多功能自行车测速系统设计

多功能自行车测速系统设计

摘要：本次设计主要围绕“多功能自行车测速系统”进行了全方位的介绍，不仅对这种系统的起源发展背景以及国内外的研究现状做了综合分析，更在此基础上制定了本文的设计目标。笔者选用了目前单片机市场上最畅销的STC89C51单片机作为主要控制器芯片，并结合了其他必要的功能芯片，设计出了一款能够实现车速快速准确检测、行驶里程计量、超速报警以及液晶显示等功能的多功能自行车测速系统，该系统不仅在硬件上突破了目前相关产品的成本消耗，更将硬件系统结构简化到最精，大幅度地降低了电能消耗、提高了待机时长。本文最终通过Proteus软件对所设计的系统进行了全面的仿真，对各种能指标进行了检验，检验结果显示系统的各项性能完全达标。

关键词：STC89C51单片机；最小系统；自行车测速表；霍尔传感器

1、引言 1

1.1自行车测速表的发展背景 1

1.2自行车测速表系统的国内外发展现状 2

2、方案选择及元器件介绍 3

2.1主控芯片的选取 3

2.2 STC89C51单片机 4

2.3霍尔传感器模块简介 4

2.4 LCD1602型显示器概述 6

2.5有源蜂鸣器介绍 7

2.6 LM2596直流稳压电源模块 7

2.7 DS1302实时时钟芯片 8

3、硬件系统设计 10

3.1自行车测速表系统的硬件结构框图设计 10

3.2最小系统设计 10

3.3霍尔传感器电路设计 11

3.4显示器外围电路设计 12

3.5报警电路设计 12

3.6电源模块电路设计 13

3.7 DS1302实时时钟芯片电路的设计 14

4、软件系统设计 15

4.1自行车测速表系统的软件工作流程设计 15

4.2行驶速度及里程测量流程设计 16

4.3显示器工作流程设计 17

4.3.1判忙函数 17

4.3.2写数据流程 18

4.3.3写指令流程 19

4.4定时器中断子程序流程图 20

4.5 DS1302实时时钟芯片的驱动流程设计 21

5 、仿真系统设计 24

5.1 Proteus仿真软件介绍 24

5.2 Proteus软件仿真 25

5.3调试总结 28

总结 29

参考文献 30

致谢 31

附录一原理图 32

附录二程序 33

1、引言

1.1自行车测速表的发展背景

本次设计是一种通过STC89C51单片机作为主要控制器来实现的一款智能型多功能自行车测速系统。自行车测速表系统已经在人们的生产生活中出现了较长一段时间，起初在单片机技术还未成熟并推向使用前，逻辑电路以及cpld等一些具有逻辑运算功能的芯片在控制届大行其道，是大多数控制系统的首要选择，通过这些具有简单运算功能的芯片能够实现一些常见的按键检测、报警器驱动以及数码管显示等功能。

这一时期的多功能自行车测速系统已经具有了一些简单的计费功能，这一时期的车速测量主要依靠机械结构来完成，通过车轮对测速齿轮的转动从而实现行驶速度的测量，并通过机械指针方式实现行驶速度指示，计费主要依靠时间计时法来完成，虽然这一时期的里程表已经能够完成其基本功能，但是离今天以单片机等微处理器作为主控器的多功能自行车测速系统还具有相当大的一段距离，无论是在功能还是用户使用体验上，都不能最大满足用户的需求。

在这一现状下，多功能自行车测速系统的设计师们意识到只有采用更高性能并且集成度更高的控制器芯片才能够设计出具有突破意义的产品来，因此在二十世纪九十年代当单片机生产技术和使用方法得到大规模的普及之后，各行各业的电子设计师们开始了对单片机系统的开发，其中在多功能自行车测速系统领域，设计师们将以往的逻辑门电路或者cpld等一些主控器进行剔除，接着将微处理器芯片进行嵌入，通过程序代码的编写和编译并烧写，这样就使得多功能自行车测速系统具有了一定程度的智能意义，不但能够实现车速的非接触式测量，大大降低了对车轮的损耗，并且车速测量通过霍尔传感器等高性能电气器件来完成，能够实现快速并且精确的转速、行驶速度以及行驶里程等参数的测量，大大提高了里程表的性能和功能。

随着单片机技术以及传感器技术的不断发展，将各种具有优良性能的传感器嵌入到里程表系统内部，就能够实现里程表的智能化。另外通过单片机等微处理器的嵌入，能够更好的实现多功能自行车测速系统与用户之间的交互，由于单片机等芯片具有几十个甚至上百个管脚，因此能够实现更多模块的驱动。

本次毕业设计就将以C51单片机来作为主控器，设计一款能够突破现有产品性能，改进目前相关产品所存在的普遍缺点，并且能够通过软硬件的不断优化，将控制系统的功耗降到最低。

1.2自行车测速表系统的国内外发展现状

国内外大多数企业已经普遍掌握了生产制造中高以上性能的多功能自行车测速系统产品，但一些具有高端性能的自行车测速表产品只占有很少的比例，这些顶尖技术只有世界上一些少有国家或者研究团队掌握，因此生产成本非常高，导致这些高端产品并不能够在市面上进行普及。许多科研单位和研究小组为了打破这种局面，开始着重开始对多功能自行车测速系统进行研究，不但在硬件上更在软件上寻找突破口，使用更高性能的传感器和更先进的处理器来构建自行车测速表系统的整体框架，相信这种少有高端技术垄断的局面在不久的将来很快会被打破。

参考文献

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