基于微处理器的自行车里程表设计开题报告

1、本科毕业设计(论文)开题报告（含论文综述） 学 院： 信息科学与工程学院 所属教研室： 电子信息教研室 课题名称： 基于微处理器的自行车里程表设计 专业(方向)： 电子信息工程 班 级： 电信10-3班 学 生： 何 策 指导教师： 金 红 开题日期： 2014年1月10日 一、毕业设计选题的目的与意义。 课题名称；有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析； 前人在本选题研究领域中的工作成果简述1课题名称：基于微处理器的自行车里程的设计2. 有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析；（1）总体目标通过以STC89C52微处理器为核心，由装置在车轮支架的霍尔传感器感应车轮转过的圈数，由STC89

2、C52微处理器检测出车轮转过每圈所要的时间和圈数，计算出车轮的周长，用算法计算出单车是时速与里程的数据，显示在LCD显示器上。（2）研究意义自行车被发明及使用到现在已有两百多年的历史，这两百年间人类在不断的尝试与研发过程中，将玩具式的木马车转换到今日各式新颖休闲运动自行车，自行车发展的目的也从最早的交通代步的工具转换成休闲娱乐运动的用途。 随着居民生活水平的不断提高，自行车不再仅仅是普通的运输、代步的工具，而是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。因此，人们希望自行车的功用更强大，能给人们带来更多的方便。自行车里程速度表作为自行车的一大辅助工具也正是随着这个要求而迅速发展的，其功能也逐渐从单一的里程

3、显示发展到速度、时间显示，甚至有的还具有测量骑车人的心跳、显示骑车人热量消耗等功能。3. 前人在本选题研究领域中的工作成果简述车辆里程表的原理很简单，因为车轮的直径已知，车轮的圆周长便是恒定不变的。由此可以计算出每走一公里路车轮要转多少圈【1】，这个数也是恒定不变的。因此只要能够自动把车轮的转数积累下来，然后除以每一公里对应的转数就可以得到行驶的里程了【3】。这样简单的原理古人已经发现，并且开始使用了。古人的“记里鼓车”【2】就是这样的装置，它是利用上述的原理，再加上巧妙的机构使得车轮每转一圈数就自动敲打一下鼓【3】，此时只要有专人把它记下了，就可以得到所走的里程。此装置十分巧妙无论白天黑夜均

4、可使用，而且盲人也可以使用，体现我国古代劳动人民的聪明才智。不过，前人也发现，如果车上没有人默记鼓声数的话，单靠记里鼓车本身还不能累计一共走了多少里，而且车停下之后谁也不知道这车曾经走过多少里路，这是美中不足之处。最近市场上电子式车速里程表逐步推广，它不用软轴，而是在变速箱输出轴上安装脉冲发生器，用导线把电脉冲传到仪表里，用脉冲频率指示速度，用脉冲计数器累计里程【4】。看起来电子式车速里程表比先前的机械电磁式的更合理，因为它不用软轴转动。但是为机械电磁式的价格比较便宜，在目前汽车里用得比较多【5】。经调有关人士查发现汽车里程表主要分为机械式和电子式两种【5】，目前市场上的大部分新车型都采用电子

5、式里程表，而配备机械式里程表的大都属于老车型，在二手市场上比较多见像老款的捷达、普桑和富康，这些热销车型都是机械式里程表【5】。回调里程表其实很简单，尤其是机械式里程表，几分钟就可以了。而调整电子式里程表的成本较高，需要专门的设备。现在市面上就用一种专门针对电子式里程表的调表仪器【6】。自行车走过了200多年历史，自行车里程表也在不断开发和发展。目前，在国内里程表普遍使用在汽车和摩托车上，包括厂矿企业所使用的电机车，而在自行车上使用里程表中还很少见【7】。随着集成电路技术、电子技术突飞猛进的发展，特别是计算机技术在里程表中的广泛使用【8】，研制数字化和自能化的自行车里程表示非常必要的。在国外自

6、行车里程表的开发和研制生产技术已经很成熟了，比如像德国的西格玛，国内知名度最高、适用率最广的自行车里程品牌，外形含蓄、做工精细，高中档产品均有，功能也比较强大【7】。还有日本的猫眼、西马诺，尤其是西马诺，其制造的飞行甲板可以实现电子里程表和自行车机械零部件的合为一体，而手不离开车把就能操作里程表的方式比西格玛等里程表必须腾出手来按按钮的方式差异极大。二、 本设计的主要内容和重点、预期目标、主要问题和技术关键。1. 本设计的主要内容和重点（1） 主要研究内容A、 霍尔传感器的工作原理B、 基于STC89C52单片机，干簧管传感器的数据输入控制系统C、 在霍尔传感器设计自行车量程表的基础上，增加了

7、超速报警，防盗报警灯功能（2） 研究重点分析里程表的功能涉及的辅助功能的设计，比如要计算出单车的时速而涉及车轮周长的计算、车轮转速计算。在设计过程中产生的误差要精确计算并用软件尽量减少误差。（3） 主要技术指标里程测量精度：0.1m2. 预期目标（1）熟悉掌握基于STC89C52单片机的硬件设计方法（2）熟悉掌握霍尔传感器的应用（3）熟悉掌握运用STC89C52单片机语言和外设控制的方法（4）熟悉掌握基于STC89C52最小系统原理图的阅读及它的设计方法3. 需要解决的主要问题和技术问题关键由于STC89C52单片机以为没有运用过它进行开发过，第一次接触STC89C52这块芯片，所以需要认真学

8、习这块芯片的启动方法及它的程序控制语法。在本设计中，需要设计到这块芯片的模块功能是：LCD12864的驱动、定时计数器、定时中断、数据存储驱动程序、按键驱动控制、霍尔传感器传输的信号处理模块。需要了解解决的主要问题：（1） 传感器接收信号系统部分功能的实现原理（2） 信号采集系统部分能达到的精度问题（3） 减小信号传输过程中电路间的串扰的问题（4） 误差分析和修正的问题（5） 复位电路的设计，加强传感器的灵敏度三、研究方案： 技术方案（有关方法、技术路线、技术措施）； 实施方案所需的条件（技术条件、试验条件等）1、 总体技术方案（1）技术路线本设计通过使用89C52单片机设计出一个实用性高的自

9、行车里程表方案。把霍尔模块安装在车轮侧边，为了减小系统误差轮子上粘上三块磁片，磁片随轮子转动，当轮子转动时，霍尔器件模块每经过一个磁片就能检测出一个跳变沿，然后把信号传给微处理器进行处理；微处理器对采集到信号进行进行处理，假设三个磁片之间的距离是0.6m，则采集到的信号数N乘以0.6m则是一段时间内，自行车所走的里程；假设1s内，微处理器采集了n个信号，则这1s内，自行车的速度为n* 0.6s/m，此就是自行车的速度检测方式。由微处理器采用以上方法对传感器的信号数据采集、结合算法进行数据处理，通过并口传输方式，使用LCD显示屏显示出来。本文研究的自行车里程表由霍尔传感器、微处理器、显示模块、蓝

10、牙模块、按键模块、报警模块等组成。霍尔传感器模块输出脉冲信号经过微控制器处理后得到里程和速度, LCD液晶用来显示里程和速度，具体硬件原理框图如图3.1所示：LCD12864蓝牙模块STC89C52按键模块霍尔传感器报警系统IIC电源图3.1 系统整体原理框图 设计中的物理量的设置及其计算： r R 设霍尔传感器安装在离车轮圆心距离r处，安装三个磁片，所以车轮每转一圈有3个脉冲信号出入给单片机进行计算，设置单片机的定时计数器为一秒，计算每一秒有多少个脉冲输入到单片机中，设这每一秒有n个脉冲信号,每秒车轮转过m圈（ m = (n/3) ）；车轮的半径为R，周长为C = 2R，所以自行车每秒走过的

11、里程即自行车的速度为v = m*C ； 具体公式为： m = n/3 C = 2Rv = (n/3)*(2R) v = m*C 注释：v为自行车的时速，即为本设计所要显示的效果在LCD12864上设干簧管一共发生了N个脉冲信号，车轮在这个过程中一共转了M圈（ M = （N/3） ）；具体公式如下 M = N/3C = 2RS = (N/3)*(2R) S = M*C注释：S为车轮一共走过的路程，即为本设计所要实现的效果在LCD12864上拟解决的关键技术问题（1）选择什么样的传感器，如何保安装传感器使感应保持灵敏地发生信号，减少检测中的误差（2） 怎样在自行车上固定里程表，比较人性化地显示给用

12、户及给用户可操作（3）如何修正设计过程及实验过程产生的误差，试测量误差在0.5米以内（3） 该怎样设计软件来实现该设计的功能2、 解决关键技术问题的思路（1）使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上的一条钢丝上粘一粒磁钢，让霍尔开关垂直靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。在粘磁铁时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛【9】。1.体积小，结构简单2.低功耗（符合

13、现在提倡的节能环保）3.超长的使用寿命4.优越的电性能（2） 为了减小测量过程中的误差，本设计选择用三个磁铁放在单车轮上相同半径范围内，之间相隔距离为所在周长的三分之一距离。霍尔传感器安装：磁铁的运动轨迹一定要垂直穿过磁铁，如果水平穿过会使霍尔传感器感应灵敏度下降。霍尔传感器与磁铁距离保持在2cm以内，测量自行车车轮的半径应该多次测量，取其测量结果的平均值作为车轮的半径R。3、 实施方案所需要的条件（技术条件，试验条件）（1） 技术条件：连接好STC89C52最小系统开发板外设模块的电路接线，实现显示设计结果，设计好程序流程图，编写C语言代码（2） 硬件环境：PC机，程序下载器，万用表等相关工

14、具（3） 软件环境：keil四、主要参考文献目录【1】 李富进编著，基于单片机的转速测量方法M，中国矿业大学【2】 晋人崔豹所著古今注【3】 北宋记载宋史舆服志【4】 郑发农，电子式车速里程表J，自动化仪表，2000年06期【5】 刘清波，蔡淑珍，孙业歧，史楠，基于单片机的汽车里程表设计J，河北大学学报(自然科学版)，2002年03期【6】 周志敏，翁桃林，汽车用电子车速里程表开发设计J，轻型汽车技术，1998年06期【7】 钟理彰，有趣的自行车里程表J，家庭电子，1999年04期【8】 潘栋，单片机在自行车里程表中的应用J，电子与自动化，1998年03期【9】 尤德斐;电磁测量技术的发展道路J;电测与仪表;1980年07期【10】王锁弘，电子车速里程表的单片机实现方案J，国外电子元器件，2004年05期【11】 徐丽萍;基于AT89S51单片机自行车里程/速度计的设计J;南京工业职业技术学院学报;2010年02期【12】 自行车数显里程表的制作J，谢鹏松，电子制作，2011-08，24期 【13】邓尚谷，干簧管的选择与使用J，广东省湛江市南强水泥厂，1993年03期【14】 谭浩强编著. C程序设计（第三版）. 北京：清华大学出版社，2005【15】