摩托车测速表的设计

专业课程设计课程设计任务书2010－2011学年第二学期一周分散，第18周－20周集中注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。摘要题目摩托车测速表的设计内容及要求（1）利用光电转换器实现车轮转速的测量（2）利用单片机实现速度的计算和显示（3）测速范围：1–80KM/小时（4）显示精度：1KM进度安排1、分散阶段：根据指导教师布置的题目，查资料，确定设计方案，画出电路图。2、第18周：软件编程，进行模块训练。3、第19～20周：完成课题的设计、制作、调试，专业课程设计测试及上交报告。学生姓名：指导时间指导地点：E楼404室任务下达2011年6月15日任务完成2011年7月8日考核方式1.评阅□2.答辩□3.实际操作□4.其它□指导教师系（部）主任光电检测信号处理单片机显示器1摩托车等交通工具成为了当代人出行不可少的代步工具，像这种以车轮转动前进的交通工具在行驶中不免要有时速表。以便于司机掌握车子的速度。本课题主要研究转速的测量。通用于各类需要测转速的环境中。转速是各类车轮运行过程中的一个重要监测量，目前国内外常用的转速测量方法有离心式转速表测速法、闪光测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法等。本文介绍了一种基于AT89S52单片机的光电开关转速测量系统的设计。系统采用对射式光电开关产生与齿轮相对应的脉冲信号，使用AT89S52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，最终系统通过数码管实时显示电机的转速值。经过仿真测试和软硬件系统的搭建，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。关键字：光电开关、转速测量、单片机目录2前言............................................................................................................4第一章系统方案的选择与论证..............................................................51.1系统设计内容与要求...........................................................................................................1.2系统总体设计.......................................................................................................................第二章系统硬件单元电路设计..............................................................82.1主控制系统.........................................................................................................................2.2最小控制系统......................................................................................................................2.3光电脉冲产生模块..............................................................................................................2.4速度显示模块.......................................................................................................................第三章系统软件设计............................................................................143.1主程序流程图......................................................................................................................3.2T0定时中断子程序流程图.................................................................................................3.3脉冲计数及处理子程序流程图...........................................................................................3.47279速度显示子程序流程图..............................................................................................第四章系统测试及性能分析................................................................184.2硬件电路的测试..................................................................................................................4.2软件程序测试......................................................................................................................4.3性能分析.............................................................................................................................第五章总结............................................................................................19参考文献..................................................................................................20附录1摩托车测速系统设计总原理图................................................21附录2元件清单.....................................................................................22附录3源程序清单及注释.....................................................................23前言3随着科技的飞速发展，计算机应用技术日益渗透到社会生产生活的各个领域，而单片机的应用则起到了举足轻重的作用。单片机又称单片微控制器，就是把一个计算机系统集成到一个芯片上。它完整地包含了计算机内部的CPU（运算器、控制器）、程序存储器(相当于计算机的硬盘)、数据存储器（相当于计算机的内存）、输入输出端口等。虽然它的运算速度无法和计算机相比，但在一些实际的控制应用场合已经足够使用了。对于高等院校电子类和计算机类的学生，学习单片机是很重要的，而进行应用单片机的课程设计更是重中之重，将所学理论知识应用到实际，使更加全面的了解和掌握单片机的应用。在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在车轮、发动机、电动机、机床主轴等旋转设备的试验运转和控制中，常需要分时或连续测量、显示其转速及瞬时速度。为了能精确地测量转速，还要保证测量的实时性，要求能测得瞬时转速。本文提出一种基于STC89C52单片机实施电机转速测量的方法，利用光电开关采集脉冲信号，通过定时计数算法程序，将转速结果实时显示出来。4第一章系统方案的选择与论证1.1系统设计内容与要求（5）利用光电转换器实现车轮转速的测量（6）利用单片机实现速度的计算和显示（7）测速范围：1–80KM/小时（8）显示精度：1KM1.2系统总体设计1.2.1系统基本设计方案根据设计要求，我们可以把整个方案设计为光电检测模块、信号处理模块和7279显示模块。其各模块之间的关联如图1.1所示：图1.1测速系统基本模块框图1.2.2方案比较与论证信号处理单片机光电检测显示器5图1.2方案一方框图方案一:包括传感器、处理器和显示3个部分。其方框图如图1.2所示。在该方案中传感器是由红外发光二极管，和红外光敏三极管构成。测速的过程为：在车轮的转轴上安装一个圆盘，并在圆盘的边缘处开多个孔让二极管发出的红外光刚好可以通过。在圆盘的上下方分别安装好发光二极管和光敏三极管，当车轮转动时就可以通过圆盘来改变光敏三极管接收的光线，从而产生点位信号的变化，这样就构成了一个收发检测系统，可以检测车轮的转速。运用的原理和光电耦合器是相同的。图1.3方案二方框图方案二:由传感器、处理器和显示3个部分几部分组成，但所选择的传感器类型不同,其方框图如图1.3所示。此方案的测速系统主要是由开关型霍尔传感器A3144E以及磁钢构成，由它们来检测车轮的转速。工作方式为：将磁钢安装在车轮的转轴上，而霍尔传感器则放在转轴的旁边，霍尔传感器连接在电路中，当磁钢随转轴经过霍尔传感器时，由开关型霍尔传感器的工作原理知，此时将输出一个低电平信号；而当磁钢离开霍尔传感器后，又将输出一个高电平。这样通过高低电平的转换，将其送入单片机后就可以测量它的转速。车轮光敏三极管信号转换7279显示单片机处理光敏二极管车轮霍尔传感器信号转换7279显示单片机处理62.3方案选择两个方案的主体电路相同，只是传感器的选择不同。而选择开关型光电传感器作为此次课程设计的光电检测模块的设计方案。有以下几个原因：（1）光电开关原理简单，电路十分简易。（2）霍尔传感器价格昂贵，库房没有。(3)用光电开关作为传感器时出现问题也易于调试。鉴于以上考虑，最终选定方案二为本次课程设计方案。1.2.3设计方案确定通过以上综合分析可以看出，方案一具有本次课程设计综合设计的优点，因此摩托车测速系统模型采用方案一来设计。即：单片机：标准STC89C52光电检测：用发光二极管和光电三极管模拟速度显示：采用单片机最小系统板上的7279接数码管实现7第二章系统硬件单元电路设计2.1主控制系统主控制器采用STC89C52,是一款性能稳定的8位单片机。单片机的T0口作为外部中断口来计外部传感电路产生的脉冲个数，P1口的P1.0-P1.3口外接7279显示模块。具体设计电路图见方案一的附录图1所示。2.2最小控制系统单片机最小系统电路如图2.1所示，由主控器STC89C52、时钟电路和复位电路三部分组成。单片机STC89C52作为核心控制器控制着整个系统的工作，而时钟电路负责产生单片机工作所必需的时钟信号，复位电路使得单片机能够正常、有序、稳定地工作。本系统设计的52最小系统板操作简单，使用方便，在PC机上编好程序后，经过编程器