，構(gòu)造簡(jiǎn)單，性能好。在電氣控制系統(tǒng)中存在著較為惡劣的電磁環(huán)境，因此要求產(chǎn)品本身要具有較強(qiáng)的抗干擾能力。由于需要采用霍爾傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域，如汽車、電機(jī)、手機(jī)和電腦都已經(jīng)采用了該器件，而且這些市場(chǎng)在未來(lái)幾年的增長(zhǎng)較為穩(wěn)定，而其他一些新的應(yīng)用市場(chǎng)又不足以與上述幾個(gè)市場(chǎng)相比，因此霍爾傳感器在全球總的市場(chǎng)容量是較為穩(wěn)定的，每年的增長(zhǎng)率保持在 5%到 10%之間。因?yàn)楦鞣N應(yīng)用電機(jī)的部件、節(jié)氣門(mén)位置的檢測(cè)、各種閥體位置的 檢測(cè)都會(huì)用到霍爾傳感器。而且，在中國(guó)市場(chǎng)中，國(guó)外廠商為了降低成本，陸續(xù)將零部件拿到中國(guó)進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，這也進(jìn)一步提升了中國(guó)市場(chǎng)霍爾傳感器的應(yīng)用量。隨著它在消費(fèi)電子市場(chǎng)上的應(yīng)用越來(lái)越廣，如何控制功耗和成本將是廠商面臨的挑戰(zhàn)。而且，它還面臨生產(chǎn)測(cè)試技術(shù)方面的挑戰(zhàn)。 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在都有生產(chǎn)銷售類似的自行車測(cè)速儀里程表，有些簡(jiǎn)單的產(chǎn)品就是單單只有測(cè)速或里程的功能，比較復(fù)雜的產(chǎn)品除了測(cè)速和里程功能外，還加入了 GPS 全球定位，單詞行車?yán)锍?，平均速度，時(shí)鐘，行車時(shí)間，車輪轉(zhuǎn)數(shù)。未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)可能還加入 MP3 和短信收發(fā)功能，使 得自行車測(cè)速儀更加的人性化，相信會(huì)受到更多人的青睞。 研究的主要內(nèi)容 本課題主要任務(wù)是利用單片機(jī)等部件設(shè)計(jì)的一個(gè)可用 LCD 顯示時(shí)間溫度，行駛里程及速度的自行車測(cè)速儀。本文主要介紹了自行車測(cè)速儀的設(shè)計(jì)思想，電路原理，方案安徽工程大學(xué) 機(jī)電學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 論證以及元件的選擇等內(nèi)容，整體上分為硬件部分和軟件部分設(shè)計(jì)。本文首先扼要的對(duì)該課題的自行車測(cè)速儀設(shè)計(jì)進(jìn)行總體的介紹；繼而具體介紹了自行車測(cè)速儀的硬件設(shè)計(jì)，包括傳感器的選擇，時(shí)鐘芯片的選擇，單片機(jī)的選擇，存儲(chǔ)器的選擇，顯示電路的設(shè)計(jì)，傳輸電路的設(shè)計(jì)等；然后闡述了該自行車測(cè)速儀 的軟件設(shè)計(jì)，包括主程序設(shè)計(jì)，子程序的設(shè)計(jì) ；最后對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)。本設(shè)計(jì)的具體要求如下 : (1) 對(duì)自行車進(jìn)行實(shí)時(shí)速度的測(cè)量 ， 顯示出速度值。 (2) 能測(cè)量出當(dāng)前環(huán)境的溫度，以供使用者決定是否適宜進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。 (3) 顯示行車?yán)锍蹋\(yùn)動(dòng)時(shí)間。 (4) 記錄一段時(shí)間內(nèi)的定時(shí)采樣速度，存入制定單元 ， 通過(guò)與 PC 機(jī)進(jìn)行通訊，將數(shù)據(jù)傳送到 PC 機(jī)中用 軟件 進(jìn)行處理分析 ， 得出運(yùn)動(dòng)或訓(xùn)練的情況。 張炎 ： 基于單片機(jī)的自行車測(cè)速儀電路設(shè)計(jì) 4 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 通過(guò)傳感器對(duì)外部物 理量進(jìn)行測(cè)量，再將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸入單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)所輸入的電信號(hào)進(jìn)行處理，最后輸出顯示，并可以通過(guò)與上位機(jī)通訊將數(shù)據(jù)采集到電腦中。 本設(shè)計(jì)中用到的主要部件包括單片機(jī) AT89S5 DS1302 時(shí)鐘芯片、 DS18B20溫度傳感器 、 A3144 霍爾傳感器 、 MAX232 通信芯片以及 AMPIRE12864LCD 液晶顯示器 [1]。 系統(tǒng)框圖 如圖 11 所示。 圖 11 系統(tǒng)框圖 單片機(jī) AT89S52 AT89S52 硬件結(jié)構(gòu) AT89S52 是美國(guó) Atmel 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器和 256B 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)配置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 AT89S52 單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 AT89S52 單片機(jī)屬于 AT89S51 單片機(jī)的增強(qiáng)型，與 Intel 公司的 80S52 在引腳排列、硬件組成、工作特點(diǎn)和指令系統(tǒng)等方面兼容 [2]。其主要工作特性是： (1) 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器內(nèi)含 8KB 的 Flash 程序存儲(chǔ)器，可擦寫(xiě)壽命為 1000 次 。 (2) 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)含 256 字節(jié)的 RAM。