电动自行车速度历程计设计.doc

1、 本科生毕业论文(设计)电动自行车速度里程计设计院系名称姓名学号专业指导教师年5月8日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

2、片机AT89C51；霍尔传感器；EEPROM型存储器24C01；七段LED灯II河南理工大学万方科技学院毕业设计(论文)Length / speed designedAuthor : Ren Xiu qin Tutor: Zhang Chun liangAbstractLength / speed due to simple, easy to implement, many advantages such as being more reliable and extensive attention. Because of the system while taking into account

3、 the large range and high precision, in length / speed on the general principles for a new design, and the use of paragraph 12 of the LED display designed to automatically show the exercise of the total mileage and vehicle speed. with speeding signals to remind function, the mileage of automatic dat

4、a memory, its better to achieve a practical design requirement. This paper mainly focuses on the main circuit and system design process description. First, this paper will outline the definitive length / speed of the basic principles and characteristics Hall sensor gear choices and explained the rea

5、sons. And this paper will elaborate the basic principle of the systemAT89C51 and identities. Moreover, this paper will elaborate on the structure and principles of 24C01EEPROM memory.Finally, the description of the system design process. This will give the necessary procedures for the system design-

6、 information for reference. Key words: sensor, embedded systems AT89C51, 24C01 EEPROM memory .目录1 引言 12 系统总体概述.22.1 工作原理.22.11 原理框图.22.12 原理介绍 .32.13 原理框图.33 硬件介绍 .53.1 霍尔元件 .53.11霍尔器件 .53.12 霍尔效应.53.13 霍尔开关电路 .53.14 旋转传感器 63.2 LED数码管 .63.3 T89C51简介 .73.4 24C01简介 .104 软件设计 .144.1 系统内存的规划 144.2程序介绍 .

7、14 4.3主程序流程图 .154.4主程序 .15结论 29致谢 .30 参考文献 .37 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

8、P2口扩展。外部存储器采用E2PROM存储器AT24C01，用于存储里程和速度等数据。并用CPU来控制里程/速度指示灯，里程指示灯亮时，显示里程；速度指示灯亮时，显示速度。超速报警采用扬声器，用一个发光二极管来配合扬声器，扬声器响时，二极管亮，表明超速。 初始化系统中的一些数据：先将程序中T1设为外部控制定时器方式；外中断0及外中断1设为边沿触发器方式；将部分内存单元清零；设置轮子周长值；开中断及定时器；将EEPROM中的数据调入内存等。在P1.2、P1.3、P1.4、P1.6、P1.12端口的开关用于设定轮子的周长，当没有设定定时，能从P3.1口输出一个周期为0.5S的方波信号，用作发光管闪

9、烁及信响器提醒。外中断0服务程序用于对12脚输入的圈脉冲进行计数，为十六进制计数器。60H为低位，62H为高位。每计数一次后，对里程数据进行一次存储操作。外中断1服务程序用于处理轮子的转动一圈后的几时数据。当标志位为1时，说明计数器溢出，放入最的时间值；当标志为0时，将计数单位的值放入68H6BH单位。当显示里程时，先要将圈数计时器中的数据进行运算，求出总里程当要显示速度时，要将轮子的周长和转一圈的时间数相除，然后换算长km/h单位。最后放入120H123H，进行数据的显示。2系统总体概述2.1工作原理2.1.1 系统组成系统主要由霍尔传感器、单片机AT89C51、存储器24C01、TC402

10、4、七段LED显示器组成，如图2.1所示。图2.1 原理框图轮子每转一圈,霍尔传感器输出一个低电平脉冲并经AT89C51的12脚输入,霍尔传感器输出轮子圈数的计数脉冲经TC24024的二分频形成控制信号经AT89C51的13脚输入,AT89C51将部分信号数据存放在储存器24C01，LED显示器是通过AT89C51的P0口和P2口扩展2.1.2 原理介绍控制器采用AT89C51单片机，速度及里程传感器采用霍尔元件，显示器通过AT89C51的P0口和P2口扩展，外部存储器采用AT24C01，用于存储里程和速度等数据。并用控制器来控制里程/速度指示灯，里程指示灯亮时，显示里程；速度指示灯亮时，显示

11、速度。超速报警采用扬声器，用一个发光二极管来配合扬声器，扬声器响时，二极管亮，表明超速。 P0口和P2口用于七段LED显示器的段码及扫描输出。在显示里程时，第三位小数点用P3.12口控制点亮。P1.0口和P1.1口分别用于显示里程状态和速度状态。P1.2，P1.3，P1.6和P1.12口分别用于设置轮圈的大小。P3.0口的开关用于确定显示的方式。当开关闭合时，显示速度；断开时，显示里程。外中断用于对轮子圈数的计数输入，轮子每转一圈，霍尔传感器输出一个低电平脉冲。外中断用于控制定时器T1的启停，当输入为0时关闭定时器。此控制信号是将轮子圈数的计数脉冲经二分频后形成，这样，每次定时器T1的开启时间

12、正好为轮子转一圈的时间，根据轮子的周长就可以计算出自动车的速度9。P1.4口和P1.5口用于E2PROM存储器24C01的存取控制。11脚（TXD）输出用于速度超速时的报警。2.1.3 原理图原理图如图2.2所示。图2.2 原理图3硬件介绍3.1 霍尔元件3.1.1 霍尔器件霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。 霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。 霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点

13、、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达m级）。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达55150。 3.1.2 霍尔效应在一块通电的半导体薄片上，加上和片子表面垂直的磁场B，在薄片的横向两侧会出现一个电压，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文霍尔在18129年发现的。VH称为霍尔电压。这种现象的产生，是因为通电半导体片中的载流子在磁场产生的洛仑兹力的作用下，分别向片子横向两侧偏转和积聚，因而形成一个电场，称作霍尔电场。霍尔电场产生的电场力和洛仑兹力相反，它阻碍载流子继续堆积，直到霍尔电场力和洛仑兹力相等。这时，片子两侧建立起一个稳定的电压，这就是霍尔电压。 3.1.3 霍尔开关电路 霍尔开关电路又称霍尔数字电路，由稳压器、霍尔片、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成。在外磁场的作用下，当磁感应强度超过导通阈值BOP时，霍尔电路输出管导通，输出低电平。之后，B再增加，仍保持导通态。若外加磁场的B值降低到BRP时，输出管截止，