基于单片机的测速器设计

基于单片机的测速仪的设计与实现在现代科技飞速发展的时代，测速仪在各个领域都有着广泛的应用，比如交通管理、工业生产、运动竞技等。

而基于单片机的测速仪因其成本低、性能稳定、易于实现等优点，成为了测速领域的重要研究方向。

一、测速仪的工作原理要理解基于单片机的测速仪的设计，首先需要了解其工作原理。

常见的测速方法有多种，如激光测速、雷达测速、编码器测速等。

在本次设计中，我们采用了编码器测速的方法。

编码器是一种能够将机械运动转换为电信号的装置。

当被测物体运动时，带动编码器旋转，编码器会输出一系列的脉冲信号。

通过测量这些脉冲信号的频率，就可以计算出被测物体的速度。

二、单片机的选择单片机是整个测速仪的核心控制单元，其性能直接影响到测速仪的准确性和稳定性。

在众多的单片机型号中，我们选择了 STM32 系列单片机。

STM32 单片机具有高性能、低功耗、丰富的外设资源等优点，能够满足测速仪的设计需求。

三、硬件电路设计硬件电路设计是测速仪实现的基础。

主要包括以下几个部分：1、传感器接口电路用于连接编码器，将编码器输出的脉冲信号传输给单片机。

2、单片机最小系统包括单片机芯片、时钟电路、复位电路等，为单片机的正常工作提供必要的条件。

3、显示电路用于显示测量到的速度值，可以选择液晶显示屏（LCD）或者数码管。

4、电源电路为整个系统提供稳定的电源。

四、软件设计软件设计是测速仪实现功能的关键。

主要包括以下几个步骤：1、初始化设置对单片机的各个外设进行初始化，如定时器、中断等。

2、脉冲信号采集通过定时器捕获编码器输出的脉冲信号，并计算脉冲的频率。

3、速度计算根据脉冲频率和编码器的参数，计算出被测物体的速度。

4、显示输出将计算得到的速度值通过显示电路进行显示。

五、系统调试在完成硬件和软件设计后，需要对整个系统进行调试。

调试过程中，可能会遇到各种问题，如脉冲信号丢失、速度计算不准确、显示异常等。

针对这些问题，需要仔细分析，逐步排查，找出问题的根源，并进行相应的修改和优化。

基于单片机计速器的设计摘要：随着信息技术的不断发展，单片机在测量系统中得到了广泛的应用。

速度是一个系统经常需要测量、控制和保持的量。

速度的测量方法有许多种，但在不同的应用环境下，相应的测量方法有它自己的特点和误差。

因此对单片机速度测量系统的研究有着重要的目的和意义。

本设计采用AT89S51单片机作为主要控制核心，应用霍尔传感器采集信号，经过单片机定时计数并运用一个算法测量出汽水行驶速度，最终用4位LED数码管显示其测量结果,具有较高的实用价值。

本文的优点是充分发挥了单片机的性能，硬件电路简单，软件功能完善，测量速度快、精度高，成本低等特点。

关键词：单片机；速度测量；霍尔传感器；LED目录1总体设计 (1)1.1系统设计方案论证 (1)1.2本系统设计的主要内容 (1)2单片机速度测量系统 (2)2.1单片机速度测量原理 (2)2.2单片机速度测量系统结构框图 (2)3系统硬件设计 (2)3.1.2 CS3020霍尔传感器 (4)3.1.3霍尔传感器的硬件连接 (5)3.2 MCU控制系统设计 (6)3.2.2 A T89S51主要特性和引脚说明 (6)3.2.3 MCU最小系统设计 (9)3.3 LED数码管显示器 (10)3.4单片机测速系统总原理图 (11)4系统软件设计 (12)4.1程序流程图 (12)4.2 程序功能 (13)4.3 程序调试 (14)参考文献 (15)附录 (15)1总体设计1.1系统设计方案论证现在测量速度的方法有很多，可以采用不同的器件做出多种测速器。

在这里讨论了两种方案。

方案一：光电式脉冲发生器。

主要由光源、光敏器件和遮光盘组成。

水轮旋转带动遮光盘旋转，当遮光盘没有遮住光源时，光源的光射到光敏器件上，光敏器件中有电流流过，于是在输出端产生电压输出。

其脉冲频率与水速成正比，经过单片机处理后，即可得出水的速度。

这种光脉冲发生装置，在转换速度较高的情况下，由于水流动中的振动引起的光脉冲干扰等问题不好解决，现在采用的不多。

基于AT89S52单片机的LCD数字测速仪的设计在现代工业测量中，转速的测量显得非常重要。

本文基于at89s52单片机，利用optc光断续器和lcdl602液晶显示屏，对数字测速仪进行设计。

1 硬件结构设计本系统设计分为主控制模块、电源电路、lcd显示模块、信号输入模块、晶振电路、复位电路几个模块，系统结构框图如图1所示。

其中主模块采用at89s52单片机，信号输入主要采用optc光断续器。

(1)at89$52单片机。

at89s52单片机是一种低功耗、高性能cmos 8位微控制器，具有8k的系统可编程flash存储器。

设计采用at89s52作为系统的控制芯片，它的优点是体积小、抗干扰能力强、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。

(2)optc光断续器。

optc光断续器即光电开关。

其工作原理是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体的有无。

物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。

将其输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。

多数选用波光接近可见光的红外线光波型。

光电开关可分为：对射式光电开关和槽式光电开关。

设计采用对射式光电开关，这种光断续器具有下列特点：体积小、可靠性高，外围电路少，能与ttl、lstyl、cmos器件直接连接，工作电压范围大(vcc=4.5～16v)。

2 硬件工作原理电路以at89s52芯片为核心，充分利用单片机的运算及其控制功能，并采用主控模块、信号输入模块、电源电路、复位电路、晶振电路等各模块，通过系统化lcd显示模块实时显示所测速度的数值。

设计以optc光断续器作为信号源，optc光断续器将发光部分的gaas红外光二极管和感光部分的光电二极管以及信号处理电路集成在一块芯片上。

当轮子转动一周时，optc光断续器则产生一个感应信号，再将产生的感应信号转换成为数字信号输入单片机中，再经过数据的运算处理后便得到该轮子的实际速度。

基于51单片机的数字测速系统的设计方案 0 引言 本方案所设计的基于霍尔元件的脉冲发生器要求成本低，构造简单，性能好。

在电气控制系统中存在着较为恶劣的电磁环境，因此要求产品本身要具有较强的抗干扰能力。

系统主要由AT89S52 单片机处理系统、电机、传感器检测单元、信号处理单元和显示系统等几个部分组成。

1 总体方案设计 对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。

霍尔元件测速法是利用霍尔开关元件测转速的。

霍尔开关元件内含稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、施密特触发器和输出电路。

输出电平与TTL 电平兼容，在电机转轴上装一个圆盘，圆盘上装若干对小磁钢，小磁钢越多，分辨率越高，霍尔开关固定在小磁钢附近，当电机转动时，每当一个小磁钢转过霍尔开关，霍尔开关便输出一个脉冲，计算出单位时间的脉冲数，即可确定旋转体的转速。

其系统框图如图1 所示。

2 系统硬件电路设计 该系统包括霍尔传感器、隔离整形电路、主CPU、显示电路、报警电路及电源等部分。

其测量过程是测量转速的霍尔传感器和电机机轴同轴连接，机轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路输出，经隔离整形后送入单片机进行处理，单片机收到信号将该值数据处理后，在LCD 液晶显示器上显示出来。

一旦超速，CPU 通过蜂鸣器进行报警。

2.1 传感器的选择 测量电机转速的第一步就是要将电机的转速表示为单片机可以识别的脉冲信号，从而进行脉冲计数。

利用霍尔器件检测脉冲信号因其具有结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便等优点。

当电机转动时，带动传感器运动，产生对应频率的脉冲信号，经过信号处理后输出到计数器或其他的脉冲计数装置，进行转速的测量。

2.2 微处理器的选择 为了减少体积与功耗，采用较常使用且较经济的AT89S52单片机：AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS 的8 位微控制器，具有8K 在系统可编程存储器。

其最小系统包括单片机AT89S52接口电路、晶振电路、复位电路。

单片机测速仪的设计.《单片机测速仪的设计》一、测速仪的工作原理单片机测速仪的工作原理通常基于对运动物体所产生的脉冲信号的计数和时间测量。

常见的测速方法有光电测速、霍尔效应测速等。

以光电测速为例，在被测物体上安装一个遮光板，当遮光板随物体转动时，会周期性地遮挡光电传感器。

光电传感器将光信号转换为电信号，产生一系列脉冲。

单片机通过对这些脉冲的计数，并结合测量的时间间隔，就可以计算出物体的转速。

二、硬件设计1、传感器选择光电传感器：具有响应速度快、精度高的特点，但容易受到环境光的干扰。

霍尔传感器：对磁场变化敏感，适用于测量磁性物体的速度，抗干扰能力较强。

2、单片机选型考虑因素包括处理速度、存储容量、引脚数量等。

常见的单片机如STM32、Arduino 等都可以满足测速仪的需求。

3、信号调理电路由于传感器输出的信号可能比较微弱或存在干扰，需要通过放大、滤波等电路进行处理，以获得清晰、稳定的脉冲信号。

4、显示模块可以选择液晶显示屏（LCD）或数码管来显示测量结果。

LCD 显示内容丰富，但成本较高；数码管简单直观，成本较低。

5、电源模块为整个系统提供稳定的电源，通常采用直流稳压电源或电池供电。

三、软件设计1、初始化设置包括单片机的时钟设置、引脚配置、中断设置等。

2、脉冲计数与时间测量使用单片机的计数器功能对脉冲进行计数，并通过定时器测量时间间隔。

3、速度计算算法根据脉冲计数和时间间隔，按照预定的公式计算出速度值。

4、显示驱动程序将计算得到的速度值发送到显示模块进行显示。

四、系统调试1、硬件调试检查电路连接是否正确，电源是否稳定，传感器输出信号是否正常。

2、软件调试使用调试工具，如串口调试助手，查看单片机内部变量的值，检查程序逻辑是否正确。

3、综合调试将硬件和软件结合起来，对整个测速仪系统进行测试，不断优化和改进。

五、误差分析与改进1、误差来源传感器精度误差、信号干扰、时间测量误差等。

2、改进措施采用高精度传感器、优化信号调理电路、提高时间测量精度等。

学号：常州大学毕业设计（论文）（2012届）题目学生学院专业班级校内指导教师专业技术职务校外指导老师专业技术职务二○一二年六月基于单片机的数字测速仪设计摘要：在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为数字式和模拟式两种。

模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。

数字式通常采用光电编码器，霍尔元件等为检测元件，得到的信号为脉冲信号。

随着微型计算机的广泛应用，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。

本论文描述了一个以AT89S52单片机控制模块、红外传感器采集模块、电机驱动模块和报警模块为主要部分组成的转速测量系统。

该系统以一对红外发射和接收二极管形成光路，通过照射到齿盘上颜色的变化对光路形成脉冲，单片机采用同步M/T法对脉冲计数，经过内部数据处理得出转速，并通过1602液晶显示器显示出结果。

同时当转速超过其所设定的数值时，系统对其进行报警。

通过L298N电路调节电机转速，从而实现在一个电机上对低转速和高转速的测量。

关键词：AT89S52单片机；同步M/T法；1602液晶；L298N电路Design of digital speedometer based on single-chip microcomputerAbstract：In engineering practices, the situation of measuring revolving speed often occurs. There are two ways to measure revolving speed: analog type and digital type. With analog type, tachogenerator is used as detecting element, which brings out analog quantity, while with digital type, photoelectric encoder, Hall element etc. are often used, which brings out pulse signal. With the widespread of microcomputers, especially highly cost-efficient microcontroller, we often use microcontroller as the core of measuring revolving speed.This paper focuses on describing a revolving speed measuring system composed by AT89S52 microcontroller (controlling module), infrared sensor (collecting module), electrical machine (driving module), and alarming module, which uses a pair of infrared emitting-and-receiving diodes to form the optical path. Through the interval block-out from the change of colors on the fluted disc, electric pulse can be generated. The microcontroller uses synchronic M/T method to measure the time of pulse, then after inner data analysis, the author can get the revolving speed and finally a 1602 LCD is used to show the result. When the revolving speed outstrips the fixed number, system alarms. What’s more, through the use of L298 circuit to adjust the revolving speed of electrical machine, the measurement of low and high revolving speeding in one electrical machine can be realized.Key words：MCS52; Synchronic M/T method ; 1602 LCD; L298 circuit目录摘要 (II)目录 (III)1引言 (1)1.1课题研发的背景和意义 (1)1.2数字测速仪的国内外研究现状及发展趋势 (1)1.3课题的主要内容和任务 (2)2系统分析与总体设计方案 (3)2.1数字测速仪的基本工作原理 (3)2.2数字测速仪的整体设计结构 (3)2.3数字测速仪的测量方案的分析 (4)2.3.1转速测量方案论证 (4)2.3.2电机驱动方案论证 (4)2.3.2键盘显示方案论证 (4)2.3.3 PWM软件实现方案论证 (4)2.4转速测量原理 (5)2.4.1测频法“M法” (5)2.4.2测周期法“T法” (5)2.4.3测频测周法“M/T法” (6)3系统硬件电路设计 (8)3.1控制模块 (8)3.1.1模块控制的选择 (8)3.1.2 AT89S52单片机介绍 (8)3.1.3单片机的最小系统 (12)3.2红外传感器信号采集模块 (13)3.2.1红外光电管芯片介绍 (13)3.2.2红外光电管的工作原理 (13)3.2.3 LM339电压比较器芯片介绍 (14)3.2.3电压比较电路设计 (14)3.2.4红外采集模块电路设计 (15)3.3电机驱动模块 (16)3.3.1 L298N芯片介绍 (16)3.3.2电机驱动模块电路设计 (18)3.4 液晶显示模块 (19)3.4.1 LCD1602液晶显示 (19)3.4.2显示模块的电路设计 (21)3.5电源模块 (21)3.6蜂鸣器报警模块 (22)3.6.1蜂鸣器 (22)3.6.2发光二极管 (23)3.6.3报警电路的设计 (23)4系统的软件设计 (25)4.1中断服务子程序的设计 (26)4.2电机驱动模块子程序的设计 (26)4.3显示子程序的设计 (27)4.4报警电路子程序的设计 (30)5系统调试 (31)5.1硬件调试 (31)5.2软件调试 (31)5.3综合调试 (31)5.4调试结果 (31)5.4实物展示 (32)6结论与展望 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录A (37)附录B (38)1引言1.1课题研发的背景和意义转动物体的速度是测控系统中的重要参数之一，它的应用范围广，实用价强。

基于51单片机和霍尔传感器的测速1. 小项目简介主要采用stc89c51/52单片机作为主控，由霍尔传感器作为测速的基本模块，采用按键控制速度快慢，数码管显示当前速度。

最后成品图如下：2.电源部分1.电源供电的功率尽可能的稍微大一些，我是采用罗马仕充电宝供电（5V，2.1A输出口）。

因为电源功率过小，将造成电机无法带动，或者数码管闪烁等硬件上的bug。

2.如果电源的电压高于5V，需要在电源输入端使用一个稳压电路，将输入电压稳压到5V给单片机，和其他外设供电。

防止电压过高造成器件损坏。

3.硬件部分1. stc89c51/52的最小系统注意：如果使用一般的USB接口供电，当电机转动时候，可能照成单片机的管脚供电不稳定，所以需要在单片机的IO的外接上拉排阻。

P3口不需要。

9针排阻如下：有小点的一端是公共端，需要和电源5V连接，其余口和单片机管脚一一对应焊接就行。

2. 霍尔传感器注意引脚，窄的一面来看引脚顺序：这里的VOUT口可以直接连接单片机的外部中断1口，可以经过一个电压比较器lm393之类的在给单片机。

3. 直流电机马达驱动51单片机的IO口输出的电流过小，驱动直流电机马达效果不明显，达不到后期变速，需要使用一个三极管（9015\9013这类都可以）放大电路去驱动马达：示范电路如下：（电阻根据自己需要修改）4. 共阴数码管//数码管位选sbit S1=P2^4;sbit S2=P2^5;sbit S3=P2^6;sbit S4=P2^7;//数码管段选：P1的八个IO口。

连线的时候一定根据下列图示的段选（注意注意注意：容易连错）4.软件部分1.软件工程整体图：2.main.c文件代码：自己创建一个51单片机的keil工程文件，将下面代码拷贝到自己工程文件下的main.c文件替换即可/************************************************************** ************************* 基于51单片机测速* 实现现象：按下按键K1减速按下按键K2加速外部中断1对应IO口P3^3注意事项：电机速度不能过快，否则会造成数码管显示不稳定*************************************************************** ************************/#include 'reg52.h' //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器typedef unsigned int u16; //对数据类型进行声明定义typedef unsigned char u8;//测试端口（根据自己需要决定）sbit led=P0^0; //将单片机的P0.0端口定义为led/************************************************************** ****************************************************核心部分**************************************************************************************************************** ************************///占空比u16 time = 0; // 定义占空比的变量u16 count=30; //定义占空比上限sbit PWM=P0^1;// P0.1输出pwm//速度u16 zhuansu=0; //转速初值为0u16 jishu = 0; //jishu的变量初值为0u8 flag = 0; //定时器1计数变量//按键sbit k1=P2^0;sbit k2=P2^1;sbit k3=P2^2;sbit k4=P2^3;//数码管位选sbit S1=P2^4;sbit S2=P2^5;sbit S3=P2^6;sbit S4=P2^7;//数码管位选：P1的八个IO口//共阴数码管段选u8 code smgduan[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//显示0~F的值//数码管存储中间变量unsigned char Display_data[4];/************************************************************** ****************** 函数名 : delay* 函数功能 : 延时函数，i=1时，大约延时10us*************************************************************** ****************/void delay(u16 i){while(i--);}//定时器和外部中断1的初始化函数void InitSyetem(){//配置外部中断1：采集霍尔传感器触发下降沿IT1 = 1; //选择下降沿触发EX1 = 1; //打开外部中断1//定时器0，1工作方式1TMOD=0x11; //定时或者计数模式控制寄存器//定时器0配置：产生PWM波TH0=(65536-10)/256;//赋初值定时10usTL0=(65536-10)%256;//sET0=1;//开定时器0中断TR0=1;//启动定时器0//定时1：测速TH1=(65536-10000)/256;//赋初值定时10msTL1=(65536-10000)%256;ET1=1;//开定时器0中断TR1=1;//启动定时器0PX1=1;//设置优先级PT1=1;//设定定时器1为最高优先级EA=1;//开总中断}//外部1中断服务函数void Service_Int1() interrupt 2{jishu++; //霍尔下降沿一次就记一次数if(jishu == 100) //累加计数有100次，总时间为100 * 10ms = 1s{led^=led; //led闪烁}}//定时0处理函数产生PWM 调速原理———在PWM高电平时候驱动电机转动在PWM低电平时候让电机停止转动void Service_Timer0() interrupt 1{TR0=0;//赋初值时，关闭定时器TH0=(65536-10)/256;//赋初值定时TL0=(65536-10)%256;//0.01msTR0=1;time++; //计数变量if(time>=100) time= 0; //清零标志变量if(time<=count) //小于设定值，输出高电平{PWM = 1;}elsePWM = 0;}//定时器1中断处理显示转速void Service_Timer1() interrupt 3{TR1=0;//赋初值时，关闭定时器TH1=(65536 - 10000) / 256;TL1=(65536 - 10000) % 256;//定时10msTR1=1;flag++; //计数变量加if(flag==100) //计时到达1s 测量此时的转速{// led=~led; //led状态取反zhuansu = jishu; //监测霍尔传感器总共计数次数jishu=0; //转速置0flag=0; //清除计数变量}}//数码管处理函数void Deal_data(){Display_data[3]=smgduan[zhuansu/1000]; //数码管高位Display_data[2]=smgduan[zhuansu/100%10];//去第二位Display_data[1]=smgduan[zhuansu/10%10];Display_data[0]=smgduan[zhuansu%10]; //数码管低位}/************************************************************** ****************** 函数名 : DigDisplay* 函数功能 : 数码管动态扫描函数，循环扫描4个数码管显示*******************************************************************************/void DigDisplay(){u8 i;for(i=0;i<4;i++){switch(i) //位选，选择点亮的数码管，{case 0 : S1 = 0; S2 = 1; S3 = 1; S4 = 1;break; //点亮第一位数码管case 1 : S2 = 0; S1 = 1; S3 = 1; S4 = 1;break;case 2 : S3 = 0; S1 = 1; S2 = 1; S4 = 1;break;case 3 : S4 = 0; S1 = 1; S2 = 1; S3 = 1;break;}P1=Display_data[i];//发送段码delay(5); //间隔一段时间扫描时间越少，一起亮且显示越稳定；时间越多，是流水点亮P1=0x00;//消隐时间过快时，每个数码管将会有重影}}/************************************************************** ****************** 函数名 : keypros* 函数功能 : 按键处理函数，判断按键K1是否按下*************************************************************** ****************/void keypros(){if(k1==0) //检测按键K1是否按下{delay(100); //消除抖动一般大约10ms 时间的估算100*n=1(s) if(k1==0) //再次判断按键是否按下{led=~led; //led状态取反count+=10;if(count >= 90) //设置一个上限count+=90;}while(!k1); //检测按键是否松开为假时候说明按键没有释放}if(k2==0) //检测按键K1是否按下{delay(100); //消除抖动一般大约10msif(k2==0) //再次判断按键是否按下{led=~led; //led状态取反count-=10;if(count <= 10){count = 10;}}while(!k2); //检测按键是否松开}}/************************************************************** ****************** 函数名 : main* 函数功能 : 主函数* 输入 : 无* 输出 : 无*************************************************************** ****************/void main(){led = 0; //上电熄灭小灯P1 = 0x00; //上电初始化熄灭数码管InitSyetem();//定时器和外部中断1的初始化函数while(1){keypros(); //按键处理函数Deal_data(); //数据处理函数DigDisplay(); //数码管显示函数}}。

基于单片机的LCD数字测速仪设计Design of LCD Digital Velocimeter Based onSingle-chip Microcomputer学部：信息专业：计算机科学与技术毕业设计（论文）完成时间：自 2012 年 12 月至 2013 年 5 月摘要本课题是基于单片机的数字测速仪的设计。

系统以AT89S52为主控模块，OPTC光断续器测速，实现对通过物体的速度的测量，并能把测到的信号传递给单片机进行计算，并通过单片机输出驱动信号，用LCD数字显示屏实时显示。

系统的硬件部分包括AT89S52、信号输入模块、电源电路、复位电路、晶振电路和LCD显示模块。

OPTC光断续器用于信号输入，显示模块选用型号为1602A 的LCD数字显示屏。

复位电路的作用是控制CPU的复位状态，防止CPU发出错误指令、执行错误指令。

晶振电路的作用是为系统提供基本的晶振信号。

本课题主要研究了测速仪所涉及的硬件方面的问题。

并对单片机、OPTC光断续器及系统出现的误差和电路设计中出现的问题进行分析和讨论。

关键词：速度；单片机；光断续器；LCDAbstractThis article design a number Velocimeter based on Single-chip Microcomputer.The system uses an AT89S52 as main control module.OPTC Photoelectric interrupter is used to measure speed so that it can be measured of through object speed and transmit the detected signals to the SCM to calculate.At the same time, SCM outputs the drive signals to the LCD digital display screen to real-time display.The hardware of the system consists of AT89S52、signal input module、electric source、reset circuit、crystal oscillator circuit and LCD display module which is using 1602A model. OPTC Photoelectric interrupter is used to input signals.The function of reset circuit is to reset CPU.It can prevent the CPU to send wrong instruction or execute error instruction. The function of crystal oscillator circuit is to provide crystal oscillator for the system.The paper is mainly talk about the hardware problem of Velocimeter,analysis and discussion about Single-chip Microcomputer、OPTC Photoelectric interrupter and the error of the system as well as the problem in the Circuit design.Keywords：Speed SCM Photoelectric interrupter LCD目录1 概述 (1)2 方案选择 (1)2.1 项目功能 (1)2.2 方案论证 (1)2.3 开发环境的选择 (3)3 硬件设计 (3)3.1 主要电子元件 (3)3.1.1 单片机芯片 (3)3.1.2 显示单元 (4)3.1.3 测速单元 (4)3.2电路图 (5)4 软件设计 (5)4.1 总体设计 (6)4.2 主要程序代码 (6)4.2.1 写指令到LCD子函数 (6)4.2.2 写数据到LCD子函数 (7)4.2.3 显示指定坐标的一个字符子函数 (7)4.2.4 显示指定坐标的一串字符子函数 (7)5 仿真结果与分析 (8)5.1 项目测试 (8)5.2 结果及问题 (8)6 实物制作结果与分析 (10)6.1 制作过程 (10)6.2 问题及结果 (11)结论 (11)参考文献 (12)致谢 (13)1 概述现如今，在我们生活中的方方面面及各个领域都有单片机的身影。

广西工学院鹿山学院毕业设计（论文）题目：基于单片机的数字测速仪设计系别：专业班级：姓名：学号：指导教师：职称：二〇一一年五月二十五日摘要转速是各类电机运行过程中的一个重要监测量，测速装置在机车控制系统中占有非常重要的地位。

本文介绍了一种基于AT89C51单片机的光电传感器转速测量系统的设计。

系统采用对射式光电传感器产生与齿轮相对应的脉冲信号，使用AT89C51单片机采样脉冲信号并计算每分钟内脉冲信号的数目，即电机对应的转速值，最终系统通过LCD实时显示电机的转速值。

经过软硬件系统的搭建，本系统满足设计要求，且结构简单、实用。

系统在降低测速器成本，提高测速稳定性及可靠性等方面有一定价值，具有广泛的应用前景。

关键词：转速测量；单片机；光电传感器ABSTRACTRotational Speed is an important parameter for motor.The speed detector is improtant that locomotive of Control System. A photoelectric speed measuring system which based on the MCU of AT89C51 was designed in this paper. The opposite-type photoelectric were used to generate pulse signal corresponding to the gears. The AT89C51 was used to sample the pulse signal and calculate the amount of the pulse signal per minute which is the value of the motor speed. The value of the motor will be displayed real-time by LCD. Through the hardware and the software implementing, the system meets the design demands. It's simple and practical. It will have a broad prospects because of reducing the cost of the speed detector and improving the stability and reliability of measurement .Keywords: Speed Measurement ；SCM；Photoelectric。

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY科研实践题目：基于单片机的测速器设计二级学院（直属学部）：延陵学院专业：电气工程及其自动化班级：10电Y1 学生姓名：张凯强学号：10120733 指导教师姓名：范力旻职称：副教授2013年12月30日至2014年1月10日目录1.绪论 (2)1.1 课题研究背景及意义 (2)1.2 课题研究的内容 (2)2.测速器的系统概论 (4)2.1 系统的主要功能 (4)2.2 系统需求分析 (4)2.3 测速器的工作流程 (4)3总体设计方案 (6)3.1 单片机的选择 (6)3.1.1单片机的引脚功能介绍 (6)3.2测速器方案论证 (7)3.2.1方案的提出 (7)3.2.2方案的比较及确定 (8)4.软件设计 (9)4.1主程序流程图 (9)4.2按键分析 (9)4.3数码管显示电路 (10)4.4速度比较与报警 (12)4.5测速程序分析 (13)5.Proteus和keil仿真 (15)5.1 proteus软件的介绍及使用 (15)5.2测速器proteus软件的仿真 (18)6.实物制作 (20)6.1电路板焊接 (20)6.2电路板调试 (21)7.总结和展望 (21)7.1科研实践总结 (21)7.2对未来的展望 (22)附录 (23)1.参考文献 (23)2.元器件清单 (24)3原理图 (25)4.程序代码（C语言）： (25)5实物图 (35)1.绪论1.1 课题研究背景及意义近年来随着科技的飞速本设计是发展，为了克服传统模拟车速显示仪表显示数不准确及没有超速提示的缺点，数字化仪表迅速的进入汽车仪表行业，成为一种趋势，本文从驾驶员自身安全角度出发，设计了一种检测车辆超速的报警系统。

该报警系统允许驾驶员通过自带键盘设置本车辆安全行驶的最高速度当车辆处于行驶状态中，该系统通过速度传感器时刻监测机动车辆。

并通过LED显示车辆的实际车速和用户设置的安全参数．当发现车辆速度超过驾驶员设置的最高值时，蜂鸣器开始报警，警告灯不断闪烁，提醒驾驶员减速。

基于C51单⽚机直流电机测速仪设计基于C51单⽚机直流电机测速仪设计摘要：电机的转速是各类电机运⾏过程中的⼀个重要监测量，测速装置在电机调速系统中占有⾮常重要的地位，特别是数字式测速仪在⼯业电机测速⽅⾯有独到的优势。

本⽂介绍了⼀种基于C51单⽚机的光电传感器转速测量系统的设计。

系统采⽤对射式光电传感器产⽣与齿轮相对应的脉冲信号，使⽤AT89C51单⽚机采样脉冲信号并计算每分钟内脉冲信号的数⽬，即电机对应的转速值，最终系统通过LCD实时显⽰电机的转速值。

经过软硬件系统的搭建，分别通过Protues软件系统仿真实验和实际电路搭建检查实验。

仿真实验表明本系统满⾜设计要求，并且结构简单、实⽤。

整个直流电机测速系统在降低测速仪成本，提⾼测速稳定性及可靠性等⽅⾯有⼀定的应⽤价值。

关键词：转速测量；光电传感器；单⽚机Based On C51 SCM Single DC Motor Speedometer DesignABSTRACT：Motor speed is all kinds of motor operation is an important process to monitor the amount of speed measuring device in the motor control system occupies a very important position, Especially the digital speedometer in the industrial motor speed has unique advantage. This paper describes a photoelectric sensor 51 SCM-based speed measurement system design. System uses a beam photoelectric sensor generates a pulse signal corresponding to the gear, the use of a sampling pulse signal AT89C51 SCM and calculating the pulse per minute, the number of signals that the speed of the motor corresponding to the value of the final system time through the LCD display the motor speed value.After a hardware and software system structures, respectively, through Protues software system to build the actual circuit simulation and experimental examination. Simulation results show that the system meets the design requirements, and the structure is simple and practical. DC Motor Speed entire system in reducing speedometer costs, improve reliability, speed stability and a certain application value.Keywords: Speed measurement; Photoelectric; Single chip micyoco⽬录1 绪论 (1)1.1 数字式转速测量系统的发展背景 (1)1.2 转速测量在国民经济中的应⽤ (1)1.3主要研究内容 (2)1.4 设计的⽬的和意义 (2)2 转速测量系统的原理 (4)2.1 转速测量原理 (4)2.2 转速测量计算⽅法 (5)3转速测量系统设计⽅案 (7)3.1 直流电机转速测量⽅法 (7)3.2 设计任务及⽅案 (8)4 直流电机测速系统设计 (9)4.1 单⽚机AT89C51介绍 (9)4.2 转速信号采集 (14)4.2 转速信号处理电路设计 (16)4.4 最⼩系统的设计 (17)4.4.1复位电路 (17)4.4.2 晶振电路 (20)4.5 显⽰部分设计 (20)5 直流测速系统仿真 (24)5.1 直流测速系统仿真 (24)5.1.1单⽚机最⼩系统仿真 (25)5.1.2 数码管显⽰仿真 (25)5.2 主程序流程设计 (26)5.2.1 主程序流程设计 (26)5.2.2 定时器的初始化 (27)5.3 实际电路实验 (28)参考⽂献 (30)致谢 (31)1 绪论1.1 数字式转速测量系统的发展背景在现代⼯业⾃动化⾼度发展的时期，⼏乎所有的⼯业设备都离不开旋转设备，形形⾊⾊的电机在不同领域发挥着很重要的作⽤。

大专毕业论文——基于单片机测速仪设计摘要：本文基于单片机技术，设计了一种测速仪，用于测量车辆的速度。

通过检测车辆通过的时间和通过两个测速仪之间的距离，可以计算出车辆的速度。

该测速仪具有结构简单、精度高、成本低等优点，在实际应用中具有广泛的推广和应用价值。

关键词：单片机、测速仪、速度测量一、引言随着社会的发展和交通工具的普及，对车辆的安全管理和交通法规的执行要求越来越高。

而测速仪作为一种常用的交通监管设备，对于监测车辆的速度具有重要的作用。

本文基于单片机技术，设计了一种测速仪，用于测量车辆的速度，以提高交通管理和安全性。

二、测速仪的原理与设计1.原理测速仪是利用物体在一定时间内通过两个测速仪之间的距离，计算出速度的设备。

当物体通过第一个测速仪时，记录下通过的时间t1；当物体通过第二个测速仪时，记录下通过的时间t2、通过测速仪之间的距离d，可以得到车辆的速度v=d/(t2-t1)。

2.设计该测速仪的设计主要包括传感器、放大电路、单片机控制和显示等几个模块。

(1)传感器模块：使用光电传感器作为测速仪的传感器。

光电传感器将物体通过时产生的光电信号转化为电信号输出，以便后续处理。

(2)放大电路：传感器输出的电信号较弱，需要通过放大电路进行放大，以提高信号的稳定性和准确性。

(3)单片机控制：将放大后的信号输入单片机进行处理。

单片机进行时间的计算、高级算法的运行和结果的输出等。

(4)显示模块：将计算得到的速度通过液晶显示屏进行显示，以便操作人员进行查看。

三、实验结果与分析通过实验测试，本文设计的测速仪具有良好的测速精度和稳定性。

在30次实验中，测量误差在0.5%以内，满足实际应用的需求。

同时，通过控制单片机的程序，测速仪可以适应不同地面条件、车辆类型和速度范围的测量。

四、总结与展望本文基于单片机技术设计了一种测速仪，通过测量时间和距离计算出车辆的速度。

通过实验测试，该测速仪具有结构简单、精度高、成本低等优点，在实际应用中具有广泛的推广和应用价值。

基于单片机的测速仪设计一、测速仪的原理及需求分析测速仪的工作原理通常基于对运动物体在一定时间内经过的距离的测量，从而计算出其速度。

常见的测速方法包括激光测速、雷达测速、超声波测速等。

对于基于单片机的测速仪，我们选择使用光电传感器来检测物体的运动。

在设计之前，需要明确测速仪的性能需求。

例如，测量的速度范围、测量精度、响应时间、工作环境等。

假设我们设计的测速仪用于测量车辆在公路上的行驶速度，速度范围设定为 0 200 千米/小时，测量精度要求在±5%以内，响应时间不超过 1 秒，能够适应各种天气条件。

二、硬件设计1、单片机选型选择合适的单片机是整个系统的核心。

考虑到性能、成本和开发难度等因素，我们选用了常见的 STM32 系列单片机。

STM32 具有丰富的外设资源、较高的处理速度和良好的稳定性，能够满足测速仪的需求。

2、光电传感器光电传感器用于检测物体的运动。

当物体经过传感器时，会遮挡光线，从而产生一个电信号。

我们选用了对射式光电传感器，其检测精度高，稳定性好。

3、信号调理电路由于光电传感器输出的信号可能比较微弱或存在干扰，需要通过信号调理电路进行放大、滤波等处理，以提高信号的质量。

4、显示模块为了直观地显示测量结果，选用了液晶显示屏（LCD）。

LCD 具有低功耗、显示清晰等优点。

5、电源模块提供稳定的电源是系统正常工作的保障。

设计中采用了稳压芯片将输入的电源电压转换为单片机和其他模块所需的工作电压。

三、软件设计1、编程语言选择 C 语言作为开发语言，C 语言具有语法简洁、可移植性好等优点，适合单片机的开发。

2、主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机内部资源的初始化、传感器的初始化、显示模块的初始化等。

然后进入循环，不断检测传感器的信号，计算速度，并将结果显示在显示屏上。

3、速度计算算法通过测量物体经过传感器的时间间隔，结合传感器之间的距离，就可以计算出物体的速度。

例如，假设传感器之间的距离为 L，物体经过传感器的时间间隔为 T，则速度 V ＝ L ／ T 。

一、引言(一)选题依据：近30年以来，单片机迅速发展，速度之快令人惊讶，广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。

在智能仪器仪表上的应用，单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大；用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。

例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。

可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在；现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等；单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。

通过这个的训练，可以使我更好的掌握单片机，领会它的魔力，既学会了动手操作技能，又增加了自己对未来的信心。

二、芯片AT89C2051和辅助元件的介绍（一）AT89C2051芯片1.AT89C2051的性能和结构AT89C2051是ATMEL公司生产的带2K字节闪速可编程可擦除只读存储器(EEPROM) 的8位单片机,它具有如下主要特性：（1）和MCS-51产品的兼容，2K字节可重编程闪速存储器（2）耐久性：1,000写／擦除周期，全静态操作：0Hz～24MHz（3）两级加密程序存储器，128×8位内部RAM（4）15根可编程I/O引线，两个16位定时器/计数器，六个中断源AT89C2051是一强劲的微型计算机,它对许多嵌入式控制应用提供一高度灵活和成本低的解决办法。

基于单片机的车轮测速系统的设计1. 系统概述：车轮测速系统是一种用来检测车辆行驶速度的系统。

本文将基于单片机设计一款车轮测速系统，主要包括三个部分：红外发射部分、红外接收部分和单片机部分。

2. 系统原理：车轮测速系统的原理是通过红外接收器接收到红外光线的变化来计算车速。

当车轮经过红外发射器时，发射器会发射红外光线，经过车轮后，红外光线会被遮挡一段时间，此时红外接收器无法接收到红外光线，当车轮再次离开时，红外光线会再次照射到红外接收器上。

通过计算车轮遮挡时间的长短，可以计算出车速。

3. 系统硬件设计：（1）红外发射部分：红外发射器采用红外二极管，需要提供5V电源，通过单片机的输出端口控制红外发射器的开关，当需要发射红外光线时，单片机的输出端口输出高电平，发射器开启，发射红外光线。

（2）红外接收部分：红外接收器采用红外光敏二极管，需要提供5V电源，通过单片机的输入端口接收红外光线变化的电信号，当红外光线遮挡时，红外接收器的电压通过单片机输入端口被检测到。

（3）单片机部分：单片机采用STC89C52RC型单片机，需要提供5V电源，并与红外发射部分和红外接收部分进行连接。

单片机需要编程实现红外发射器的控制和红外接收器的信号处理，最终计算出车速。

4. 系统软件设计：程序主要包括以下几个部分：（1）红外发射器控制程序：控制单片机输出端口，使其可以向红外发射器提供5V电压，并控制红外发射器的开关。

（2）红外接收器信号处理程序：通过单片机的输入端口接收到红外接收器信号的电压变化情况，根据变化判断车轮是否经过，并计算出车轮的遮挡时间。

（3）速度计算程序：将车轮遮挡时间转换为车速，并输出到LCD 屏幕上。

5. 系统测试：测试该车轮测速系统时，需要将红外发射器和红外接收器分别固定在车辆前轮和车轮轴上，当车轮经过红外发射器时，红外光线被遮挡一定时间，红外接收器的电压信号发生变化，单片机通过程序计算车速并输出到LCD屏幕上。

目录摘要 (4)第一章引言 (4)1.1课题研究的目的 (5)1.2课题研究的主要内容 (5)1.2.1设计要求 (5)1.2.2难点 (5)第二章硬件电路具体设计方案 (6)2.1方案论证 (6)2.1.1系统组成 (6)2.2系统的工作过程 (6)2.2.1转速的测量 (6)2.3主控制器 (7)2.3.1 SCT89C52 引脚功能介绍 (7)第三章传感器的选择 (9)3.1霍尔传感器介绍 (9)3.2霍尔传感器测速原理 (9)第四章测量磁场及工作设置 (10)4.1 测量磁场 (10)4.2 工作磁体的设置 (11)第五章霍尔电路设计 (12)5. 1工作方法 (12)5.2 齿轮、感应距离和角精度 (13)5.3 电路图设计 (13)第六章报警 (14)6.1蜂鸣器的作用 (14)6.2蜂鸣器的分类 (14)6.3报警电路 (15)第七章LCD显示 (15)7.1液晶显示模块概述 (15)7.2模块引脚说明 (16)7.3接口时序 (17)7.4串行连接时序图 (18)7.5用户指令集 (18)7.6 备注 (21)7.6.1具体指令介绍 (21)7.7显示坐标关系 (23)7.8显示RAM (24)第八章软件设计 (25)8.1程序流程图 (25)结束语 (25)致谢 (26)参考文献 (26)附录一硬件原理图 (27)附录二程序代码 (27)毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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