北京工业大学
课程设计报告
学院电控学院专业通信工程
班级090241 组号__________________________ 题目数电：自行车里程表模电：测量放大器
姓名张鹏程学号09024122
指导老师谭燕宁
成绩____________________________
2011年5月29日
目录
第一部分：自行车里程表
一、设计题目-----------------------------------------2
二、设计技术指标及设计要求---------------------------2
三、设计方案的选择及比较-----------------------------3
四、选定电路工作原理和工作过程-----------------------4
五、各单元电路工作原理、波形分析、参数计算-----------4
六、调试过程-----------------------------------------8
1、整体电路的调试-----------------------------------8
七、附录---------------------------------------------10
1、系统工作的电路原理图-----------------------------10
2、芯片图及功能表-----------------------------------13
3、所有电子元件清单---------------------------------16
4、参考书及参考资料---------------------------------17
八、设计总结收获-------------------------------------17
第二部分：测量放大器
一、设计题目-----------------------------------------19
二、设计技术指标及设计要求---------------------------19
三、设计方案的选择及比较-----------------------------2
四、选定电路工作原理和工作过程-----------------------3
五、各单元电路工作原理、波形分析、参数计算-----------3
六、调试过程-----------------------------------------6
1、各单元电路的调试---------------------------------7
2、整体电路的调试-----------------------------------8
七、附录---------------------------------------------9
1、系统工作的电路原理图-----------------------------9
2、电路中相关点的电路波形图-------------------------10
3、测试数据-----------------------------------------10
4、芯片图及功能表-----------------------------------11
5、所有电子元件清单---------------------------------16
6、参考书及参考资料---------------------------------19
八、设计总结收获-------------------------------------20
一、设计题目
自行车里程表（数字类）
二．设计技术指标及设计要求
(一)设计任务
设计、制作一个根据车轮周长、辐条数等参数来记录行驶里程的简易里程表。要求具有可调整的手段，以适应不同的车型。
(二)设计要求
1.显示数字为3位，精度为0.1公里，即（00.0—99.9公里）。
2.数码管要有小数点显示，即个位与十分位之间的小数点要亮起来。
3.要标明你所设计的条件（轮周长、辐条数等）,给出根据条件不同进行调整的方法。
4．结构简单、所用芯片尽量少、成本低、易于制作。
5.所用芯片与元器件尽量在参考元器件范围内选择(实验室没有的自行解决).
6.要制作一个模拟的（或真实的）测试模型，以便进行实际的测试。尽量做到结构合理、可靠，结构设计要作为考核的重要部分。
(三) 发挥部分
从实用的角度考虑，尝试加上你认为可以完善、改进的功能（如节电功能、显示清零等）。
（四）参考元器件和芯片
CD40106 ; CD4518 (或CD4017 、74LS161等) ; 74LS21、74LS08、CD4011(或74LS00) ; CD4553、CD4543 ; 共阴（共阳）数码管、NPN(PNP)开关管、红外光电传感器等；其他电容、电阻若干。
（五）设计框架
电子里程表主要由红外传感器、脉冲整形、轮辐计数器、门电路、0.1公里计数器、译码驱动器等组成。如图3所示。
三、设计方案的选择和比较
当我们拿到这个题目后，我们小组对实验框图进行了大致的分析，将整个系统分成三部分处理，即脉冲的产生及获得，计数，最终译码与数据显示。
询问老师后，我们知道这个实验设计采用了红外光电传感器，进行非接触式检测。当有物体挡在红外光电发光二极管和高灵敏度的光电晶体管之间时，传感器将会输出一个低电平，而当没有物体挡在中间时则输出为高电平，从而形成一个脉冲。
但是我们没有选择使用实际电路来测量实验，因为其设计比较麻烦，对红外波光电传感器信号的整形较为复杂，因此放弃实际电路测量。取而代之的给予不同频率的脉冲函数，令其作为输入信号，并由后续的电路进行计数以及显示，从而完成实验。
首先，使用数电箱上的脉冲信号，产生出基本的计数脉冲，从而得到标准脉冲。其次，我们须测量出车轮的周长以及车轮转动一周红外传感器感应到的辐条数，从而计算出每走0.1公里要有多少根辐条通过传感器，确定出要用到的进制。即：设车轮直径为7.5厘米，车轮每走一圈包括九根辐条，经计算我们得出车轮每走0.1公里，有3800根辐条经过。也就是说每当传感器感应到3800根辐条时系统应记0.1公里，计数器自动清零，周而复始从而达到计数的目的。最后要说到的是数码管，我们所使用的数码管需要连接译码驱动，最终显示出三位数字，即从00.0——99.9。此外我们还设计了整体清零的功能，即整体归零，重新计数。
由于实验室的芯片种类有限，谭老师鼓励我们用实验室所提供的的器件，而不是一味的寻求简易电路，也许复杂的电路更能锻炼我们的思维和动手能力。本着这种思想我们选择了芯片CD4553、CD4543和一个三位共阴数码管构成里程计数和显示部分。
由于数电课上，我们主要学习了74LS160作为计数器芯片进行计数的方法，因此一开始我们想用三片74LS160来实现计数功能,这样设计思路比较简单，而且容易设计，重新复习一下之前的知识便可得到该实验的计数部分，可当我们上网查找其他的方案时，发现CD4553充当计数器后能使0.1公里计数器电路得到大大的简化。因为CD4553本身就是一个1000进制的计数器，并且具有分段输出功能，因而只需用一片CD4543与之连接便可驱
动数码管，而刚才的方案需要3片74LS160和3片CD4543相连才能构成完整的数码管驱动电路。所以最后从简化电路，少用芯片的要求出发，我们改进为使用一片CD4553和一片CD4543构成0.1公里计数电路和译码驱动电路。
选择以上方案，是考虑到系统结构、系统所需用到的芯片、以及是否易于制作等问题。同时，我们也尽可能的减少所使用的芯片数量，节省成本。
四、选定电路工作原理和工作过程
首先，由数电箱上得到脉冲信号（可调频率和固定频率均可），把该信号作为输入信号进入CD4518的CLK,由两片CD4518和74LS21、74LS00组成计数电路，由之前计算的过3800计数之后通过0.1公里的规则，规定输出信号，再将得到的信号输入到CD4553译码器，译码后的结果输入到CD4543译码驱动器，将4输入变为7输出，到达共阴数码管，从而显示最终结果。
五、各单元电路工作原理、波形分析、参数计算
1、脉冲的产生及获得
由于没有使用实际电路进行脉冲计数，因此脉冲的产生直接由数电箱的脉冲信号得到。并将该脉冲信号输入到CD4518的第一个时钟端，使其进行计数。
2、计数电路
这部分电路要用到的器件为两片CD4518、74LS21、74LS00。
我们采用两片双十进制的CD4518，根据管脚图和工作原理图，我们知道了CD4518的基本工作原理。它是一个同步加数器，在一个封装中有两个加数器，每个加数器都可实现二/十进制互换，其功能管脚为1——7和9——15。该计数器是单脉冲输入（1或2，9或10），4路BCD码输出（3到6，11到14）。
从其真值表得知，CD4518由两个时钟输入端：enable和clock ,若用时钟上升沿触发，则脉冲从CP(clock)端输入，此时EN端接高电平。若应用时钟的下降沿触发，则脉冲从EN端输入，此时CP端接低电平。不只如此，CD4518清零端为高电平有效，所以在不清零时，应接低电平。满足这些之后，CD4518便能实现计数功能。
可利用如图解法将CD4518转变成四位十进制计数器。从CD4518的下图可看出，第一片计数器用的是时钟上升沿触发，由cp端输入脉冲。由于CD4518没有进位端，所以应充分利用EN端，下图中其他三片均利用第四位输出与EN端相连，作为信号输入端，接到EN端说明用下降延触发，CD4518计数是十进制的，所以用输出的第四位整好能体现出它在从9到0时从高电位到低电位，得以实现进位功能。
此外，应将事先计算好的进制数3800按顺序分别从四个十进制计数器中连出，并利用74LS21与门将其联在一起，在将74LS21的输出反馈给两片CD4518的四个十进制计数器的清零端中，从而实现每记过3800个脉冲CD4518就重新计数。因为CD4553时低电平触发的，所以应另外将输出信号进行费的运算，因为没有提供非门，所以我们用74LS08与非门代替。具体就是将二输入的与非门的一个输入接高电平。这样就实现了非的运算。再由与非门74LS00将结果输送给CD4553，使其工作。如下图
3、译码与数据显示
这部分电路中要用到的器件为：CD4553、CD4543、三位一体的数码管、三个1千欧的电阻、七个500欧的电阻、三个9014型晶体管、1000PF的电容一个。
CD4553为三位BCD译码器，共15个管脚。CD4553的功能管脚为1—7和9—15，1(DS1)、2(DS2)、15(DS3)管脚分别作为三位一体的数码管的小数位、个位、十位。实验中这三个管脚应分别与一定阻值的电阻相连后，再分别与三极管的基级b相连，最终有三级管与数码管的驱动端相连。在本实验中，我们选用的是三位一体、共阴级的数码管，并且选用500欧的电阻作为保护电阻。由于是共阴级的数码管，所以我们须将三个三极管的发射级c一起与低电平相连。之后将三个三极管的发射极e与数码管的驱动段连接在一起。
3（CLB）、4（CLA）在实验中应连接1000PF的电容。5（Q3)、6（Q2)、7（Q1）、9（Q0)为输出管脚。由于我们使用的是共阳性数码管，所以10（LE）、11（DIS）、13（MR）接地。脉冲信号应从12（CLK）中输入。
由CD4553接收到来自74LS00的脉冲信号，将信号变化转换，输出给CD4543的2（Q3）、3（Q2）、4（Q4）、5（Q0）管脚。
CD4543为CMOS BCD—TO—SEVEN SEGMENT 驱动译码器。其最重要的功能就是将4输入转化成七输出，从而给数码管输出信息，使其显示出正确数字。CD4543的一管脚（LD）为制数端本实验中接高电平。7管脚为清零端，高电平有效，本实验中应接低电平。6管脚位PHASE，本实验中我们使用的是共阳性数码管。值得注意的是，CD4543的输入管脚2、3、4、5并不是按顺序排列的，而是5位最低位，之后依次为3为第二位，2位第三位，4位最高位。9至15管脚为输出端。
CD4543进行译码驱动数码管，最终显示出车轮模型所走过的公里数。
此图为CD4553
本试验使用的是三位一体的共阴数码管，数码管的12为小数位、9个位、8十位，这三个管脚分别为三个数码管的驱动。3号管脚为小数点控制端，给出高电平小数点亮。在本实验中我们从cd4553的1（DS1)端接出电平，经过74LS00非门，再连接到数码管的3号管脚，以此驱动小数点位。其他各管脚分别控制数字的一个段，即11控制a，10控制f，7控制b，5控制g,4控制c, 2控制d,1控制e，在工作时，数码管的7号管脚悬空。
我们用的CD4543驱动数码管，它既可以驱动共阴又可以驱动共阳。老师给我们提供的三极管是9014(NPN),我们选择了共阳接法，我们将三极管的基极与CD4553通过电阻相连，集电极与数码管相连，发射极接电源。用了三个三极管分别控制数码管的个、十、百位。然后就是将CD4543中控制数码管的a-f接好。因为我们选的是共阳接法所以CD4543的7号管脚要接地。最后就是小数点的处理，我们把CD4553中控制个位的输出端接到数码管的控制小数点的管脚上就可以实现小数点的实现。
下图为实物连接图：
六、调试过程
在经过了一轮又一轮的思考，以及对各部分电路的分析总结，我们对整个系统有了较全面的规划。
第一步：进行EDA仿真，由于EDA为我们提供了很好的实验条件，避免乐由于面包板，导线和芯片的接触问题而产生的错误。我们可以将想法轻而易举进行验证，修改，但是再仿真过程中，也要注意连线问题，不能出现不应出现的交点，在EDA仿真实验阶段，由于仿真软件并未提供CD4553芯片，这给我们的实验带来很大不便，因此我们只将轮辐计数器部分进行仿真实验。但是由于3820的计数器仿真起来很慢，所以我们改变了计数器的大小，但并不影响我们对电路图的检验。
第二步：布线，首先我们要考虑到的是怎么布线，要让整个面包板看起来整洁，美观。要做到线与线不重叠，线与线不交叉。
第三步：连接数电试验箱上的数码管，调试计数器，看三点，1数码管是否正常进位，2计数器的进制是否正确，轮辐脉冲可用固定脉冲代替。3 看小数点位是否可以正常显示。
第四步：测试共阴数码管的显示。由于用EDA无法仿真这部分电路，所以要对其电路的正确性进行检验，比如小数点点亮。
调试过程中的问题
当我们正准备绘制电路图，并利用EDA进行仿真时，突然发现Multisim中
根本没有我们要用到的CD4553以及CD4543。在经过一番查找资料后，我们基本了解了CD4553的内部结构，于是我们选用了用三片74LS160来代替CD4553。好不容易才整好了用什么来替代CD4553,我们要用的数码管在EDA仿真里也没有，我们只能用不用驱动的数码管来代替，这样就使我们对CD4543的使用时要点减少了。就这样我们把仿真图做出来。
第一次测试的时候数码管显示000，这让我们很不解，于是就从头开始检查电路，发现接线没问题。无奈我们只好从前到后查信号，发现信号的进入也没问题。于是我们把问题点放到数码管上。在网上查了一番资料，又与其他组同学进行了交流，我们改变了数码管的驱动电阻，把其变小到500欧姆，然后还是有问题，结果是因为我们把三极管搞错了，需要的是9014，而不是9012，经过一番折腾之后，数终于出来了。可是，他却有时候走，有时候不走，于是我们宋江雪又重新开始查线路，最后终于发现有个地方有时候短接，解决这个问题之后，我们的电路终于可以正常显示了。
七、附录
1、系统工作的电路原理图
EDA仿真图
原理图
实物图
2、芯片图及功能表
1、CD40106 施密特
CD40106是用于脉冲整形的芯片，它的管脚1、3、5、9、11、13分别为输入，管脚2、4、6、8、10、11为输出。我们在实验中只用1、2号管脚，有红外感应器过的的脉冲由1号管脚输入，经过整形的脉冲由2号管脚输出。
2、CD4518双十计数器
CD4518是双十计数器，它能最大计到99，1、9号管脚为时钟输入，2、10为使能端，选择不同端使其工作有不同的要求，用时钟端则是上升延触发，使用使能端则是下降延触发。3-7、11-14管脚为输出端。7、14管脚为清零端。
3、CD4543
CD4543是数码管驱动器，它既可以驱动共阴又可以驱动共阳数码管，但共阴和共阳的接法不一样。9-15管脚对应着数码管的a-g段的显示。7号管脚是共阴共阳的区分，共阳接高，共阴接地。2-5号管脚接CD4553的输出。
4、CD4553
CD4553也是一个计数器，当有脉冲输入它的10、12号管脚时，它就开始计数，5-9为输出端，13管脚为清零端，高电平有效。
1、2、15管脚分别控制数码管的个位、十位、百位。14管脚为进位输出端，当驱动六位数码管时才能用到。使用时3、4间接电容。11管脚接地。
3、所有电子元件清单
CD40106一片、CD4518两片、CD4543一片、CD4553一片、74LS21一片、74LS00一片、共阳数码管一个、1000欧电阻三个、500欧电阻七个、1000PF电容一个、9012（NPN）三极管三个。
4、参考书及参考资料
（一）、清华大学电子学教研组编，阎石主编，《数字电子技术基础（第四版）》，北京：高等教育出版社，1998
（二）、https://www.doczj.com/doc/e32028493.html,/百度文库
（三）、杨欣，王玉凤，刘湘黔编著，《电子设计从零开始》，清华大学出版社，2005
八、设计总结收获
课设实验是既锻炼脑力又锻炼动手能力的过程。一开始拿到这个课设的时候，我和同组人是一头雾水，完全没有一点思路。幸好，谭老师在做实验之前，把每个实验基本实现原理都做了一下简单介绍，才能让我们对这个实验有一点思路。有了整体思路还是做不了实验的，必须有具体的实验思路，比如实验各个模块的设计以及功能，如何实现等等。我先是去网
上查找资料，看有没有类似的里程表的设计框图。查看了之后，发现很多内容都相似，于是我研究其实现的原理是什么，如何能做到准确计数。看了一番之后，对实验整体情况有了详细的了解。于是去图书馆查找相关的资料，比如《电子设计从零开始》这本书，让我知道了很多关于课设需要的知识和应该注意的地方，以及一些做课设的技巧，还有一些实验手册，对不同芯片的具体参数有详细的介绍。这些都是课设成功的重要组成部分。我开始动手做课设时，发现虽然对所有的器件都很明白了，但是我无法动手做。
因为以前学的都是理论知识，而做课设是将理论运用到实际中来，由于没有经验，还是一头雾水。准备去问谭老师，但又想到老师在课设开始之前就强调过遇到问题要多自己想，不要轻易地就问，这样的话学习的效果就不会很好的。经过我的反复思考后，我找到我们这个专业的学长，向他们请教，让他们告诉我该如何动手做，在准备过程中要考虑什么问题，在这样充分准备后，我便开始动手做课设了。
我想课设的第一步就是画出实验原理图，设计好实验电路图是课设的关键。俗话说：好的开始是成功的一半。这里也一样，有了原理图才能进行后续的课程设计。我们选择设计电路图的方法就是用Multisim进行EDA仿真。
这个过程是十分艰苦的，一切都是从零开始，而且仿真的时候有好多需要的元器件都没有，我们只能分析之前芯片的功能，选择用其他芯片代替。
功夫不负有心人，我们终于把电路图设计好了，并且可以正常仿真。根据这个仿真的电路图，我们又画了一份实验原理图，这个原理图是用的我们需要的芯片，以及这些芯片的接法。
根据这个电路图，我们找谭老师拿芯片、电阻和导线。接下来就是接线的工作了。接线是个难点，一要美观，二要不搭线，三还要各个功能可以完美实现。插线不但需要有一个整体的全局观，更重要的是要有足够的耐心。在插线过程中锻炼了我的整体协调能力同时锻炼了我的动手能力。
当插完所有的线时，需要进行的就是调试，在我们插完线后进行第一次调试时，结果出乎意料，数码管显示都为000，不论怎么调节脉冲频率，数码管也不动。我们当时一头雾水，不知道该如何是好，后来和其他组同学商量后，发现我们的三极管用错了，共阴数码管应该用9014，而我们选用
的是9012，换了之后，数开始显示了，但是小数点一直也不显示。无奈，我们之后从头开始插线路，发现没问题，最后我决定换个数码管试试，结果就出来了。原来是数码管的问题。
从开始又查了一遍电路，确保没问题后，送入输入信号，当我们看到数码管开始跳数的时候开心极了。调节频率，数跳的幅度也发生变化。经过这些事后，我发现，要多多找找自己的原因，很多时候是自己粗心造成的，就比如那个三极管，如果不是粗心，也不会用错。而且还要多听听别人的意见，一直坚持自己想法的人是不会提高的。要学会独立思考，只有这样才能知道问题到底出现在什么地方，才能第一时间解决问题。而不是遇到问题就问别人或者老师，这样的话，永远都要依赖别人。
通过这次的课设，我还得到了一个很大的收获，就是团队的协作能力，如何在一个团队中将每个人的力量都发挥出来，是很重要的。因为这次我们是两个人一个小组，如何协调，如何在做课设的过程中使两个人能够很好的配合，也是很重要的。我们在插板时就是两个人进行了很好的分工，一个人准备线，一个人进行插板，这样就能保证能够快速的进行了。
课设结束了，我们的实验也成功的验收，但是在实验过程中，我们也收获了许多东西。这些是课堂上学不到的，只有亲身去体验这件事，才能明白。通过这次课设，我们对实验知识有了更深刻的了解，从理论学习到实际应用，每个过程都是辛苦的，但却充满了快乐，当实验出来的那一刻，那种喜悦不能言表。我也很珍惜这次实验机会。
一、设计题目
测量放大器（模拟类）
二．设计技术指标与设计要求
(一)、设计任务
使用运算放大器设计一套用于交流信号放大器的模块。
（二）、基本要求
第一部分：信号变换放大器
设计并制作一个信号变换放大器，参见下图。将函数发生器单端输出的正弦电压信号不失真地转换为双端输出信号，以此作为差动放大器的输入信号。
第二部分：差动放大器
设计、制作一个测量用差动放大器，参见下图。输入信号VI取自桥式测量电路的输出。当R1＝R2＝R3＝R4时，VI＝0。R2改变时，产生VI ≠0的电压信号。
设计要求：
1、差模电压放大倍数 AVD＝1～500，可手动调节；
2、最大输出电压为±10V，非线性误差 < 0.5％；
3、在输入共模电压+7.5V～－7.5V范围内，共模抑制比KCMR >105 ；
4、在AVD＝500时，输出端噪声电压的峰－峰值小于1V；
专业方向模块综合设计 课题：电动车速度测量显示仪 班级测控1082 学生姓名马秀梅学号 1081203212 指导教师张青春李洪海 淮阴工学院电子与电气工程学院
一、设计内容及要求 1．检测并显示电动自行车实时速度 2．检测、显示并累计电动自行车行驶里程 3．技术参数 a电动车最高速度： 50km/h b电动车轮胎直径： 14英寸 c电动车电池电压： 24V d检测精度：±1% e显示： 8位LED 4．设计要求 （1）电路图 （2）程序清单 （3）运行结果 二、方案设计与讨论 1．速度测量原理 测量一定时间间隔T内自行车转过的圈数Q。假设车轮的周长为L，则速度V=Q*L/T 2．开关型霍尔传感器 霍尔传感器是利用霍尔效应把磁输入信号转换成电信号的器件。把开关型霍尔传感器安装在自行车贴近车轮的支架上，磁钢安装在辐条上，当磁钢靠近霍尔传感器的时候，传感器输出一个无抖动的低电平，单片机根据此信号可计算里程、速度等。霍尔
传感器的优点是稳定和安装简易，缺点是成本较高。 本设计采用开关型霍尔传感器，但由于实验室设计所限，实际测速时并未采用，而是直接从信号发生器中产生低频脉冲代替霍尔传感器向单片机输入脉冲信号，从而显示相应的速度。 3．LED八段数码管显示 8位LED显示。其中低3位显示速度，要求保留1位小数。高5位显示里程，同样要求保留1位小数。速度即时显示，最大显示位35.0，里程每走100米计数一次，最高显示9999.9。 三、系统概述及工作原理 1．本系统由信号预处理电路、单片机８０５１Ｆ４１０、系统化ＬＥＤ显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形、对待测信号进行放大的目的是降低对待侧信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机相连的ＴＴＬ信号；通过单片机的设置可使内部定时器Ｔ０对脉冲输入引脚进行控制，这样能精确地算出加到引脚的单位时间内检测到的脉冲数；设计中速度显示采用ＬＥＤ模块，通过速度换算得来的里程数采用Ｉ２Ｃ总线并通过Ｅ２ＰＲＯＭ来存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。
几个世纪以来，机械式里程表一直兢兢业业地统计着里程。虽然它们即将面临淘汰，但相信您仍会为其神奇的构造而惊奇。机械式里程表实质上就是一个具有精确传动比的齿轮传动链。 上图中里程表的齿轮比为1690:1。这意味着，该里程表的输入轴要转1690圈，才能使它记录1公里。 这种里程表正逐渐被电子里程表所取代，电子里程表可提供更多功能且价格更低，但缺少机械式里程表那种神奇的魅力。在本文中，我们将带您到机械式里程表的内部去看一看，并顺便聊聊电子里程表的工作原理。 机械式里程表通过一个由上紧的弹簧制成的柔性线缆驱动。该线缆环绕在金属保护管内，该管的外面覆有橡胶套。在自行车上，相对于自行车车轮转动的小轮会转动该线缆，里程表的齿数比必须按照这个小轮的大小进行校准。在汽车上，齿轮负责接合变速器的输出轴，进而转动该线缆。柔性线缆蜿蜒上行至仪表板，在那里连接到里程表的输入轴。 该里程表使用一组（三个）蜗轮来实现里程表1690:1的齿轮比。输入轴驱动第一个蜗杆，蜗杆驱动另一个齿轮。蜗杆每转一圈只会使该齿轮转动一个齿。该齿轮继续驱动另一个蜗杆，该蜗杆驱动下一个齿轮，该齿轮又驱动最后一个蜗杆，进而驱动最后的齿轮。最后的齿轮与精度为1/10公里的指示器相连。 此图显示了蜗轮减速的情况
最后一个蜗轮的输出将驱动一个轴，后者使精度为1/10公里的指示器发生转动。 然后，每个转盘将由其前一个转盘上的销钉通过一个较小的辅助齿轮（白色）转动。
每个指示器都在一侧伸出一行销钉，而另一侧有两个销钉。当这两个销钉绕着白色塑料齿轮转动时，其中一个轮齿会落入这两个销钉之间并随指示器一起转动，直至销钉通过。该齿轮还与下一个较大指示器上的某个销钉相接合，将其转动1/10圈。 在白色轮上的3和4之间，有两个销钉。每转动一次，白色齿轮上的某个轮齿就会落入这两个销钉之间一次，从而 使得相邻黑色齿轮转动十分之一圈。 现在您就会明白了，当里程表“翻过”很多位数字（假设从19999翻到20000公里）时，为什么读数最左侧的2可能没有与其他位对齐。白色辅助齿轮中的微小摆动使所有位无法精确对齐。通常，读数在达到21000公里时才能使它们再次对齐。 您还会发现，类似这样的机械式里程表是可反转的。当您倒车时，里程表的计数会倒退——它只是一个齿轮传动链。在电影《春天不是读书天》（Ferris Bueller's Day Off）中，有个场景是他们把汽车抬起来并让车轮倒转。另一个伎俩是将里程表的柔性线缆接到一个钻头上并反向转动以回调里程。 其实其原理很简单，因为汽车车轮的直径已知，车轮的圆周长便是恒定不变的。由此可以计算出每走一里路车轮要转多少圈，这个数也是恒定不变的。因此只要能够自动把车轮的转数积累下来，然后除以每一里路对应的转数就可以得到行驶的里程了。这样简单的原理古人就已经发现，并且开始使用了。“记里鼓车”就是这样的装置，它是利用上述原理，再加上巧妙的机构使得车轮每转一定圈数就自动敲一下鼓，此时只要有专人把它记下了，就可以得到所走里程。此装置十分巧妙无论白天、黑夜均可使用，而且盲人也可使用，体现出了我国古代劳动人民的聪明才智。不过，如果车上没有人默记鼓声数目的话，单靠记里鼓车本身还不能累计一共走了多少里。而且车停下来之后谁也不知道这车曾经走过多少里路，这是美中不足之处。
现在汽车上的里程表可就不一样了，它克服了“记里鼓车”的不足之处，既能告诉你这次走了多少公里，也能记忆自从出厂以来一共走了多
汽车车速里程表设计指南
目次 1范围 (1) 2规范性引用文件 (1) 3设计流程 (2) 3.1 车速里程表的定义及实现方式 (2) 3.1.1 磁感应式 (2) 3.1.2 线圈式 (2) 3.1.3 步进电机式 (3) 3.1.4 液晶式 (3) 3.2 步进电机的选型和主要参数 (4) 3.3液晶屏选型及主要参数 (5) 3.4组合仪表步进电机的软硬件设计 (5) 3.5 液晶屏的软硬件设计 (6) 3.6 车速里程表的机械设计 (7) 3.7 法规校核 (8) 3.7.1 国内标准 (8) 3.7.2 欧盟标准 (8) 3.7.3 美国标准 (9)
前言 为满足公司车用组合仪表车速里程表的设计开发工作，保证其设计的准确性和统一性，特制定本设计指南。
汽车车速里程表设计指南 1 范围 本指南规定了车用组合仪表车速里程表设计的方法与要求。 本指南适用于指导公司车用组合仪表车速里程表的开发。 2 规范性引用文件 下列文件对本文件的引用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2423 电工电子产品基本试验 GB/T 4942.2 低压电器外壳防护等级 GB/T 12548—2016 汽车速度表、里程表检验校正方法 GB 15082 汽车用车速表标准 GB/T 17619 机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法 GB/T 18655 车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法 GB/T 28046.1—2011 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第1部分：一般规定 GB/T 28046.2—2011 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第2部分：电气负荷 GB/T 28046.3—2011 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分：机械负荷 GB/T 28046.4—2011 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第4部分：气候负荷 QC/T 413 汽车电气设备基本技术条件 QC/T 727 汽车、摩托车用仪表 CISPR 25—2008 车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法 ISO 11452-2 道路车辆.窄带辐射的电磁能量产生的电干扰的部件试验方法.第2部分：吸波暗室ISO 11452-4 道路车辆来自窄带辐射电磁能的电气骚扰的组件试验方法第4部分捆束激励法（BCI大电流注入）传导辐射抗扰度（BCI） ISO 7637-2 道路车辆-来自传导和耦合的电干扰第2部分仅沿供电线路的电气瞬态传导 ISO 7637-3 道路车辆-由传导和耦合产生的电气干扰第3部分通过除供电线路之外的线路由电容耦合和电感耦合引起的瞬时电气传输 ECE R39 汽车车速表要求 CFR49 393.82 车速表 Q/J C069 车用组合仪表液晶屏设计指南
电子车速里程表的设计 摘要 随着电子技术的迅猛发展，电子式里程表得以广泛应用，现在很多轿车仪表已经使用电子车速里程表。本设计介绍一种基于AT89C51单片机的智能电子里程表。该电子式里程表是一种数字式仪表，主要由车速表和里程表两部分组成，其传感器采用霍尔传感器的脉冲信号检测与转换。此里程表不仅可显示车辆行驶的总里程，也可显示一段时间的阶段里程，还可显示车速，以及实现超速报警等功能，并具有较强的再开发能力。 本文详细描述了利用霍尔传感器和AT89C51单片机开发测速系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，该系统可以方便的实现实时速度、里程的采集和显示，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，有利于我们日常生活和汽车生产业的发展，也可以当作测速处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行速度里程测量，有广泛的应用前景。 关键词：AT89C51，数码管显示器，霍尔传感器，速度里程表
目录 1 绪论 (1) 1.1 课题描述 (1) 1.2 基本工作原理及框图 (1) 2 相关芯片及硬件电路设计 (2) 2.1 AT89C51芯片 (2) 2.1.1 AT89C51的主要特性 (2) 2.1.2 AT89C51的管脚说明 (3) 2.2 霍尔速度传感器 (4) 2.2.1 霍尔传感器工作原理 (4) 2.2.2 霍尔效应 (4) 2.2.3 霍尔元件 (4) 2.3 单片机最小系统及电路 (5) 2.4 车速信号处理电路 (6) 2.5 显示电路 (8) 2.5 系统原理图 (9) 3 系统的软件及程序设计 (9) 3.1 主程序程序框图 (9) 3.2 调试及仿真 (11) 总结 (12) 致谢 (13) 参考文献 (14) 附录 (15)
本文介绍的速度与里程表设计以单片机和光电传感器为核心。传感器将不同车速转变成的不同频率的脉冲信号输入到单片机进行控制与计算，再采用LED模块进行显示，使得电动自行车的速度与里程数据能直观的显示给使用者。 系统概述 本系统由信号预处理电路、单片机AT89C2051、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求;波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机相连的TTL信号;通过单片机的设置可使内部定时器T1对脉冲输入引脚T0进行控制，这样能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数;设计中速度显示采用LED模块，通过速度换算得来的里程数采用I2C总线并通过E2PROM来存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。 系统的原理框图如图1所示。
图1 系统的原理框图 工作原理 该设计能实时地将所测的速度与累计里程数显示出来，主要是将传感器输入到单片机的脉冲信号的频率(传感器将不同车速转变成不同频率的脉冲信号)实时地测量出来，考虑到信号的衰减、干扰等影响，在信号送入单片机前应对其进行放大整形，然后通过单片机计算出速度和里程，再将所得的数据存储到串口数据存储器，并由LED显示模块交替显示所测速度与里程。本设计的里程数的算法是一种大概的算法(假设在一定时间内自行车是匀速行进，平均速度与时间的乘积即为里程数)。 设计时，应综合考虑测速精度和系统反应时间。本设计用测量脉冲频率来计算速度，因而具有较高的测速精度。在计算里程时取了自行车的理想状态。实际中，误差控制在几米之内，相对于整个里程来说不是很大。为了保证系统的实时性，系统的速度转换模块和显示数据转BCD码模块都采用快速算法。另外，还应尽量保证其他子模块在编程时的通用性和高效性。本设计的速度和里程值采用6位显示，并包含两个小数位。 系统的硬件设计 脉冲发生源 本设计采用了ST1101红外光电传感器，进行非接触式检测。当有物体挡在红外光电发光二极管和高灵敏度的光电晶体管之间时，传感器将会输出一个低电平，而当没有物体挡在中间时则输出为高电平，从而形成一个脉冲。 该系统在自行车后轮的轴处保持着与轮子旋转切面平行的方向延伸附加一个铝盘，在这个铝盘的边沿处挖出若干个圆形过孔，把传感器的检测部分放在圆孔的圆心位置。每当铝盘随着后轮旋转的时候，传感器将向外输出若干个脉冲。把这些脉冲通过一系列的波形整形成单片机可以识别的TTL电平，即可算出轮子即时的转速。
摘要 随着居民生活水平的不断提高，自行车不再仅仅是普通的运输、代步的工具，而是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。自行车速度/里程表能够满足人们最基本的需求，让人们能清楚地知道当前的速度、里程等物理量。本论文主要阐述一种基于霍尔元件的自行车速度/里程表的设计。以AT89S52 单片机为核心，A04E 霍尔传感器测转数，实现对自行车里程/速度的测量统计，并能将自行车的里程数及速度用LED实时显示。文章详细介绍了自行车速度/里程表的硬件电路和软件设计。硬件部分利用霍尔元件将自行车每转一圈的脉冲数传入单片机系统，然后单片机系统将信号经过处理送显示。软件部分用C语言进行编程，采用模块化设计思想。该系统硬件电路简单，子程序具有通用性，完全符合设计要求。 关键词：里程/速度；霍尔元件；单片机；LED显示
Abstract With the developing of people’s life, the bicycle is not only the universal tool of transportation and substitute for walking, but becomes 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 AT89S52 as kernel, using A04E Hall element to measure revolution, the measure and statistic are achieved. The bicycle speed can be displayed on LED. 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 Microcomputer system. Then the signal processed by Single Chip Microcomputer system is sent to display scream. About the software, in C language, the program is designed in the mode of modules. The system has simple hardware, common sub-program, and meet the demand of design. Keywords: Mileage / speed; Hall element; Single Chip Microcomputer; LED
毕业(设计)论文 开题报告 论文题目电子车速里程表 院(系) 宁夏理工学院 专业自动化 学生姓名赵龙 班级自动化08102 指导教师牛少杰
开题报告 学号0810******** 姓名赵龙指导教师牛少杰系别电气信息工程系专业/班级自动化08102 毕业设计（论文）题目电子车速里程表 题目类型√工程设计□技术开发□软件工程□理论研究和方法应用□管理模式设计□其他 选题目的及意义本次设计的意义目的有以下几方面： 1、深刻理解单片机串口并口中断等方面的知识，微机小系统的设计。 2、学习并运用电路硬件方面的知识，如信号的放大过滤，如何让传感器存储芯片或其他器件在合适的电压电流下工作。 3、运用C语言在单片机上编程。如信号的检测，按键消抖，模数转换，液晶显示，子程序结构程序设计的运用。 4、设计一种体积小，功耗低，功能多，性能稳定，性价比高的电子车速里程表，促进汽车电子仪表的发展。
设计（研究）现状和发展趋势 随着汽车工业发展,电子式仪表及新型传感器是各类车型汽车的首选配套产品，市场前景广阔。目前国外汽车车速里程表已广泛采用电子式机芯结构，而国内汽车仪表一直是机械式车速里程表的天下，少数采用动圈式电子仪表。国外电子产品占整车成本的30%，然而我国汽车行业起步较晚，技术十分落后，电子产品仅占整车成本的5%。例如国外汽车早已装配电子式仪表，而我国汽车仍在应用传统的机械仪表，可靠性很差。目前汽车仪表控制电子化是一种发展趋势，由先进的传感器与显示装置构成的电子仪表已开始全面取代传统的机电式仪表，成为现代汽车的明显标志。 一般汽车的常规仪表有车速里程表、转速表、机油压力表、水温表、燃油表、充电表等。仪表板中最常用的是车速里程表，目前很多轿车仪表已经使用电子车速表，它通过变速器上的速度传感器获取信号，通过脉冲频率的变化使指针偏转或者显示数字。随着汽车电子半导体技术的发展，多功能、高精度、高灵敏度、读数直观的电子数字显示及图像显示的仪表已不断应用于汽车。汽车仪表的功能已不仅仅是单纯的显示，而是通过对汽车各部件参数的监测和计算机处理相配套，从而达到控制汽车各种运行工况的目的。因而电子式里程表的广泛应用将会很大的提高中国的汽车电子技术水平。
电子式里程表 摘要 里程表广泛应用于各类机车，传统的机械式里程表虽然稳定可靠，但功能单一、易受磨损。随着电子技术的迅猛发展，电子式里程表得以广泛应用，现在很多轿车仪表已经使用电子车速里程表，本设计介绍一种基于单片机的智能电子里程表。该电子式里程表是一种数字式仪表，主要由车速表和里程表两部分组成，其传感器采用无接触测量的光电传感器。它不仅可显示车辆行驶的总里程，也可显示一段时间的阶段里程，还可显示车速，以及实现超速报警等功能，并具有较强的再开发能力。它的实现方式是，通过安装在汽车转轴上的测量盘，用光电式转速传感器检测转速的脉冲信息，在脉冲状态下，将转速的变化转换成光通量的变化，再通过光电转换元件将光通量的变化转换成电量的变化，接着通过频率测量电路将脉冲信号输入到单片机中，然后依据电量与转速的函数关系实现转速测量，再通过计算，从而得出里程、车速的信息，并由LED显示器显示出来。并且该电子式里程表累积的里程数字存储在非易失性的EEPROM存储器内，在无电状态下数据也能保存。 关键词：AT89S51单片机；里程表；光电传感器；LED显示器；存储器
Abstract Vehicle odometer is applied in each kind of motorcycle extensively, although the traditional machine type odometer stable and credible, but the function of it is single and be easily worn away. Along with the technical fast fiercely develop in electronics, the electronic vehicle can be applied extensively. Recently, a lot of car appearances have already used the electronic vehicle odometer, this graduation thesis introduce a kind of intelligence electronic vehicle odometer, which is based on a Single-Chip Microcomputer system. The electronics' type vehicle odometer is a kind of numerical type appearance, which mainly constitute with two parts, that is vehicle speed meter and odometer, it adopts the light sensor that the sensor has no contact measure. It not only can show the total mileage that vehicle drive, but also can show the stage mileage of a period of time. Moreover, It’s can show the car speed, and the realization exceed the speed limit to report and so on. It also has the ability of strongerly develop again. The way of this vehicle odometer carry out is as follows: through the installed measure plate in the automobile shaft, use the light sensor to measure the rotational speed information. Under the pulse appearance, it make the variety rotational speed change to the variety of the light flux, after that the variety of the light flux convert to electricity quantity. Then through the light electricity convert component, we can make the pulse signal input to the Single-Chip Microcomputer by the frequency measure circuit. Then in terms of the function relationship of electricity quantity and rotational speed, we can realize the measure of rotational speed, after calculate by the Single-Chip Microcompute, we can obtain the information of mileage and vehicle speed. Moreover, This mileage and vehicle speed information can be displayed by the LED monitor. And the mileage numeral of the electronics' vehicle odometer accumulation is saving in EEPROM，which is not easily lost, the data also can keep under the no electric appearance. Keyword：AT89S51 Single-Chip Microcomputer；Odometer；Light sensor；LED ；
汽车车速里程表的工作原理及速比的计算 车速里程表与水温表一起,成为汽车用组合仪表上最重要的两个仪表。车速里程表有机械式和电子式两种，右图所示为磁感应式车速里程表的结构简图，它由车速表和里程表两部份组成。 一、车速里程表的结构及工作原理 （一）机械式车速里程表 车速表主要由与主动轴固定在一起的U形永久磁铁、带有转轴与指针6的铝罩、罩壳、固定在车速里程表外壳上的刻度盘5等组成。主动轴由变速器或分动器传动蜗杆经软轴驱动。 不工作时，盘形弹簧4使指针6处于刻度盘的零位。当汽车行驶时，变速箱上蜗轮组件中的蜗杆带动里程表软轴旋转，再由软轴带动主动轴旋转，从而使主动轴上的永久磁铁1跟着旋转。由于蜗杆与软轴及车速里程表主动轴紧密连接在一起，它们的转速相同。永久磁铁的磁力线在铝罩上产生涡流，涡流产生的磁场与旋转的永久磁铁磁场相互作用产生转矩，使铝罩克服盘形弹簧的弹力向永久磁铁1旋转的方向旋转，直至与盘形弹簧弹力相平衡。车速越高，永久磁铁1旋转越快，转矩越大，使铝罩2带动指针6偏转的角度越大，车速的指示值越高。 里程表由蜗轮蜗杆机构和数字轮组成。汽车行驶时，主动轴经3对蜗轮蜗杆驱动里程表最右边的第一数字轮，使第一数字轮上和数字显示1/10Km。从第一数字轮向左，每两个相邻的数字轮之间,又通过本身的内齿和进位数字轮传动齿轮，形成1：10的传动比。当第一数字轮转动一周，由9转到0时，由内传动齿拔动左侧第二个数字轮转动1/10圈，形成1Km数递增；当第二数字轮转动一周，由9转到0时，其左侧第三个数字轮转动1/10，以10Km数递增。其余数字轮由低位到高位的显示，计数方式均依次类推，即可显示汽车行驶里程数。 （二）电子式车速里程表 车速表由车速传感器（安装在车轮上变速箱蜗轮组件的蜗杆上，有光电耦合式和磁电式）、微机处理系统和显示器组成。由传感器传来的光电脉冲或磁电脉冲信号，经仪表内部的微机处理后，可在显示屏上显示车速。里程表则根据车速以及累计运行时间，由微机处理计算并显示里程。 二、组合仪表速比的计算方法 （一）速比的定义 对机械式或传感器安装在变速器上的蜗轮组件的车速表来说，所指示车速与变速器蜗杆的转速之比即为速比。例如，车速表上的读数为60Km/h之时, 变速器蜗杆的转速为36000r/h，则仪表速比为60：3600=1：600。也就是说，当车速表上的读数显示为1Km/h之时，变速箱蜗杆的转速必须为600 r/h。 （二）求组合仪表的理论速比 理想状态下，即车速表上显示的读数与实测速度相等的情况下，所计算出来的速比称为理论速比， 其计算公式为K=1：［（k1/k2）×1000/（2πR）］,K为理论速比，k1为后桥主减速比，k2为变速箱蜗轮组件的传动比，R为轮胎的滚动半径。以下举一个例子来说明如何计算组合仪表的理论速比： 某轿车相关参数为：后桥主减速比5.125，变速箱蜗轮组件的传动比（即蜗轮转速与蜗杆转速之间的比值）14/3，轮胎型号为165/70R13LT 8PR 90/88Q，查《汽车标准汇编第五卷转向车轮其它》中的 《GB/T2978-1997 轿车轮胎系列》得轮胎滚动半径为273mm=0.273m。K=1：［(k1/k2)×1000/(2πR)］=1：［（5.125/(14/3)）×1000/(2×3.14×0.273)］=1:640.6 ,该速比即为所求的理论速比。 （三）求组合仪表的实际速比 如果按照理论速比来设计组合仪表，车速表往往会出现速度超差的现象，导致实测速度V2大于车速表读
汽车速度里程表的设计 摘要：在车辆高速行驶的过程中，车速里程表是为驾驶员及时提供动态驾驶信息的重要仪表，它的好坏直接影响到车辆行驶安全。而传统的车速里程表存在两大缺陷：一是用软轴驱动的传统车速里程表在车辆高速行驶状态下，软轴高速旋转，由于软轴钢丝应力极限的限制，常常造成钢丝软轴的疲劳断裂，从而使车速里程表失效；二是由于软轴布线过长，出现形变过大和运动迟滞现象，导致动态指示迟钝或指示错误。为了更加及时可靠的为驾驶员提供动态驾驶信息，保证车辆行驶安全，客服传统软轴驱动车速里程表故障率高、动态指示迟钝等问题，运用先进的电子技术、传感器测量技术和计算机智能技术，改进传统的里程表是非常必要的。 关键字：单片机，霍尔传感器，车速里程表 Abstract:In the process of high-speed vehicles, vehicle speed odometer is important instrument driver to provide dynamic driving information, which directly affects the running safety of vehicles. The speedometer tradition has two defects: one is the traditional speedometer flexible shaft driving the vehicle high speed running condition, the shaft rotating speed, the flexible shaft steel wire stress limit, often resulting in fatigue fracture of the wire flexible shaft, so that the speedometer failure; two is a flexible wiring is too long due to deformation, appear too large and the motion lag, lead to dynamic indicating slow or indication error. In order to be more reliable and timely to the driver's driving dynamic information, guarantee the driving safety, the problem of high failure rate, the speedometer dynamic indicating slow traditional flexible shaft driving, the use of electronic technology, sensor technology and computer intelligence technology advanced, the improvement of the traditional odometer is very necessary. Key words:The microcontroller, hall sensors, memory，The speedometer
https://www.doczj.com/doc/e32028493.html,/p-00292965611.html 基于单片机与光电传感器的电动自行车速度与里程表的设 计 从保护环境和经济条件许可等因素综合来看，电动自行车目前乃至今后都有着广阔的发展空间。目前市面上电动自行车的速度表和里程表都是机械的，看起来不够直观与方便。如果能用LED直接显示出来里程数或速度值，就可节省用户的时间及精力处理自行车行进过程中的突发事件。 本文介绍的速度与里程表设计以单片机和光电传感器为核心。传感器将不同车速转变成的不同频率的脉冲信号输入到单片机进行控制与计算，再采用LED模块进行显示，使得电动自行车的速度与里程数据能直观的显示给使用者。 系统概述 本系统由信号预处理电路、单片机AT89C2051、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机相连的TTL信号；通过单片机的设置可使内部定时器T1对脉冲输入引脚T0进行控制，这样能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数；设计中速度显示采用LED模块，通过速度换算得来的里程数采用I2C总线并通过E2PROM来存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。 系统的原理框图如图1所示。
图1 系统的原理框图 工作原理 该设计能实时地将所测的速度与累计里程数显示出来，主要是将传感器输入到单片机的脉冲信号的频率（传感器将不同车速转变成不同频率的脉冲信号）实时地测量出来，考虑到信号的衰减、干扰等影响，在信号送入单片机前应对其进行放大整形，然后通过单片机计算出速度和里程，再将所得的数据存储到串口数据存储器，并由LED显示模块交替显示所测速度与里程。本设计的里程数的算法是一种大概的算法（假设在一定时间内自行车是匀速行进，平均速度与时间的乘积即为里程数）。 设计时，应综合考虑测速精度和系统反应时间。本设计用测量脉冲频率来计算速度，因而具有较高的测速精度。在计算里程时取了自行车的理想状态。实际中，误差控制在几米之内，相对于整个里程来说不是很大。为了保证系统的实时性，系统的速度转换模块和显示数据转BCD码模块都采用快速算法。另外，还应尽量保证其他子模块在编程时的通用性和高效性。本设计的速度和里程值采用6位显示，并包含两个小数位。 系统的硬件设计 1.脉冲发生源 本设计采用了ST1101红外光电传感器，进行非接触式检测。当有物体挡在红外光电发光二极管和高灵敏度的光电晶体管之间时，传感器将会输出一个低电平，而当没有物体挡在中间时则输出为高电平，从而形成一个脉冲。 该系统在自行车后轮的轴处保持着与轮子旋转切面平行的方向延伸附加 一个铝盘，在这个铝盘的边沿处挖出若干个圆形过孔，把传感器的检测部分放在圆孔的圆心位置。每当铝盘随着后轮旋转的时候，传感器将向外输出若干个脉冲。把这些脉冲通过一系列的波形整形成单片机可以识别的 TTL电平，即可算出轮子即时的转速。 铝盘的圆孔的个数决定了测量的精度，个数越多，精度越高。这样就可以
车速里程表的工作原理及速比的计算方法 车速里程表与水温表一起,成为汽车用组合仪表上最重要的两个仪表。车速里程表有机械式和电子式两种，右图所示为磁感应式车速里程表的结构简图，它由车速表和里程表两部份组成。 一、车速里程表的结构及工作原理 （一）机械式车速里程表 车速表主要由与主动轴固定在一起的U形永久磁铁、带有转轴与指针6的铝罩、罩壳、固定在车速里程表外壳上的刻度盘5等组成。主动轴由变速器或分动器传动蜗杆经软轴驱动。 不工作时，盘形弹簧4使指针6处于刻度盘的零位。当汽车行驶时，变速箱上蜗轮组件中的蜗杆带动里程表软轴旋转，再由软轴带动主动轴旋转，从而使主动轴上的永久磁铁1跟着旋转。由于蜗杆与软轴及车速里程表主动轴紧密连接在一起，它们的转速相同。永久磁铁的磁力线在铝罩上产生涡流，涡流产生的磁场与旋转的永久磁铁磁场相互作用产生转矩，使铝罩克服盘形弹簧的弹力向永久磁铁1旋转的方向旋转，直至与盘形弹簧弹力相平衡。车速越高，永久磁铁1旋转越快，转矩越大，使铝罩2带动指针6偏转的角度越大，车速的指示值越高。 里程表由蜗轮蜗杆机构和数字轮组成。汽车行驶时，主动轴经3对蜗轮蜗杆驱动里程表最右边的第一数字轮，使第一数字轮上和数字显示1/10Km。从第一数字轮向左，每两个相邻的数字轮之间,又通过本身的内齿和进位数字轮传动齿轮，形成1：10的传动比。当第一数字轮转动一周，由9转到0时，由内传动齿拔动左侧第二个数字轮转动1/10圈，形成1Km数递增；当第二数字轮转动一周，由9转到0时，其左侧第三个数字轮转动1/10，以10Km数递增。其余数字轮由低位到高位的显示，计数方式均依次类推，即可显示汽车行驶里程数。 （二）电子式车速里程表 车速表由车速传感器（安装在车轮上变速箱蜗轮组件的蜗杆上，有光电耦合式和磁电式）、微机处理系统和显示器组成。由传感器传来的光电脉冲或磁电脉冲信号，经仪表内部的微机处理后，可在显示屏上显示车速。里程表则根据车速以及累计运行时间，由微机处理计算并显示里程。 二、组合仪表速比的计算方法 （一）速比的定义 对机械式或传感器安装在变速器上的蜗轮组件的车速表来说，所指示车速与变速器蜗杆的转速之比即为速比。例如，车速表上的读数为60Km/h之时, 变速器蜗杆的转速为36000r/h，则仪表速比为60：3600=1：600。也就是说，当车速表上的读数显示为1Km/h之时，变速箱蜗杆的转速必须为600 r/h。 （二）求组合仪表的理论速比 理想状态下，即车速表上显示的读数与实测速度相等的情况下，所计算出来的速比称为理论速比， 其计算公式为K=1：［（k1/k2）×1000/（2πR）］,K为理论速比，k1为后桥主减速比，k2为变速箱蜗轮组件的传动比，R为轮胎的滚动半径。以下举一个例子来说明如何计算组合仪表的理论速比： 某轿车相关参数为：后桥主减速比5.125，变速箱蜗轮组件的传动比（即蜗轮转速与蜗杆转速之间的比值）14/3，轮胎型号为165/70R13LT 8PR 90/88Q，查《汽车标准汇编第五卷转向车轮其它》中的 《GB/T2978-1997 轿车轮胎系列》得轮胎滚动半径为273mm=0.273m。K=1：［(k1/k2)×1000/(2πR)］=1：［（5.125/(14/3)）×1000/(2×3.14×0.273)］=1:640.6 ,该速比即为所求的理论速比。 （三）求组合仪表的实际速比
计算机系毕业设计 开题报告 报告日期：2004 年 3 月26日 姓名：李林学科专业：自动化 论文题目：电子式里程表 题目类型：工程设计 题目来源：结和生产实际 一、在选题过程中已查阅的文献资料（列出文献资料），还做了哪些调研、准备工作？ [1] 吴绍琳.孙祖达.检测与转换技术[M]. 西安：西安交通大学出版社，1990：432~437 [2] 梁森.王侃夫.黄杭美. 自动检测与转换技术[M].北京：机械工业出版社，2002：155~156 [3] 刘灿军.实用传感器[M].北京：国际工业出版社，2004：237~243 [4] 戴焯.传感与检测技术[M].武汉：武汉理工大学出版社，2003：123~124 [5] 宋文绪.杨帆.传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社，2004：269~272 [6] 陈润泰.许琨.检测技术与智能仪表[M]. 长沙：中南工业大学出版社，1995：79~167 [7] 张福学.传感器应用及其电路精选（上册）[M].北京：电子工业出版社，1992：48~53 [8] 白驹珩.雷晓平.单片计算机及其应用[M].成都：电子科技大学出版社，2003：18~145 [9] 朱定华. 微机原理与接口技术[M].北京:北方交通大学出版社， 2002：45~87 [10] 黄遵熹. 单片机原理接口与应用[M]. 西安：西北工业大学出版社，2000：113~114 [11] 徐惠明.安德宁.单片微型计算机原理[M].北京：北京邮电学院出版社，1992：147~149 [12] 田良.王尧. 综合电子设计与实践[M]. 南京：东南大学出版社， 2002：29~188 [13] Lyshevski，Sergey Edward，Control Systems Theory with Engineering Applications[M]， Boston：Birkhauser Boston，2001：63~128
课程设计 题目：智能速度里程表的设计专业：计算机科学与技术班级： 姓名：学号： 实验地点：电子系统设计室 指导老师： 成绩： ( 2006.6 )
目录 第1节系统概述 (1) 1.1 系统组成 (1) 1.2 系统工作原理 (1) 第2节系统硬件设计 (3) 2.1 信号预处理电路 (3) 2.2 单片机的选择 (3) 2.3 液晶显示电路和数据存储电路 (4) 第3节系统软件设计 (5) 3.1数据处理过程 (5) 3.2软件设计 (5) 3.3系统软件框图 (6) 3.4液晶显示模块的初始化 (6) 第4节结束语 (8) 参考文献 (8) 附录 (9)
智能速度里程表的设计 第1节系统概述 1.1 系统组成 本速度里程表由信号预处理电路、AT89C2051单片机、串口液晶显示电路、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。系统硬件框图如图1所示。信号预处理电路中的放大器用于对待测信号进行放大，以降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机接口的TTL信号；通过单片机的设置可使INT0引脚能够对内部定时器T0的工作进行控制，这样能精确地测出加到INT0引脚的正脉冲宽度（即测出脉冲信号的周期）；速度显示部分采用串口液晶显示模块，所得的数据采用I2C 总线并通过E2PROM来存储，因而节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。 图1.系统硬件框图 系统软件包括单片机和液晶模块的初始化模块、液晶模块的写数据／命令子模块、周期测量模块、速度里程计算模块、数据存储模块、速度和里程显示数据转BCD 码模块、显示数据消多余零模块、数据显示模块以及实时中断服务模块等。 1.2 系统工作原理 该设计能实时地将所测的速度显示出来，同时也能够累计显示总里程数。该速度里程表能将传感器输入到单片机的脉冲信号的宽度（传感器将车速转变成相应宽度的脉冲信号）实时地测量出来，然后通过单片机计算出速度和里程，再将所得的数据存储到串口数据存储器，并由串口液晶显示模块实时显示出所测速度。本设计用两个按键来控制显示速度或里程。考虑到信号的衰减、干扰等影响，在信号送入单片机前应对其进行放大整形，然后再输入到单片机进行测速。单片机利用定时器T0的控制功能测出输入信号的周期后，再利用单片机的算术运算功能将周期转换成速度，同时每