基于单片机的里程表设计

《单片机原理及应用A》课程设计学院：电气工程学院题目：基于单片机的里程表设计起止时间：2016年8月22日至2016年9月9日学生姓名：专业班级：指导教师：教研室主任：院长：2016年8月20日《单片机原理及应用A》课程设计任务书学院：电气工程学院题目：基于单片机的里程表设计起止时间：2016年8月22日至2016年9月9日学生姓名：专业班级：指导教师：教研室主任：院长：2016年8月20日一.课程设计内容完成一个基于单片机的里程表设计。课程设计内容如下：1系统功能2系统方案设计3.系统硬件电路的设计3.1单片机系统及显示电路3.2霍尔元件测速模块电路3.3里程数据存储模块电路4.系统程序的设计4.1霍尔模块测速的算法设计4.2主程序流程图4.3霍尔模块测速数据接收中断程序5.调试及性能分析5.1调试5.2性能指标6.收获与体会7.参考文献8.附录1：源程序清单.附录2：制作实物照片二.课程设计要求1.课程设计报告写作请参考“课程设计报告写作的内容、要求与应注意的一些问题”。所有的文档和表格必须采用Word形式，格式按照“课程设计报告写作的内容、要求与应注意的一些问题”要求。2.设计报告中的电原理图，PCB图、元器件布局图必须采用自己画的图。不能够抄袭别人的应用电路、程序、PCB图，必须自己完成，抄袭者和被抄袭者都不及格。3.设计资料中的有关的公式可以直接采用。设计资料中有关的曲线图可以直接采用，成文时根据需要选用（可放大300倍后裁剪到Word文档中），以图文清晰为标准。4.英文资料中的图可以直接采用（可放大300倍后裁剪到Word文档中），图中的英文可以采用英文（中文）方式翻译在图下或者文章中。5.英文资料中的一些词，如果翻译拿不准，可以采用英文（中文）方式标注。6.课程设计报告需要写自己的收获和体会。不能够抄袭别人的收获和体会，雷同者不及格。7.每个人需要交文字稿和电子稿，采用2003Word（或者更高版本）文档形式。三.课程设计进度（时间）安排课程设计进度（时间）安排如下：1.2016年8月22日—2016年8月24日理解课程设计题目的设计要求，查阅相关资料；2.2016年8月25日—2016年9月4日完成各部分电路设计及系统调试；3.2016年9月5日—2016年9月6日完成课程设计初稿；4.2016年9月7日—2016年9月8日完成完整的课程设计报告；5.2016年9月9日上交课程设计作品并答辩。四.参考文献（1）黄智伟.凌阳单片机课程设计指导[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2007（2）周航慈.单片机程序设计基础[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1997（3）求实科技.单片机典型模块设计实例导航[M]．北京：人民邮电出版社，2004（4）余永权.89系列（MCS-51）Flash单片机原理及应用[M]．北京：电子工业出版社，2003（5）王幸之.单片机应用系统电磁干扰与抗干扰技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2006（6）黄智伟．全国大学生电子设计竞赛技能训练[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2007（7）黄智伟．印制电路板（PCB）设计技术与实践（第二版）[M]．北京：电子工业出版社，2012（8）郭天祥.新概念51单片机C语言教程:入门提高开发拓展全攻略[M]．北京：电子工业出版社，2009指导老师：黄智伟2016年8月20日南华大学电气工程学院课程设计摘要：本次设计是采用MSC-51系列单片机中的STC89C52RC和YL-57霍尔传感器模块以及24C02B(E2PROM)模块构成的低成本电子式里程表。单片机STC89C52RC是一款低功耗、高性能的CMOS8位单片机，由于它强大的功能和低价位，因此在很多领域都是用它。YL-57霍尔传感器模块是有磁场切割就有TTL电平信号输出，该模块包括一个74HC04和一块3144霍尔传感器，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计。硬件电路主要包括单片机、霍尔磁感应检测模块、显示模块、蜂鸣器以及控制设备等5部分。由LCD1602液晶模块构成系统显示模块；测速控制电路由YL-57霍尔传感器模块和预设速度值比较警告电路组成，同时将行驶里程数存入E2PROM使里程数断电不丢失；用户根据需要预先输入车轮周长和限速速速，测量实际行驶速度，发出警告信号（蜂鸣器蜂鸣），敦促驾驶员减速行驶。软件部分包括了主程序、显示子程序、E2PROM读写子程序。关键词：STC89C52RC；YL-57霍尔传感器模块；24C02B(E2PROM)模块南华大学电气工程学院课程设计目录1.系统功能..........................................................................................12.系统方案设计..................................................................................23.系统硬件电路的设计......................................................................93.1单片机系统及显示电路................................................................93.2霍尔元件测速模块电路..............................................................123.3里程数据存储模块电路..............................................................124.系统程序的设计............................................................................124.1霍尔模块测速的算法设计...........................................................124.2系统流程图.................................................................................134.3霍尔模块测速数据接收中断程序...............................................135.调试及性能分析..........................................................................145.1调试............................................................................................145.2性能指标.....................................................................................146.收获与体会....................................................................................147.参考文献........................................................................................168.附录1：源程序清单.....................................................................17附录2：制作实物照片.................................................................17南华大学电气工程学院课程设计第1页共36页1.系统功能随着现代科学技术的发展，人们使用不同手段外出的机会逐渐增多，像单车、摩托、汽车、巴士等。然而这些各不相同的交通工具由于应用场合和自身结构设计的不同产生了各种各样的车速里程表，即使同一种类的交通工具也因测速方法和生产厂家的不同产生了不同型号的车速里程表。种类繁多的行车里程表，不仅减小了里程表的适用范围，降低了器件的通用性，更给这些交通工具的维护更换带来不小困难，而且由于量产规模的减小增加了单个里程表的价格。同时市场上销售的很多里程表功能单一，无法满足不同用户对单里程、总里程、超速报警等各种功能的需求。在这种背景下，这次课设希望设计出一种精度高、可靠性高、价格合适、功能丰富且的电子里程表。在本课设中，利用安装在汽车转轴上的磁铁，在汽车行驶中，磁铁随着车轮做圆周运动，从而使霍尔元件产生脉冲，这些脉冲可由单片机外部中断INT0记录，再通过相关公式计算得到车速及里程信息，用一个LCD1602显示，从而得到车速和里程等信息。在里程信息的存储功能上，采用了广泛使用的串行EEPROM芯片AT24C02N，每秒将芯片内的里程信息更新一次，掉电情况下也不会丢失里程数据。以单片机为核心的智能电子里程表，不仅可以显示车辆行驶的总里程，还可以显示车速，以及实现超速报警等功能，并具有较强的再开发能力。该系统可以方便的实现汽车速度、行驶里程的测量和显示，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，有利于我们日常生活和汽车生产业的发展，也可以当作测速处理模块嵌入其它系统中。该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于多种环境下进行速度里程测量，有广泛的应用前景。2.系统方案论设计2.1设计过程南华大学电气工程学院课程设计第2页共36页一个以单片机为核心的电子里程表，需要实现的功能为：（1）能够准确的显示当前的行驶速度以及行驶的距离。（2）一旦发现超过了当前速度预设速度值，蜂鸣器蜂鸣警报驾驶员减速行驶，速度恢复正常停止警报。（3）系统的显示方式为采用LCD1602液晶屏显示。（4）系统通过将里程数据写入EEPROM芯片AT24C02中，保证在掉电情况下也不会丢失里程数据。（5）通过扫描按键的方式，当按下指定按键后可以将总里程数清零，实现总里程重新计数。2.2设计总体方案及其论证本设计要实现的功能是：实时显示当前行驶速度值，并且在当前速度超过系统预设速度时，系统会以蜂鸣器鸣响的方式进行警报提示，敦促驾驶员减速到安全速度，蜂鸣器停止鸣响，系统通过IIC总线协议将当前里程数写入EEPROM芯片实现断电记忆功能。1)速度测量：对当前行驶速度进行测量与限制数值比较并在显示器显示。2)显示：LCD1602就地显示此时此刻行驶速度和行驶的总里程数据。3)里程存储：通过每秒操作EEPROM将里程数据写入，提供里程数断电保护功能。同时通过按键实现清零功能。依据功能设定，本系统主要分为以下三个模块：（1）速度值采集模块（2）数据处理模块（3）用户交互模块其中速度值采集模块使用的是YL-57霍尔传感器模块，它使用单路TTL电平信号输出，接口简单，而且无需校准。测速电路搭建简单。数据处理模块使用的是STC89C52RC单片机，其完成霍尔传感器数据的采集、运算和逻辑控制的功能。通过运算计算出当前速度值以及行驶的总里程数。同时与系统预设安全行驶速度进行比较，提示驾驶员是否超速行驶，并将里程数据存储到外部EEPROM。用户交互模块主要由按键、1602点阵液晶、蜂鸣器构成。其中按键用于用户南华大学电气工程学院课程设计第3页共36页清零总里程数据，1602用于当前速度，总里程显示，蜂鸣器用于提示用户。按照系统的设计功能所要求的，电子里程表系统原理图如下图2.2.1所示：图2.2.1电子里程表系统原理图单片机作为主控制器，主要负责处理由霍尔传感器送来的电平数，并把处理好的数据送向显