自行车状态显示000系统设计说明书

1、汽车传感器及其应用课程设计自行车状态显示系统设计车辆传感技术课程设计题 目： 自行车状态显示系统设计 专 业： 车辆工程 班 级： 宿 舍： 学 生： ） 指导老师： 目录1.功能介绍及结构组成31.1功能介绍31.2结构组成31.3设备布置32.设计原理42.1舌簧开关式车速传感器42.2应变片式转矩传感器73.程序83.1卡路里83.2瞬时速度103.3里程与平均速度114.使用注意事项125.课程设计总结126.任务分工137.参考文献148.自评互评表151.功能介绍及结构组成1.1.功能介绍本系统为自行车状态显示系统，可自动测量自行车瞬时速度、行驶里程数、平均车速以及人体消耗的卡路里

2、。1.2.结构组成本系统由舌簧开关式车速传感器、应变片式转矩传感器、单片机AT98S51以及显示设备等组成。1.3.设备布置（1）舌簧开关式车速传感器 布置如图（1）所示图1（2）应变片式转矩传感器 布置如图（2）所示图2（自行车中轴）2. 设计原理2.1. 舌簧开关式车速传感器（1）结构 如图（3）所示图3（2）原理 如图4所示图4如图4 所示，传感器的轴外圈装有永久磁铁，由自行车前轴带动旋转。当自行车行驶时，磁铁跟着旋转，N，S极随之靠近或离开舌簧开关触头。当永久磁铁的N和S极转到舌簧开关的两端时，开关的两个钢片臂末端被磁化为与永久磁铁相近的N和S极，产生吸力，开关闭合。当永久开关的一个极

3、转到开关中心时，开关两臂末端被磁化成相同极性，相互排斥，开关断开。磁铁为4极，故车轮转一圈，将会输出四个脉冲，脉冲输入到ECU后，就可以计算出汽车的行驶速度。图5图6图72.2. 应变片式转矩传感器(1)结构 如图（8）所示图8（2）应变片式转矩传感器原理 在沿轴向45方向上分别粘贴有四个应变片，如图8所示，感受轴的最大正、负应变，则轴的应变处的阻值就会随着应力大小而变化。将其组成桥式电路，图9所示， 给应变片电桥加上基准电源V1，则通过测量电桥的输出电压V2，就可测出应力的变化，从而测出转矩的大小。图93.程序（1）卡路里 编程原理：卡路里消耗=人体基础消耗量+作功量人体基础消耗量男：666

4、 + 13.8 x 体重(kg) + 5 x 高度(cm) - 6.8 x 年龄 x 活动量 女：655 + 9.6 x 体重(kg) + l.9 x 高度(cm) - 4.7 x 年龄 x 活动量注：以上两公式计算所得为每天消耗卡路里量。正常人基础活动量为1.1，活动超过一小时，活动量为1.3。作功量：P(kw)=T(n.m)*N(r/min)/9550每隔1秒所得的卡路里Qi消耗进行累加消耗=Qi程序设计每隔1秒侧的转矩值存于51H中(编程省略)定时计数间隔1秒的卡路里消耗量 ，存于60H中，进行累加运算男的正常每秒消耗的卡路里量存于53H中，女的存于54H中ORG 0000HLJMP M

5、AINORG 0003H ；外部中断子程序入口LJMP INT ；转向中断子程序ORG 0030HMAIN:SETB EA ；开放中断源SETB EX0 ；允许定时器0中断SETB IT0 ；中断请求MOV 55H,#00HMOV 55H,54HMOV 60H,#00HMOV 61H,#00HL1：LCALL CES ；调用转速子程序MOV B,50HLCALL CES1 ；调用转矩子程序MOV A,51H MUL ABADD A,55H ；累加作功量与正常消耗量ADD A,60H ；累加JC L2 ；判断60H里是否溢出MOV 60H,ACLR ALCALL DIS ；调用显示子程序 SJM

6、P L1L2: INC 61H INT: MOV 55H,#00H ；中断子程序MOV 55H,53HCES:MOV 40H,#00H ；转速子程序MOV 41H,#00HMOV 42H,#00HMOV 43H,#00HMOV 50H,#00HMOV TMOD,#90HMOV TH1，#00HMOV TL1，#00HJB P3.3，$INC 43HSETB TR1JNB P3.3，$LP1：JBC TF1，LP2JB P3.3，LP1SJMP LP3LP2:INC 40HCJNE 40H,#00010111B,LP1MOV 50H,43HMOV 43H,#00HCES1: ；转矩子程序每隔1秒

7、侧的转矩值存于51H中 ORG 0100H DIS: (显示程序 略) ；显示子程序 END （2）瞬时速度编程原理 ：定时计数一个脉冲长度（时间T），而在此时间内所走路程为1/4轮子周长S。速度=S/T.其中S=0.47. 程序设计43H中存储S=0.47. ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0050HMAIN: MOV 43H,#0.47 LP0: MOV 40H,#00H MOV TMOD,#90H ；定时方式设置 MOV TH1，#00H MOV TL1,#00H JB P3.3,$ SETB TR1 ；定时开启 JNB P3.3,$ LP1: JBC TF1,LP3 J

8、B P3.3,LP1 SJMP LP3 LP2: INC 40H ；溢出位计数 SJMP LP1 LP3: CLR TR1 MOV A,40H DA A ；十进制调整 MOV B,A MOV A,43H DIV AB LCALL DIS ；调用显示子程序 SJMP LP0 ORG 0100H DIS: (显示程序 略)（3）里程与平均速度编程原理：平均速度=路程/时间里程是时间段内的累加程序设计ORG 0000H LJMP MAIN ；转主程序 ORG 0050HMAIN: MOV 30H,#00H MOV 40H,#00H MOV TMOD,#90H ；定时方式设置 MOV TH1,#00H

9、 MOV TL1,#00H JB P3.3,$ ；查寻低电平 SETB TR1 ；定时器开启JNB P3.3,$ ；高电平开始 LP1: JBC TF1,LP2 JB P3.3,LP1 SJMP LP3 LP2: INC 40H SJMP LP1 LP3: INC 30H LP4: JBC TF1,LP2 JNB P3.3,LP4 MOV B,#0.65 MOV A,30H DA A ；十进制调整 MUL AB MOV 31H,A MOV 32H,B LCALL DIS ；调用显示子程序 SJMP LP1 ORG 0100H DIS: (显示程序 略) ；显示子程序 END 4.使用注意事项（

10、1）本系统禁止雨天使用（2）试验前检查装置能否正常运行（3）选择良好的路面作为试验的场地5. 课程设计总结课程设计是锻炼学生综合运用所学的知识，进行创作的教学环节。这一环节不仅极大地培养了同学们分工协作的能力，增强了团队精神，更使诸位同学锻炼了查找资料，讨论问题的能力，使同学们的耐心得到了很大的提高，对我们今后的发展大有裨益。回想此次关于自行车状态显示系统的设计，虽过程辛苦非常，但最终方案成型之时，颇有一种苦尽甘来的感觉，觉得这段时间的努力真是值了。在设计期间，常常为了一项资料、一个公式等等查找了诸多书籍，浏览了许多网页。而张桥贤同学更是为了此次设计，马不停蹄的奔走于南北区的图书馆，翻阅了许多

11、资料，而每次翻阅，记下资料之后，又急急为了下一项资料奔跑，书籍借借还还之间，已不甚记得清到底查阅了哪些资料，导致最后的参考文献，也只记下了那么几本。此次设计过程中，遇到诸多问题，使我们深刻意识到所学的不足以及实践能力的欠缺。比如在卡路里计算一项中，就花费不少时间，讨论了多种方案，而最后确定的方案依旧不尽如人意，也只是这几个方案中的最优选择而已。虽然如此，在不断的学习中，我们对这门课程的兴趣越来越浓厚，并认识到理论与实际间的差距，知道光是学会理论知识是不够了，而光光只有实践技能，没有理论指导，路也是走不远的。这更让我们认识到今后任重道远。从而激发了我们学习的动力，对我们今后的学习产生积极影响。这

12、次课程设计让我充分认识到团队合作的重要性，只有分工协作才能保证整个项目的有有条不紊。另外在课程设计的过程中，当我们碰到不明白的问题时向其他同学请教时，其他同学总是耐心的讲解，给我们的设计以极大的帮助，使我们获益匪浅。因此非常感谢这些同学的帮助。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。虽然这是我们在这方面做的第一次设计，结果尚有许多不足之处，但至少激起了我们的兴趣，我相信，这兴趣将会帮助我们越走越远！6.任务分工何家凯:车速测量设计说明书编排协作汤兴强:卡路里测算设计及会议记录吴远水:说明书编写

13、卡路里测算设计协作蔡水应:PPT制作及车速测量设计协作张桥贤:三维建模及程序编写协作王金龙:程序编写及卡路里测算设计协作（注：以上分工只是个人主要负责项目，在设计过程中，基本上各个环节大家都有参与。） 7.参考文献1姜立标.汽车传感器及其应用.北京：电子工业出版社，20102江力.单片机原理与应用技术.北京：清华大学出版社，20063游立明.CATIA V5曲面设计从入门到精通.北京：电子工业出版社，20064李苏红 潘志刚 孟祥宝 朱玉祥.CATIA V5实体造型与工程图设计.北京：科学出版社，20085盛选禹.CATIA三维机械设计实例北京：机械工业出版社，20036Myke Preko(田玉敏等翻译)精通8051程