【正文】 TXD RXDTINTP0P3 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 （CPU）中央處理器是單片機最核心的部分，主要完成運算和控制功能。 單片機與電路的設(shè)計 單片機是指集成在一個芯片上的微型計算機，也就是把組成微型計算機的各種功能部件，包括CPU（Central Processing Unit）、隨機存儲器RAM（Random Access Memory）、只讀存儲器ROM（Readonly Memory）、基本輸入/輸出（Input/Output）接口電路。單片機是本次設(shè)計的核心部件，它是信號從采集到輸出的橋梁，而且肩負計算、定時、信息處理等功能。一個向穩(wěn)定可靠，小而廉價的單片機方向發(fā)展。其中最具代表的磁傳感器就是霍爾傳感器，在自動檢測系統(tǒng)中，利用霍爾傳感器測轉(zhuǎn)數(shù)是一種最基本的測量工作。隨著信息產(chǎn)業(yè)、工業(yè)自動化、醫(yī)療儀器等的飛速發(fā)展和計算機應(yīng)用的普及，需要大量的傳感器將被測或被控的非電信號轉(zhuǎn)換成可與計算機兼容的電信號。傳感器是獲取自然或生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的關(guān)鍵器件，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)和各種設(shè)備不可缺少的信息采集工具。傳感器在人們研究自然現(xiàn)象、規(guī)律以及生產(chǎn)實踐活動中，起著非常重要的作用。： 軟件總體流程圖 第3章 硬件電路的設(shè)計 概述自行車里程/速度計的硬件電路設(shè)計是本次畢業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ)部分，它包括信號的捕獲、放大、整形，單片機的計算處理，數(shù)碼管的實時顯示和單片機外圍基本電路的設(shè)計。數(shù)據(jù)處理子程序是將進入單片機的脈沖信號與實際要顯示值之間有一定的對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)過軟件編程顯示所需要的值。軟件設(shè)計包括主程序、行車過程中里程和速度計算子程序、延時子程序、中斷服務(wù)子程序、顯示子程序等等。即先考慮整體目標，明確整體任務(wù)，然后把整體任務(wù)分成一個個子任務(wù)，子任務(wù)再分成子子任務(wù)，這樣逐層細分，同時分析層次間的關(guān)系與同一層次各任務(wù)間的關(guān)系，最后擬訂出各任務(wù)的細節(jié)。通過軟件控制單片機的功能是單片機的主要特點和優(yōu)點，程序的設(shè)計要考慮合理性和可讀性。所以本設(shè)計采用霍爾元件對里程與速度進行測量，既簡單易行，又經(jīng)濟適用。它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、回轉(zhuǎn)臺、伺服傳動、機器人、雷達、軍事目標測定等需要檢測角度的裝置和設(shè)備中。每當鋁盤隨著后輪旋轉(zhuǎn)的時候，傳感器將向外輸出若干個脈沖。以紅外光電傳感器為例，當有物體擋在紅外光電發(fā)光二極管和高靈敏度的光電晶體管之間時，傳感器將會輸出一個低電平，而當沒有物體擋在中間時則輸出為高電平，從而形成一個脈沖。這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用廣泛[4]。如果在齒輪盤上粘上多粒磁鋼，可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周，獲得多個脈沖輸出。（1）霍爾傳感器霍爾傳感器是對磁敏感的傳感元件，常用于信號采集的有A44E、CS30CS3040等，這類傳感器是一個3端器件，外形與三極管相似，只要接上電源、地，即可工作，通常是集電極開路（OC門）輸出，工作電壓范圍寬，使用非常方便。只要轉(zhuǎn)軸每旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一個或固定的多個脈沖，將脈沖送入單片機中進行計算，即可獲得轉(zhuǎn)速的信息。在使用模擬技術(shù)制作測速表時，常用測速發(fā)電機的方法，即將測速發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸與待測軸相連，測速發(fā)電機的電壓高低反映了轉(zhuǎn)速的高低。測速是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的問題，學(xué)會使用單片機技術(shù)設(shè)計測速儀表具有很重要的意義?；魻柧€性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高。其中最具代表的磁傳感器就是霍爾傳感器，在自動檢測系統(tǒng)中，利用霍爾傳感器測轉(zhuǎn)數(shù)是一種最基本的測量工作。隨著信息產(chǎn)業(yè)、工業(yè)自動化、醫(yī)療儀器等的飛速發(fā)展和計算機應(yīng)用的普及，需要大量的傳感器將被測或被控的非電信號轉(zhuǎn)換成可與計算機兼容的電信號。傳感器是獲取自然或生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的關(guān)鍵器件，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)和各種設(shè)備不可缺少的信息采集工具。第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計 總體方案本設(shè)計的系統(tǒng)采用STC89C52芯片，用霍爾元件將車輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電脈沖，經(jīng)過處理后送入單片機。3. 對數(shù)據(jù)進行處理，要求用LCD顯示里程總數(shù)、即時速度、騎車者消耗的卡路里值。2. 對脈沖信號進行計數(shù)。再通過一定的計算公式得出騎車者消耗的卡路里值。每次中斷代表車輪轉(zhuǎn)動一圈，中斷數(shù)n與輪圈的周長L的乘積為里程值。經(jīng)綜合分析，本設(shè)計中取m=1。本設(shè)計采用STC89C52單片機作控制，利用霍爾元件等器件設(shè)計一個可用LED數(shù)碼管顯示當前自行車行駛的距離及速度并具有顯示騎車者消耗熱量功能的自行車健身系統(tǒng)，使其作為自行車的一種輔助工具，讓自行車的功用更強大，給人們帶來更多的方便[1]。因此，本次設(shè)計的目的是：在自行車上，利用STC89C52系列單片機設(shè)計一種全數(shù)字化的自行車里程速度計，并從提高測量精度的角度出發(fā)，分析討論其產(chǎn)生誤差的可能原因，為今后的實際使用提供參考。隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，使得全數(shù)字測試儀越來越普及，其轉(zhuǎn)速測試儀也可以全數(shù)字化處理。 研究目的與研究方法轉(zhuǎn)速的測量方法很多，而模擬量的采集和模擬量處理一直是轉(zhuǎn)速測量的主要方法。我的設(shè)計正滿足了這個需求。因此，人們希望自行車的功用更強大，能給人們帶來更多的方便。時至今日，自行車已成為全世界人們使用最多，最簡單，最實用的交通工具。1888年英國人鄧洛普用橡膠制造出內(nèi)胎，用皮革制造出外胎，以次作為自行車的充氣輪胎。同年，麥克米倫又將木制自行車改為鐵制自行車。1817年德國人德雷斯在自行車上裝了方向舵，使其能改變行使方向。它只有兩個輪子而沒有傳動裝置，人騎在上面，需用兩腳蹬地驅(qū)車向前滾動。我國也是自行車大國。仿真部分是整個設(shè)計的重要一環(huán)，也是設(shè)計能否實現(xiàn)的關(guān)鍵。具體的硬件電路包括STC89C52單片機的外圍電路以及LCD顯示電路等。亮點在于它能夠計算并顯示出騎車者消耗的熱量，單位為焦耳。自行車里程速度表作為自行車的一大輔助工具也正是隨著這個要求而迅速發(fā)展的，其功能也逐漸從單一的里程顯示發(fā)展到速度、時間顯示，甚至有的還具有測量騎車人的心跳、顯示騎車人熱量消耗等功能。隨著居民生活水平的不斷提高，自行車不再僅僅是普通的運輸、代步的工具，而是成為人們娛樂、休閑、鍛煉的首選。目前，單片機的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟與人們生活中的各個領(lǐng)域。該系統(tǒng)硬件電路簡單，子程序具有通用性，完全符合設(shè)計要求。硬件部分利用霍爾元件將自行車每轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)傳入單片機系統(tǒng)，然后單片機系統(tǒng)將信號經(jīng)過處理送顯示。采用 24C02 實現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時候保存里程信息，并能將自行車的里程數(shù)及速度用LCD實時顯示。本論文主要闡述一種基于霍爾元件的自行車健身系統(tǒng)的設(shè)計。本人簽名： 年 月 日基于單片機的自行車健身系統(tǒng)的設(shè)計XXXX專業(yè) X班 學(xué)號X指導(dǎo)教師 X講師 摘 要 隨著居民生活水平的不斷提高，自行車不再僅僅是普通的運輸、代步的工具，而是成為人們娛樂、休閑、鍛煉的首選。與我一同完成畢業(yè)設(shè)計（論文）的同學(xué)對本課題所做的任何貢獻均已在文中做了明確的說明并表示了謝意。畢業(yè)設(shè)計（論文）基于單片機的自行車健身系統(tǒng)的設(shè)計誠信申明本人申明：我所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計（論文）是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下對四年專業(yè)知識而進行的研究工作及全面的總結(jié)。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中創(chuàng)新處不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得XX大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而已經(jīng)使用過的材料。若有不實之處，本人承擔一切相關(guān)責任。自行車里程/速度計能夠滿足人們最基本的需求，讓人們能清楚地知道當前的速度、里程等物理量。以 STC89C52 單片機為核心，A44E 霍爾傳感器測轉(zhuǎn)數(shù)，實現(xiàn)對自行車里程/速度的測量統(tǒng)計，并通過公式計算出騎車者消耗的卡路里數(shù)，單位采用cal。文章詳細介紹了自行車健身系統(tǒng)的硬件電路和軟件設(shè)計。軟件部分用C語言進行編程，采用模塊化設(shè)計思想。 關(guān)鍵詞：里程/速度 霍爾元件 單片機 LCD顯示Design of Bicycle Fitness System Based on MCUAbstract With the developing of people’s life, the bicycle is not only the universal tool of transportation and substitute for walking, but bees the first choice of entertainmenting and exercising. The bicycle mileage/speed can fulfill the basic need of people’s life, so that they can learn the speed and the mileage of the bicycle. In these paper, the bicycle mileage/speed design based on the Hall element is elaborated. By STC89C52 as kernel, using A44E Hall element to measure revolution, the measure and statistic are achieved. The range informations are saved by 24C02 when the power is off, the bicycle speed can be displayed on LCD. In this article, the hardware circuit and software design of bicycle mileage/speed instrument are introduced in detail. About the hardware, the pulse number is transmitted of one cycle of the bicycle into Single Chip Microputer system. Then the signal processed by Single Chip Microputer system is sent to display scream. About the software, in assemble language, the program is designed in the mode of modules. The system has simple hardware, mon subprogram, and meet the demand of design. Key words: Mileage / Speed Hall Element Single Chip Microputer LCD 目 錄 前 言 1第1章 緒論 1 選題背景 2 研究目的與研究方法 2第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計 4 總體方案 4 方案的確定 6 自行車健身系統(tǒng)軟件方案的設(shè)計 6第3章 硬件電路的設(shè)計 8 概述 8 單片機與電路的設(shè)計 8 傳感器及其測量系統(tǒng) 19 其它器件的介紹 21第4章 軟件程序的設(shè)計 25 概述 25 總體程序的設(shè)計 25 中斷子程序的設(shè)計 26 數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計 28 顯示子程序的設(shè)計 29第5章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 31 自行車健身系統(tǒng)的仿真 31 自行車健身系統(tǒng)的調(diào)試 32 調(diào)試故障及原因分析 34結(jié) 論 36附 錄一 37附 錄二 38附 錄三 39附 錄四 41參考文獻 46致 謝 4747 前 言單片機自20世紀70年代問世以來，作為