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中文摘要单片机改变了我们生活,纵观我们现在生活的各个领域,从导弹的导航装置,到飞机上各种仪表的控制,从计算机的网络通讯与数据传输,到工业自动化过程的实时控制和数据处理,以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等,这些都离不开单片机, 单片机有着广阔的应用前景.科技的进步需要技术不断的提升。
一块大而复杂的模 拟电路花费了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。
而现在，只需要一块几厘米见方的单片机，写入简单 的程序，就可以使您以前的电路简单很多。
相信您在使用 并掌握了单片机技术后,不管在您今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。
本次设计选用AT89C2051单片机作为设计对象，在AT89C5X系列单片机中，AT89C1051,AT89C1052均属于低档次机型 依据设计要求和成本的考虑单片机的选型，AT89C51是单片机系列主流芯片之一，但是此单片机价格比较高.此次设计针对的对象是测速仪的开发，应用领域定为自行车或简单的需要研究测速设备的开发，相对来说是想功能不是很复杂，需要技术要求不高，AT80C2051可以满足我们的设计所以我们选用AT89C2051这个系列单片机进行开发.关键词：单片机，AT89C2051，测速仪英文摘要SCM has changed our life, we, we are now all spheres of life, from the missile to the aircraft navigation devices, various kinds of instrument control, from the computer network communication and data transmission, to industrial automation process real-time control and data processing, as well as our life is widely used in all kinds of intelligent IC card, electronic pets, these are inseparable from a single-chip microcomputer, SCM has wide application prospects. The progress of science and technology need technologies on the ascension. A large and complex mode to spend your circuit huge energy, various components increase your cost. And now, only need a few cm dices microcontroller, writing simple procedure, can make you a lot of simple circuit before. Believe you in use and master of single chip microcomputer, no matter your future development or in work, must be an unexpected surprise. This design choose AT89C2051 single chip microcomputer as design object, in AT89C5X series microcontroller,AT89C1051, AT89C1052 all belong to a low grade model according to the design requirements and cost for the choice of single-chip microcomputer AT89C51 microcontroller is one of series of mainstream chip, but the single chip prices are higher. The design of the object is in the development, application field speedometer as the bike or simply need to speed the development of equipment, research is relatively want to function is not very complex, need technical requirements is not high, AT80C2051 can meet our design so we choose AT89C2051 this series microcontroller development.Key words: a single-chip microcomputer, AT89C2051, speedometer目录前言 -----------------------------------------------------------1 第一章 内容简介1.1单片机定义------------------------------------------------------1 1.2单片机介绍------------------------------------------------------1 1.3单片机发展历史及趋势--------------------------------------------2 1.3.1发展历史四个阶段--------------------------------------------2 1.3.2发展趋势----------------------------------------------------3 1.4单片机的应用----------------------------------------------------3 1.5 AT89C2051单片机简介--------------------------------------------4 1.6测速仪的应用----------------------------------------------------4 第二章 需求分析2.1需求分析--------------------------------------------------------5 2.2设计重点--------------------------------------------------------5 2.3系统原理图------------------------------------------------------5 第三章 硬件设计3.1 AT89C2051单片机在设计中的应用----------------------------------6 3.2 LCD显示器介绍--------------------------------------------------8 3.3时钟电路--------------------------------------------------------9 3.4复位电路-------------------------------------------------------10 第四章 软件设计4.1设计构想-------------------------------------------------------11 4.2设计原理图-----------------------------------------------------11 4.3程序流程图-----------------------------------------------------11 4.4主要程序-------------------------------------------------------12 第五章 系统仿真5.1仿真软件的应用-------------------------------------------------15 5.2电路设计图-----------------------------------------------------15 5.3keil 开发工具介绍----------------------------------------------17 5.4Keil编译和链接-------------------------------------------------5.4仿真结果-------------------------------------------------------18 5.5 结论-----------------------------------------------------------19 5.6 总结-----------------------------------------------------------19 参考文献-----------------------------------------------------------21 致谢词-------------------------------------------------------------22 附录前言本次设计是基于AT89C2051系列单片机的开发，单片机的型号系列很多，从早期的MCS-51到AT89C5X系列单片机经过很多功能上加强，不断的适应如今的电子时代的发展，尽管单片机的品种很多，在我国使用最多的还是Inter 公司的MCS系列单片机 MCS-51系列单片机中的8051是最早，最典型的产品，20世纪80年代中期以后，Inter公司已把精力集中在 CPU芯片的开发上。
广播电视大学五年制（高职）毕业设计说明书设计课题基于AT89C2051的电动车车速显示电路设计学校城市职业学院年级城五07电子专业应用电子技术姓名黄俊欣学号 0726080107指导教师芳菲职称副教授二○一二年三月目录摘要 (3)1 引言 (4)1.1 选题背景 (4)1.2 研究意义 (4)1.3 研究容 (4)2 总体设计方案 (6)3 系统单元模块概述 (8)3.1 传感器选择 (8)3.2 单片机选型 (10)3.3 显示模块选型 (10)3.4 报警电路选择 (11)3.5 速度算法概述 (11)4 系统硬件设计 (15)4.1单片机主控电路 (15)4.2 变换电路设计 (18)4.3 传感器电路设计 (19)4.4 信号处理电路设计 (21)4.5 存储器电路设计 (22)4.6 报警电路设计 (24)4.7 显示电路设计 (28)4.8 掉电保护电路设计 (29)4.9 数据处理过程 (31)5 系统仿真与分析 (32)5.1仿真结果 (32)5.2仿真分析 (33)6 小结 (34)致 (35)参考文献 (36)附录B 电路图 (37)摘要随着科技的迅速发展，单片机的应用也越来越广泛，并带动传统控制检测技术不断更新。
现在的车速表大多是电子式的，用LED数码管或LCD即时显示，显示更加直观。
电子式车速表采用接触车速传感器代替软轴传动,可使车速表的安装位置不受距离限制，进一步有效地克服了机械式车速表中的诸多不足。
本次设计给出了以AT89C2051为核心，利用单片机的运算和控制功能，并采用系统化LED显示模块实时显示所测速度的设计方案，以及串口数据存储电路和系统软件。
该方案由于使用了数码管显示模块和E2PROM，以及高效快速算法，因而可在节约系统资源和简化程序设计的基础上保证测量精度和系统实时性。
其号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形：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。
目录1、设计背景 (1)2、欲实现功能 (3)3、系统硬件设计 (4)3.1系统框图及测速原理 (4)3.2单片机AT89C52 (5)3.3 OPTC光电断续器 (6)3.4 液晶显示LM016L (7)3.5 三端稳压集成器LM7805 (8)3.6电源 (8)4 、软件设计 (9)4.1 程序流程图 (9)4.2 C语言编程 (9)5 、系统仿真及调试 (10)6 、元器件清单 (11)7 、结语 (11)8 、附录 (13)附录1 实验仿真电路 (13)附录2 源程序 (14)9 、参考文献 (23)10 、致谢 (24)内容摘要随着居民生活水平的不断提高，家用轿车开始普及为人们娱乐、休闲代步的工具。
汽车测速仪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、时间等物理量。
以便做出判断和采取必要的措施，以防止交通事故的发生。
测速仪作为汽车最基本、最重要的部件之一，在汽车的运行过程中起着至关重要的作用。
一个性能良好、测量精确、稳定的测速系统，从某种意义上说，直接影响着汽车乃至司乘人员的生命安全。
本论文主要阐述一种基于光电传感器的汽车测速仪的设计。
以 AT89C52 单片机为核心，OPTC 光断续器测转数，实现对汽车速度、时间的测量统计，并能将汽车的里程数及速度信息送单片机，并通过单片机输出驱动信号，用LCD实时显示。
文章详细介绍了汽车测速仪的硬件电路和软件设计。
硬件部分利用光电传感器组件将汽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：速度；时间；光断续器；单片机；LCD显示The car speedometer design based on the AT89C51ABSTRACTWith the developing of people’s life, the car is becoming the universal tool of transportation and substitute for walking and becoming the first choice of entertainment and exercising. The car speedometer can fulfill the basic need of people’s life, so that they can learn the speed、the mileage 、the time of the car. For that people could take some necessary measures in case of any accident happened by a dangerous speed. As one of the most basic and important part of a ca r, speedometer is taking an important role during the car’s running. To some extent, an accurate and stable speedometer has a effect on the driver’s life directly.In this paper, the car speedometer design based on the photoelectric sensor element is elaborated. By AT89C52 as kernel, using photoelectric sensor element to measure revolution, the measure and statistic are achieved. The car speed can be displayed on LCD. In this article, the hardware circuit and software design of car speedometer instrument are introduced in detail. About the hardware, the pulse number is transmitted of one cycle of the car 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 meets the demand of design.KEY WORDS:Mileage / speed; Time；temperature；photoelectric sensor element; Single chip microcomputer; LCD基于AT89C51的LCD数字测速仪1设计背景随着人们生活水平的逐渐提高，人们对于生活质量的要求也日益增加，尤其是对出行的要求。
基于单片机与光电传感器的电动自行车速度/里程表设计作者：发布时间：2009-04-20 00:15:34来源：繁体版访问数：34张怀强周通陆坤何为民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直接显张怀强周通陆坤何为民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。
自行车里程与速度计的设计本论文主要阐述一种基于单片机的自行车里程/速度计的设计。
主要分为三个部分：硬件设计，软件设计和模拟仿真。
硬件设计以AT89C52单片机为核心,主要包括复位电路、显示电路、时钟电路、报警电路的设计。
本设计采用霍尔传感器测量自行车转速脉冲, 经处理后由LED数码管显示，最多可超速时发出光、语音报警提示。
软件设计主要是通过单片机编程软件Keil C设计计算自行车行驶里程和实时速度的程序，以及速度和里程的显示程序；模拟仿真是利用仿真软件Proteus对所设计的硬件电路和程序进行测试。
本论文对设计当中所需元件作了详细介绍，对设计中存在的问题进行了说明，而后对硬件和软件部分的设计和实现作了认真的分析，并在此基础上进行了控制仿真。
本设计具有结构简单，成本低廉，显示清晰，稳定可靠等优点。
关键词：AT89C52单片机；LED；霍尔传感器THE DESIGN OF ODOMETER ANDVELOCITY GAUGEThis paper mainly tells the design of odometer and velocity gauge on bicycles based on MCU.There are three part in the thesis:hardware design,software design and simulation.The hardware design use with the core of AT89C52 as controler, includes the designs of Reset circuit,display circuit,clock circuit and alarm circuit.which hall sensor is usued to measure the pulse of rotating speed of the wheel,which is displayed by LED after processing,being able to display four figures.The alarm circuit can give a light or sound alarm when there is an overspeed or no perimeter input.The software design mostly includes the design of program on caculating the mileage and real-time speed of the bicycle with Keil C as The simulation is finished by testing the designed hardware circuit and program with the simulation software Proteus.This paper introduces the demanded components of the design in details,explaining the existing problems in the design,and seriously analyzes the design of both hardware and software,then takes the simulation here on the basis.This design can guarantee the precision measurement precision and owns high real-time performance on the basis of the system resource saving and the process of programming. it has a simple strcture, that is low cost, clear display, stable and reliable.AT89C52；LED；hall sensor目录摘要....................................................... 错误！未定义书签。
第10卷第2期2010年6月南京工业职业技术学院学报Jour nal o fNan ji n g Institute o f I ndustry Techno logyV o.l 10,N o .2J un .,2010收稿日期:2010 04 10作者简介:徐丽萍(1966 ),女,江西广丰人,南京工业职业技术学院高级工程师,副教授,工程硕士,研究方向:电子与通讯。
基于AT89S51单片机自行车里程/速度计的设计徐丽萍(南京工业职业技术学院 电气与电子工程学院,江苏 南京 210046)摘 要:设计并制作了一款以AT 89S51单片机为主控制器,使用霍尔传感器进行自行车里程/速度测量的装置。
这种装置通过检测霍尔传感器在一定时间内自行车轮胎旋转圈数,再利用软件编程将圈数转换成自行车行驶的里程和速度,最后用数码管显示里程和速度。
这种装置具有超速讯响提醒功能,也可以运用于电动自行车、摩托车及汽车等机动车的仪表上。
关键词:霍尔传感器;单片机;计数法;里程;速度中图分类号:TP216+.2 文献标识码:A 文章编号:1671 4644(2010)02 0028 03 速度测量通常可以用计数法、测脉宽法来进行测量。
所谓计数法就是给定一个闸门时间,在闸门时间内计数输入的脉冲个数;测脉宽法是利用待测信号的脉宽来控制计数门,对一个高精度的高频信号进行计数。
由于闸门与被测信号不能同步,因此这种方法均存在 1误差的问题。
计数法适合高频信号测量,测脉宽法适合低频信号测量。
使用单片机进行自行车速度的测量,可以使用简单的脉冲计数法,只要转轴每旋转一周,产生一个或固定的多个脉冲,并将脉冲送入单片机中进行计数,即可获得转速信息。
霍尔传感器是对磁敏感的传感元件,常用于开关信号采集,如CS3020、CS3040等。
本电路的传感器采用CS3020,它是由电压调整器,霍尔电压发生器,差分放大器,施密特触发器和集电极开路的输出级组成的磁敏传感电路,其输入为磁感应强度,输出是一个数字电压讯号[1]。
基于89C2051单片机控制的可控硅调速电路设计本文主要介绍一种基于89C2051单片机控制的可控硅调速电路设计。
一、可控硅调速电路的基本原理可控硅调速电路是利用可控硅在导通状态时的阻值很小的特性，通过控制相位来控制电路中的电流大小，从而实现电机的调速。
其电路结构简单，成本低廉，广泛应用于工业控制中。
二、89C2051单片机的介绍89C2051单片机是一种高性能、低功耗的8位单片机，具有片内Flash存储器、片内RAM、定时/计数器、串行通信口等多种功能。
其特点是：易学易用，具有较高的可编程性和可扩展性。
三、可控硅调速电路设计步骤1.设计原理图可控硅调速电路的原理图分为两部分，分别是控制单元和功率单元。
其中，控制单元采用89C2051单片机，通过调节单片机端口的高低电平，控制可控硅的触发，从而控制电路中的电流大小。
功率单元包括变压器、可控硅和电机，其中变压器将交流电压转换成适合电机工作的交流低压，可控硅则控制交流电压的大小，从而实现电机的调速。
2.电路元件选型电路中各元件的选型需要根据具体的需求进行选择。
变压器需要选择符合电机工作电压和功率的产品；可控硅则需要根据具体的负载电流进行选择；电机也需要根据工作条件和负载要求进行选择。
3.编写程序编写程序需要根据具体的需求进行设计。
首先需要进行可控硅触发角度的计算，确定电路中可控硅的触发时机。
然后通过编写程序，控制单片机端口的高低电平，实现对可控硅的触发控制，从而控制电路中的电流大小，实现电机的调速。
四、可控硅调速电路设计注意事项1.元件选型时需要注意每个元件的参数和相互匹配的要求，以确保电路的稳定性和可靠性。
2.编写程序时需要注意程序的正确性和有效性，以确保控制的准确性和效率。
3.在搭建电路时需要注意电路的安全性和可靠性，以避免电路故障和安全事故的发生。
以上就是基于89C2051单片机控制的可控硅调速电路设计的相关介绍。
通过合理的电路设计和程序编写，可以实现电机的调速，并在工业生产和控制中得到广泛应用。
嵌入式系统设计题目：自行车测速报警系统设计自行车测速报警系统设计本设计以AT89C2051为核心，通过霍尔传感器来检测自行车的运转情况进而实现电动自行车的速度，最后用2位的LED能直观的将速度与里程显示给用户，并且在速度高于一定的值时可自动向用户报警，从而达到智能化。
主要研究内容:1.传感器电路模块设计光敏电阻对光特别敏感，当白天行驶时，外界光敏电阻对光特别敏感，当黑天行驶时，外界光源导致光敏电阻发出错误信号；光敏电阻对环境的要求相当高，如果光敏电阻或发光二极管被泥沙或灰尘所覆盖，光敏电阻就不能再进行测量；在雾天和雨天光敏电阻的测量的效果也不好。
而编码器必须安装在车轴上，这样安装就会给用户带来很多不便。
霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，由霍尔元件加整形电路构成的霍尔开关系统，具有输出响应快，数字脉冲性能好，安装方便，性能可靠，不受光线、泥水等因素影响。
所以本设计采用霍尔传感器。
2.电源电路设计本系统采用的是MC34063制作的降压变换电源。
由于电动车电瓶的电源电压大多是24V，36V，48V等，所以把电瓶电源24V转换为单片机所需要的电压5V。
MC34063是一单片双极型线性集成电路,专用于直流-直流变换器控制部分.片内包含有温度补偿带隙基准源、一个占空比周期控制振荡器、驱动器和大电流输出开关,能输出1.5A的开关电流.它能使用最少的外接元件构成开关式升压变换器、降压式变换器和电源反向器。
特点:能在3.0-40V的输入电压下工作；短路电流限制；低静态电流；输出开关电流可达1.5A(无外接三极管)；输出电压可调工作振荡频率从100HZ到100KHZ。
MC34063是一种开关型高效DC/DC变换集成电路。
它的内部含有具有温度补偿的基准电压源、比较器、具有限电流电路的占空比可控的振荡器、驱动器和大电流输出开关管。
基于单片机的电动自行车速度里程计设计摘要随着居民生活水平的不断提高，电动自行车不再仅仅是运输、代步的工具，而是成为人们娱乐、休息、锻炼的首选。
电动自行车的速度里程表能够让人们清楚的知道当前的速度、里程等物理量，方便了人们的生活。
本系统使用了七段LED 显示器的设计，能自动显示车辆行驶的总里程数及行车速度。
本文首先概述速度里程计的基本原理和特性，并且阐述选择霍尔旋转传感器的原因。
然后，本文讲述本系统中AT89C51的的基本工作原理和特性。
其次，本文详细阐述EEPROM存储器24C01的结构和原理。
在最后，详细的描述了系统主要程序的设计。
关键词：单片机AT89C51；霍尔传感器；EEPROM型存储器24C01；七段LED灯..目录1 引言 (1)2 系统总体概述 (2)2.1 工作原理 (2)2.11 原理框图 (2)2.12 原理介绍 (3)2.13 原理框图 (3)3 硬件介绍 (5)3.1 霍尔元件 (5)3.11霍尔器件 (5)3.12霍尔效应 (5)3.13 霍尔开关电路 (5)3.14旋转传感器 (6)3.2 LED数码管 (6)3.3 T89C51简介 (7)3.4 24C01简介 (10)4 软件设计 (14)4.1 系统内存的规划 (14)4.2程序介绍 (14)4.3主程序流程图 (15)4.4主程序 (15)结论 (29)1 引言自行车被发明及使用到现在已经有两百多年的历史了，这两百多年间人类在不断的尝试和研发过程中，就在最近十年的时间里，人们发明了电动自行车，因而，在世界引发了一场电动车的推广的热潮。
本课题所设计的电动车速度里程表的目的是为了让驾驶者能看到当前的行车速度和车辆累计行使的路程，并且能提醒驾驶者行车速度的限制和能达到在超出行驶速度时鸣叫报警以保证行车安全的目的。
本设计是基于单片机的车速里程表，采用霍尔型非接触式转速传感器。
控制器采用AT89C51单片机，传感器采用霍尔元件，显示器用AT89C51的P0口和P2口扩展。
基于AT89C52单片机的直流电机调速系统的设计摘要：本设计以AT89C52单片机为控制核心，利用数模转换器DAC0832将单片机输出数字信号转换为电压值来实现对直流电机转速的调节和档位设置。
直流电机转速与档位的设置通过数码管显示来实现。
该系统具有调速精度高和调试简单的特点。
关键词：直流电机单片机转速调节DAC0832DC Motor Speed Control System based on MCU(Department of Electronic Information,Northeastern University at QinhuangdaoQinhuangdao hebei 066004,China)Abstract: The design for the control of AT89C52 microcontroller core, microcontroller output by digital to analog converter DAC0832 will convert digital signals to achieve the voltage regulation of DC motor speed and gear settings. DC motor speed and gear settings to achieve through the digital display. The system has high accuracy and easy adjustment, speed control features.Key Words: DC Motor MCU Speed control DAC0832引言：直流电机具有良好的调速性能因此在在日常生活中被广泛使用。
而随着科学水平的提高，直流电机转速的精确程度，反应速度等主要性能也越来越引起人们的重视。
本文以AT89C52单片机为核心控制器，通过DAC0832为数模转换芯片将单片机输出端数字信号转化为直流电机的电压值，从而达到简单方便，调节精度高，低功耗的特点。
毕业设计说明书设计课题基于AT89C2051的电动车车速显示电路设计毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。
作者签名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。
有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。
学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。
保密的论文（设计）在解密后适用本规定。
作者签名：指导教师签名：日期：日期：目录摘要 (5)1 引言 (6)1.1 选题背景 (6)1.2 研究意义 (6)1.3 研究内容 (6)2 总体设计方案 (8)3 系统单元模块概述 (10)3.1 传感器选择 (10)3.2 单片机选型 (12)3.3 显示模块选型 (12)3.4 报警电路选择 (13)3.5 速度算法概述 (13)4 系统硬件设计 (17)4.1单片机主控电路 (17)4.2 变换电路设计 (20)4.3 传感器电路设计 (21)4.4 信号处理电路设计 (23)4.5 存储器电路设计 (24)4.6 报警电路设计 (26)4.7 显示电路设计 (30)4.8 掉电保护电路设计 (31)4.9 数据处理过程 (33)5 系统仿真与分析 (34)5.1仿真结果 (34)5.2仿真分析 (35)6 小结 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录B 电路图 (39)摘要随着科技的迅速发展，单片机的应用也越来越广泛，并带动传统控制检测技术不断更新。
现在的车速表大多是电子式的，用LED数码管或LCD即时显示，显示更加直观。
电子式车速表采用接触车速传感器代替软轴传动,可使车速表的安装位置不受距离限制，进一步有效地克服了机械式车速表中的诸多不足。
本次设计给出了以AT89C2051为核心，利用单片机的运算和控制功能，并采用系统化LED显示模块实时显示所测速度的设计方案，以及串口数据存储电路和系统软件。
该方案由于使用了数码管显示模块和E2PROM，以及高效快速算法，因而可在节约系统资源和简化程序设计的基础上保证测量精度和系统实时性。
其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形：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(即测出脉冲信号的期) 。
速度显示部分采用数码显示, 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。
本方案实现了电动车速度即时显示，并可通过控制两个按键显示速度或里程，同时加入了超速语音报警功能，使之更加人性化。
关键词：单片机；霍尔传感器；数码显示；语音报警；DC/DC变换器1 引言1.1 选题背景在全球倡导绿色环保的大趋势下，我国加大了对车辆排放和噪声的管理，由于电动自行车具有无污染、低噪声和轻便快捷等优点，是一种绿色环保的交通工具。
随着我国城市规模的迅速扩大及农村道路的日益改善，长期依靠脚踏自行车的人们将会把目标转向电动自行车，对电动自行车需求也会越来越大。
人们对环境的关注以及相关技术的更新，有力地促进了电动自行车的发展。
我国电动车的研究相比欧美国家起步较晚。
直到上个世纪90年代中期，我国才掀起开发研究的高潮，但主要集中在上海、北京、广东等地，到90年代后期基本覆盖全国主要经济发达地区如江苏、浙江、山东等省。
虽然我国电动车研究起步晚，但从技术角度来看，我们并不落后于世界。
我国电动自行车产业基本保持与世界同步发展水平。
1.2 研究意义传统的机械式车速表是由旋转磁场作用于转动盘，使转动盘连同车速表指针发生同向的偏转。
当电磁转矩与弹簧产生的阻力矩平衡时，指针偏转停留在某一角度上。
指针偏转角与车速成正比，因而可用其表示车速。
机械式车速表的缺陷是明显的。
由于表盘指针偏转程度正比于软轴的转动时产生的磁力，当转速较低的时候，磁力较小，随转速变化波动较大。
因此，低速时车速表指针摆动剧烈、测量及显示精度不高。
对于发动机后置的车辆，要将车速表指针的偏转动力由变速箱经软轴等传至驾驶室，软轴必然布置的较长，如何将这种长长的转动软轴从结构上布置妥当，肯定是一件十分困难的事情。
现在的车速表大多是电子式的，用LED数码管或LCD显示，使速度显示更加直观。
采用接触车速传感器代替软轴传动,可使车速表的安装位置不受距离限制,有效地克服了机械式车速表中的诸多不足。
电子式车速表更加智能，车速表的功能也更加人性化，如加上了里程累计、超速提醒等功能。
1.3 研究内容本设计以AT89C2051为核心，通过霍尔传感器来检测自行车的运转情况进而实现电动自行车的速度，最后用2位的LED能直观的将速度与里程显示给用户，并且在速度高于一定的值时可自动向用户报警，从而达到智能化。
主要研究内容:1.传感器电路模块设计2.电源电路设计3.存储器电路模块设计4.报警电路设计5.显示电路设计6.掉电保护电路设计2 总体设计方案本速度里程表由信号预处理电路、AT89C2051单片机、数码管显示电路、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。
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)；速度显示部分采用数码显示模块, 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。
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。
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, 并由动态数码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, 同时每秒钟进行一次里程累计,从而计算出总里程。
最后将得出的速度、里程值存储在E2PROM中, 并根据两个按键的选择情况来显示速度或里程。
为了方便计算要显示数据值的段码, 可再将其转换成压缩的BCD 码, 然后通过查表将要显示的数据值中每一位的压缩BCD 码转换成8 段码送到显示缓冲区, 最后经串口送至液晶显示模块以显示所测的速度或里程。
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。
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, 还应尽量保证其它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2位显示。
系统方框图如图2-1所示。
图2-1 系统方框图3 系统单元模块概述3.1 传感器选择方案一、光电传感器。
光电传感器是应用非常广泛的一种器件，各种各样的形式，如透射式、反射式等，基本原理就是当发射管光照射到接收管时，接收管导通，反之关断。
以透射式为例，如图3-1所示，当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时，开关管关断，否则打开。
为此可以制作一个遮光叶片如图3-2所示，安装在转轴上，当扇叶经过时，产生脉冲信号。
当叶片数较多时，旋转一周可以获得多个脉冲信号。
图3-1 光电传感器的原理图图3-2 遮光叶片将光敏电阻安装在自行车前又的一侧，在同等高度的另一侧安上一个高亮度的发光二极管。
在同等高度的辐条上贴上一圈黑色材料，并在黑色材料上打上等间距的小孔，这样当小孔经过光敏电阻时，光敏电阻根据光电流的变化发出脉冲，从而测量里程。
方案二、光电编码器光电编码器的工作原理与光电传感器一样，不过它已将光电传感器、电子电路、码盘等做成一个整体，只要用连轴器将光电传感器的轴与转轴相连，就能获得多种输出信号。
它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。
如图3-3所示，是某光电编码器的外形。
图3-3 成品光电编码器将旋转编码器安装在车轴上，这样每当车轮转过一定的距离编码器就会发出一个脉冲。
利用脉冲数对里程进行测量。
方案三、霍尔传感器霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040、A04E 等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。
图3-4 霍尔元件和磁钢实际图使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。
如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出, 单片机根据脉冲数来计算里程。
霍尔元件和磁钢如图3-4所示。
在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。
这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。
光敏电阻对光特别敏感，当白天行驶时，外界光敏电阻对光特别敏感，当白天行驶时，外界光源导致光敏电阻发出错误信号；光敏电阻对环境的要求相当高，如果光敏电阻或发光二极管被泥沙或灰尘所覆盖，光敏电阻就不能再进行测量；在雾天和雨天光敏电阻的测量的效果也不好。
而编码器必须安装在车轴上，这样安装就会给用户带来很多不便。
霍尔元件不受天气的影响，即便被泥沙或灰尘覆盖对测量也不会有任何影响。
由霍尔元件加整形电路构成的霍尔开关系统，具有输出响应快，数字脉冲性能好，安装方便，性能可靠，不受光线、泥水等因素影响，价格便宜的优点。
