【《基于单片机的车速检测系统设计与实现》9600字】

[20]。报警电路原理图如图2-10所示。图2-10报警电路原理图3自行车车速检测系统软件电路设计3.1软件开发环境介绍本设计使用KeilVision4来进行软件程序设计。Keil软件是许多单片机微机应用和开发中常用的软件之一。它集处理、编译和仿真于一体，可以进行C语言的编程设计。Keil的界面清晰明了，操作简单易学，常用于软件编程设计。以下简单介绍KeilVision4软件的使用方法。首先，点击进入Keil4软件，几秒钟后会出现代码编辑界面。接着，右键点击Project再点击NewuVisionProject建立一个新工程，如图3-1所示。图3-1建立新工程界面建立新工程后，接着选择单片机类型。本系统使用的是AT89C52单片机，所有在下拉框中找到AT89C52并选择，然后点击OK，新工程建立完成。如图3-2所示。图3-2选择单片机型号界面之后，点击上方的File创建一个新文件。命名并保存后，就可以在此文件内写需要编辑的代码。接着，把创建的文件加入到之前建立的工程中，右键点击左侧SourceGroup1—AddFilesGroup‘SourceGroup1’，选择之前编辑好的文件后，点击Add后会弹出一个窗口，在Type下拉框中选择CSourceFile,之后点击OK表示文件添加完成，如图3-3所示。图3-3添加文件界面完成以上步骤后，表示工程建立完成并顺利添加好了代码文件。之后点击上方TargetOptions可以设置晶振并创建HEX文件，如图3-4所示。图3-4生成HEX文件界面图完成以上的步骤后，就可以对所写的代码进行运行和检测，点击上方运行的按键，便可以运行代码。3.2总体程序设计在硬件设计之后，接下来为更为重要和关键的是软件部分的设计。软件设计是为了使硬件部分更好的实现功能而进行的，根据功能需求设计合适的解决方案，在本设计中采用模块化的设计方案。模块化设计是根据硬件方案设计，将整个系统分化为一个个单独的功能模块，再根据单独的功能模块来进行代码编写。这样的设计方法可以使系统和各部分的功能更加明朗化，使代码更具条理化地进行，当代码中的某一部分出现错误时，可以更快地根据模块来进行问题的定位与查找。所以说，软件部分的设计要与硬件部分紧密结合起来，遵循一定的设计原则和设计方法，根据具体的设计方案调用不同的函数方法，逐步实现系统的各个功能。基于单片机的自行车车速检测系统设计的软件部分包括上电初始化程序、系统中断子程序、速度计算子程序、LCD显示子程序等几大部分。由于功能较多，所以采用模块化的设计方法，下面就对主要功能部分加以介绍。3.3中断子程序的设计中断子程序是单片机系统在发生中断时调用的程序，单片机在运行过程中会发生各种意外情况而导致系统中断，如果允许中断，那么此时单片机会停止运行当前的程序而去执行中断子程序中的程序，处理完中断子程序的程序后重新执行刚刚暂停的程序。中断子程序的流程图如图3-5所示。开始开始关中断现场保护关中断现场恢复中断处理开中断开中断中断返回图3-5中断子程序流程图在软件设计的部分，通过调用中断函数来实现中断子程序。在编写代码时，需要通过调用counter()和Timer0()这两个函数来执行，同时在函数内设置us单位时间以及平均值和次数。具体代码将在附录展示。3.4速度计算子程序的设计定时器记录出车轮每转一圈的时间，用自行车车轮的周长除以时间则得出自行车的车速。速度计算子程序的流程图如图3-6所示。返回显示速度报警是否超速开速度指示灯开始返回显示速度报警是否超速开速度指示灯开始N Y图3-6速度计算子程序的流程图3.5显示子程序的设计本设计采用LCD1602作为自行车车速的显示装置，因此要在LCD1602液晶显示器上显示速度字符。LCD1602显示字符时，可以让控制器工作在文本方式，根据LCD显示器上字符的行号和列号，以及每行中的列数，来找到对应的RAM显示器的地址，设置光标并根据此处的字符发送代码。流程图如图3-7所示。在编写代码时，主要通过使用方法WriteCommand()来实现LCD1602的字符显示，用方法WriteData()来向LCD1602写数据函数，通过delay方法来设置字符的延时时间，具体代码将在附录展示。开始开始指针加1调用字符发送函数字符不等于零返回设置坐标位置YN图3-7显示子程序流程图4系统的调试与分析4.1测试环境的搭建为使调试顺利进行，测试之前的准备工作和测试环境的搭建是必不可少的。为此需要准备已开发好的硬件实物，一个移动电源，一部智能手机即可，此时就可以对设计进行调试与分析。4.2速度模块的调试首先，将单片机电源的USB接口连接一个移动电源，输出为5V电压，保证可以为系统提供稳定充足的电源。接着，打开开关，这时可以看到减速电机部分会转起来，以此来模拟自行车车轮的转速。此时在液晶显示屏上会显示两个数据，当前的速度和设置的最大速度，如图4-1所示。接着，可以在减速电机上旋转速度调节的按钮，此时减速电机的转速可以随着旋转按钮变大或变小来模拟自行车车速的改变，进而液晶显示屏上的实时速度也会发生改变。另外，在单片机上设置了三个按钮，可以来设置速度的最大值，当减速电机的转速超过这个值时，蜂鸣器会发出报警提示。当按下第一个按钮时，显示屏上最大速度的数值闪烁，表示此时可以对最大速度进行设置与改变。当按下第二个按钮时，最大速度值会增加，此时显示屏的数据也会随之改变，当按下第三个按钮时，最大速度值会减小。最大速度值设置好之后，再次按下第一个按钮，表示速度设置完毕，如图4-2所示。图4-1液晶显示器初始画面图4-2设置速度最大值4.3WiFi模块的调试接着对WiFi模块部分进行调试与分析。首先，打开手机，连接WiFi模块发出的热点。连接完毕后打开在手机上下载好的app，此时文本框上有一组设置好的数据，只需发送文本框的数据即可。发送数据后便可以在手机上不断地接收到减速电机的实时转速，如图4-3所示。图4-3接收数据经过几次的测试与实验，发现测试结果与预期一致，设计的功能基本全部实现而且性能稳定。5总结与展望5.1总结本设计的主要目的是以单片机AT89C52为核心，利用软硬件结合来实现系统测速、超速报警、WiFi传输数据等功能。硬件部分要求尽可能的简化电路，节省电路板资源，在电路完整的情况下，使电路运行达到最优化。软件部分采用汇编语言编写，采用模块化设计的思想，使各部分和功能的实现更具条理化。设计过程中，通过硬件仿真、编码、实验等方法验证了设计的可能性，使设计的功能实现尽可能的达到最大化，基本上完成了预期的目标。但也存在着一些问题，如速度变化反应较慢、WiFi信号不稳定等，之后也应当对这些问题加以分析和改进。本次设计的过程中，我发现了自己很多不足的地方，如基础知识掌握不牢固、理论与实际难以结合等等，让我意识到了基础知识与平时巩固练习的重要性。同时，在进行单片机知识学习的时候，也要勇于发现问题，敢于创新，在设计出现问题的时候也要放平心态，及时查阅资料、询问老师同学得到及时解决。5.2展望本次设计是基于对现代出行安全方面考虑，以更加便利人们出行与生活为出发点。本设计原理简单，易于理解，所需硬件原件廉价易得且性能稳定。其中本设计的主芯片AT89C52单片机技术成熟，种类齐全。WiFi模块应用广泛且发展迅速，应用领域不断扩大，与我们日常生活紧密相连。软件部分采用模块化的设计思想，可读性强且便于二次使用。整个设计不仅结构简单、易于操作，而且可以满足人们对功能的需求和实现，更加便于应用到日常生活中，具有广泛的推广和应用前景。参考文献刘笑,李浩.基于单片机的通用型单车测速里程表设计[J].科技风,2018(29):59.魏承启,魏强.电动自行车超速报警电路的硬件设计[J].山东工业技术,2017(2):193-194.李红岭,高晓阳,张华等.车辆速度检测装置的设计[J].绿色科技,2020(4).张士伟.基于单片机的自行车码表设计[J].价值工程,2019(5):143-145.魏淑红,李建波.字符型液晶LCD1602在自行车测速中的应用[J].电脑知识与技术,2014(8).辜金星.利用霍尔元件测定转速[J].教育与装备研究,2017(4):84-86.孙晓,陈江岸,史黎明.一种高精度永磁同步电机霍尔元件测速定位方法[J].电气自动化,2019(5):107-110.孙汇阳.一种基于霍尔传感器的自行车测速仪[J].福建电脑,2018(12).赵亮.液晶显示模块LCD1602应用[J].电子制作,2007(3):58-59.隋清江.基于PROTEUS的LCD1602接口设计与仿真[J].科技与创新,2010(19).赵华峰.LCD1602模块的汉字显示研究[J].现代信息科技,2020(17).袁铭.基于ESP8266的无线温度采集系统设计[J].无线互联科技,2019(23).张琥石,林伟龙,杨发柱等.基于ESP8266WiFi模块的物联网体温监测系统[J].物联网技术,2020(12).王小娟.基于ESP8266无线传输的温湿度检测仪设计[J].九江职业技术学院学报,2017(4).沈华刚,吕刚磊.基于ESP8266串口WiFi智能插座设计[J].电子世界,2019(7).谢元成.液晶显示器LCD1602字符显示的设计[J].大科技,2015(33).景维斌.基于AT89C51单片机的数字时钟电路设计与实践[J].电子测试,2021(1).宋艳芳.基于单片机的车速报警电路硬件设计[J].丝路视野,2018(11).范爱华,周越.电动车测速报警系统[J].微计算机应用,2011(5):76-80.朱志珍.一种超速报警器的设计[J].福建质量管理,2019(4).陈书旺,宋立军.传感器原理及应用电路设计[M].北京:北京邮电大学出版社.2015.郑志霞,张琴,陈雪娇.传感器与检测技术[M].厦门:厦门大学出版社.2018.OkwuPI,OgungberuOluwaseyi,OkoloChidiebereC.DesignofAMovingMessageDot-MatrixDisplayUsingAt89c52MicrocontrollerandDecoders[J].InternationalJournalforResearchinAppliedScienceandEngineeringTechnology,2017,5(6).ASKannan,TSrikanth.DesignandImplementationo