自行车里程速度计设计--大学论文.doc

郑州航空工业管理学院 毕 业 论 文（设 计） 2011 届 电气工程及其自动化 专业 10111186 班级 题 目 自行车里程速度计设计 姓 名 学号 10111186 指导教师 职称 副教授 二一 一 年 五 月 十七 日内 容 摘 要 本论文基于自行车智能设备的种类，结合当前发展趋势，设计一个以单片机为核心，霍尔传感器测量转数，LED显示数据的自行车里程速度计的硬件设计，实现人们可以随时掌控自行车当前里程和速度。整个系统主要是利用霍尔元件实时的检测发出脉冲信号，然后将其传入到单片机中，经单片机的测量计算将所得数据保存到存储器中。本设计采用AT24C02存储器，可以实现系统在断电的情况下保存里程数据。单片机得出的数据再由1602液晶显示器进行显示，同时为了让设计更加智能，本设计还将采用HC-SR04超声波测距模块进行实时测量，每隔一段时间发出超声波脉冲，超声波遇到前方障碍物将返回，从而可以计算超声波从发射到接收的来回时间，经过计算便可得到测量距离。一旦测得距离小于设定的安全距离系统将会产生声光报警信号提醒用户。本设计硬件电路主要包括AT89C51单片机最小系统电路、A44E霍尔传感器检测电路、HC-SR04超声波测距电路、电源电路以及LCD1602液晶显示电路等。软件部分采用汇编语言进行编程，由于本设计侧重于硬件电路的设计，软件部分稍加提到，不作重点分析。关键词 单片机；里程速度；霍尔传感器；超声波测距；1602液晶显示The design of the bicycle mileage speedometer By:Dong Dongdong Supervisor:Professor,Cui JianfengAbstractThe kinds of intelligent device based on bicycle, this paper combined with the current development trend, design a single-chip microcomputer as the core, hall sensor revolution, LED display data of bicycle mileage speedometer hardware design, to realize people can control current bicycle mileage and speed at any time. The whole system is mainly the use of hall element real-time detection signal pulse, then passed to the single chip microcomputer, the single chip microcomputer measuring calculation to save the data in the memory. This design adopts the AT24C02 memory, can realize system under the condition of the power save mileage data. Single chip microcomputer the data again by 1602 LCD display, at the same time in order to make a design more intelligent, this design will also be the HC - SR04 ultrasonic ranging module for real-time measurement, ultrasonic pulse every once in a while, ultrasonic encounter obstacles ahead will return, in order to calculate ultrasonic from transmitting to receiving time back and forth, calculate the measured distance can be got. Once the measured distance is less than the safe distance of setting system will alert users to produce sound and light alarm signal. The design of hardware circuit is mainly including AT89C51 single chip microcomputer minimum system circuit, A44E hall sensor detection circuit, HC - SR04 ultrasonic distance measurement circuit, power circuit and LCD1602 LCD display circuit, etc. Software using assembly language programming, in part due to the design focused on the design of the hardware circuit, software part slightly mentioned, do not make key analysis. Key wordsSingle chip microcomputer; The mileage rate; Hall sensor; Ultrasonic ranging; 1602 liquid crystal display (LCD)目 录第1章 绪 论11.1 课题设计的目的11.2 课题研究的主要任务及内容2第2章 自行车里程速度计整体方案设计32.1 任务分析与实现32.2 自行车里程速度计硬件设计方案42.2.1 里程速度传感器的设计42.2.2 硬件系统的工作原理及结构组成6第3章 硬件电路的总体设计73.1单片机最小系统的设计73.1.1单片机的组成和特点73.1.2复位电路的设计93.1.3 时钟电路的设计103.2霍尔传感器检测电路的设计113.2.1传感器的检测原理和检测电路123.3 电源电路的设计133.4 按键电路的设计143.5 外部存储电路的设计153.5.1 存储器AT24C02工作原理153.6 LCD液晶显示电路的设计163.7 HC-SR04超声波测距传感器电路193.8 声光报警电路的设计21第4章 软件部分概述234.1 软件设计概述234.2 主程序流程图234.3 程序结构简单介绍24结论25致谢26参考文献28附录一 系统仿真图29附录二 电路原理图30第1章 绪 论1.1 课题设计的目的本设计开题就要解决的问题就是转速测量问题，目前模拟量的采集这种测量方法已不能跟上现代化科技发展的步伐。因此，本次设计的目的是：利用AT89C51单片机设计一种数字化的自行车里程速度计，通过本次论文设计掌握单片机应用性能和强大的引脚功能，加深对硬件电路的分析，提高综合应用能力。随着超大规模集成电路技术的提高，单片机的性能也得到的不断的提高和完善，其具备了集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、性能可靠、价格低廉等特点。本设计在此基础上，通过单片机控制对自行车里程速度计的硬件设计简单的分析和研究。基于单片机以上的显著特点使其在工业控制领域，家用电器领域和办公自动化领域等占据了举足轻重的位置。本硬件电路设计以单片机为核心元件，以霍尔传感器为测速元件测量轮子转动的次数，然后输出脉冲信号传入单片机，单片机通过内部处理，然后把数据用LCD液晶显示器显示出来，并且超声波测距传感器会每隔一段时间发出超声波，超声波遇到阻挡物会原路返回，被超声波测距传感器接收装置所接受信号，一旦检测到的数据小于系统设定的数据，单片机将会控制声光报警器报警和点亮LED灯。1.2 课题研究的主要任务及内容本论文设计重点设计整个硬件部分，本次设计的主要任务就是通过单片机的性能设计出用单片机控制各个外围电路，并用自身的定时计数功能来计算出里程和速度数据，同时把数据显示在外围液晶电路中，同时本硬件设计又增加了超声波测距电路，目的是为了使用者的安全，提醒用户前方是否有障碍物，以便做好减速准备。整个核心就是用单片机控制和配合每个外围电路及时有效的把里程和速度信息传递给用户，完成本次硬件设计任务。整个硬件设计主要内容是：单片机控制各个外围电路，霍尔传感器检测轮子转数和输出脉冲信号，液晶显示器显示里程和速度数据，超声波测距元件发射超声波和接收超声波，通过单片机的定时计算得出被测距离，当被测距离小于系统设定的安全距离时将控制声光报警器发出报警信号和点亮LED灯，提醒使用者。第2章 自行车里程速度计整体方案设计2.1 任务分析与实现本次设计首先需要自行车上安装硬件元件，用来测试轮子转数然后转化为里程速度数据，安装的过程就是：需要在自行车的前轮辐条上安装特制磁铁，同时对应辐条的前叉位置上安装霍尔传感器，每当轮动转动时，当磁铁靠近霍尔传感器时，其将发出脉冲信号，单片机通过内部定时器/计数器对脉冲信号进行处理便可把得出的里程速度数据输入到液晶显示器进行显示。霍尔传感器的测速思路为：磁铁每次与霍尔元件接近时发出一个脉冲信号，即轮子转一圈，此时单片机每接收一次脉冲信号将产生一次中断计数，中断数n与周长L的乘积即为里程数。同时定时器对每次中断进行计时得到轮子转一圈的时间t，根据时间便可计算出即时速度V=n*L/t。得出的数据便可通过单片机控制显示器显示出来。实现方法：利用AT89C51单片机内部的的计数器T1对开关型霍尔传感器产生的脉冲信号进行计数。同时系统已经在硬件的基础上进行软件编程，通过编程对存储在AT89C51中数据存储器中的LCD1602液晶显示模块和HC-SR04超声波测距模块中对应的数据进行处理控制来对各个硬件的执行机构进行准确迅速高效地控制，从而来达到本次论文设计的预期目标，并完成设计中所要求的各项功能。本设计最后所要完成的最终目标是自行车里程速度计具有同时显示里程和速度的功能，同时系统可根据自行车的轮子周长的大小自动将轮子周长的数据经过二进制转换存储到AT89C51的内部数据存储器中，以上周长数据转换可通过软件编程进行控制，而且实时地通过LCD1602液晶显示模块进行准确无误的显示，同时用户可以手动的进行按键复位，总的里程数会相继的保存在AT24C02软件中，实行断电保护。并且本设计采用当今社会上比较流行的实用的超声波测距技术，能够实时地对自行车行驶的安全距离进行监控，并将实时的距离数据通过传送装置储存到AT89C51单片机内部数据存储器中，并由预先设定的程序对其进行分析并作出相应的处理和控制，一旦自行车在行驶过程中与前方障碍物的距离小于单片机程序中预先设定的安全距离时，超声波测距模块反馈给单片机，然后单片机通过程序中设定的控制指令将P1.0端口置成高电平，作为简易的电源通过上拉电阻R10再经过三极管放大给报警器供电，产生报警蜂鸣信号，同时经过三极管放大后的电流会流经二极管D1使其导通并点亮LED灯。2.2 自行车里程速度计硬件设计方案2.2.1 里程速度传感器的设计测速是在各个工农业领域中经常遇到的问题，要测速首先要解决就是采样的问题。本次设计是自行车里程速度计的设计，要求里程速度计整个系统简单，轻便，安装方便等特点，本设计测速采用单片机测速方法，利用脉冲计数法达到测速的目的。自行车轮子的转轴每转动一圈，由于只安装了一个永久磁铁，开关型霍尔元件传感器将会采集到一个固定脉冲信号，然后将信号内部处理后传输到单片机的内部，然后将得出的数据控制液晶显示器显示。目前对自行车转速的测量有霍尔传感器测量、光电传感器测量和光电编码器测量等等，这几种测量方法都是通过在自行车上元件通过测量自行车轮子每转动一圈所产生的脉冲信号，然后根据脉冲数据进行计算，得出里程数。光敏电阻对光特别敏感，外界光源刺激将会导致光敏电阻发出不准确的信号，影响数据的准确度。光敏电阻的一个最大的特点就是对外界环境要求比较苛刻，一旦其外观被泥土灰尘所覆盖将导致传感器不能正常工作，而且要求编码器必须安装在车轮的转动轴上，安装比较复杂，必然提升其价格，不利于普通大众的使用。但是霍尔传感器抗干扰性能比较强，对外界环境要求不高，即使外观被遮挡依然还能继续工作。因此本论文设计决定采用霍尔传感器对里程和速度进行测量，不仅使用方便，安装简单，而且价格低廉，非常适用于普通大众。本论文利用霍尔传感器来检测转动次数，将霍尔传感器安装固定在前叉的一边，对应位置的辐条上安装特制磁铁，两者之间的距离控制在2mm左右，由于霍尔传感器其对磁特别敏感，安装时尽量手持磁铁靠近一下传感器，看看传感器是否有反应，如果没有反应可以继续换其他地方继续试试，直到有输出信号为止。霍尔传感器尤其不可比拟的特点，实用性能较好。当其收到信号后经过其内部处理后，将把输出信号传送到到单片机的内部当中。单片机收到信号后马上将计算出来的数据通过1602LCD液晶显示模块显示出来，同时本设计通过单片机软件编程设置安全距离，当超声波测距元件检测到的数据小于当前设定的安全距离时，将反馈给单片机，然后单片机控制各个硬件执行机构发出报警信号及点亮LED灯。2.2.2 硬件系统的工作原理及结构组成本设计自行车里程速度计硬件系统主要由单片机、霍尔传感器、液晶显示器和超声波测距传感器四部分组成。速度传感器采用霍尔传感器，霍尔传感器通过自行车转轴的转动输出脉冲信号。核心处理器采用的是AT89C51单片机，通过其内部计数器完成脉冲信号的数据计算。显示模块采用的是LCD液晶显示器，通过单片机的控制将计算出的速度和里程数据显示出来。测距传感器采用的是超声波测距传感器，根据软件编程设置安全距离，当测得的数据小于安全距离时，将通过单片机控制声光报警器进行报警和点亮LCD灯。本设计系统结构框图如图2-1所示：按键外部信号霍尔传感器光电耦合器超声波传感器外部存储器声光报警单片机速度显示里程显示图2-1 系统原理结构框图第3章 硬件电路的总体设计本论文硬件电路设计包括霍尔传感器检测电路、LCD液晶显示电路、超声波测距传感器电路和单片机外围电路，其中单片机外围电路主要包括：按键电路、电源电路、复位电路、时钟晶振电路、外部存储电路和声光报警电路。单片机是本次设计的核心元件，它是信号从采集到输出的中央纽带，具有数据的计算、中断定时、信息数据处理等功能。3.1 单片机最小系统的设计 单片机最小系统的设计包括复位电路和时钟电路。3.1.1单片机的组成和特点单片机的基本结构框图如图3-1所示，其中主要包括中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O接口、定时/计数器、系统时钟等。外部时钟振荡器复位中断电源系统时钟ROM内部总线CPU定时/计数器串行I/O串行I/ORAM 图3-1 单片机的基本结构框图 如今单片机的快速发展，一些基本功能已经满足不了用户的使用，因此一些开发人员又对单片机注入了新的血液，新生单片机又加入了许多新的功能部件，像模数转换器、温度传感器、液晶驱动器、电压监控和低压检测电路等等。生产单片机的厂商特别多，其中有美国Motorola公司生产的PIC系列的单片机PIC16C54 PIC16C55等，Zilog公司生产的中档8位单片机Z-8系列，Philips公司生产的与MCS-51系列兼容的80C51系列单片机80C51、80C52等，美国Atmel公司生产的CMOS型51系列单片机AT89C51、 AT89C52等等。目前单片机使用最为典型的就是Inter公司生产的MCS-51系列单片机，无论在种类、数量还是系统扩展能力等方面都比其他类型单片机有有很大优势，其应用非常广泛是单片机的主流类型。AT89C51单片机的主要特点有：1. 与MCS-51系列单片机指令系统兼容 2. 4KB可编程存储器3. 使用次数：1000次写/擦循环4. 数据保存年限：10年5. 全静态工作：0Hz-24Hz6. 128*8位内部数据存储器7. 32条可编程I/O线8. 两个16位定时器/计数器9. 5个中断源10. 可编程串行通道11. 低功耗的闲置和掉电模式12. 片内振荡器和时钟电路AT89C51单片机的引脚排列如图3-2所示。图3-2 AT89C51单片机引脚图3.1.2复位电路的设计单片机的复位引脚通过外接复位键相连，其中+5V电源与10p的电容C3相串联，同时外接200的电阻和复位键与其并联，在接单片机的引脚处在外拉10K电阻R9与其连接，如图3-3所示，当单片机上机得电时，电容两端的电压发生了变化，由于电容隔直通交的作用会使电容与R9电阻形成的电路导通，使R9上产生高电平电位，从而使与其相连的RST引脚上产生高电平，使单片机自动复位。这就是所谓的上电复位。当系统运行时也可以手动进行复位，当按下复位键时，+5V电源直接与电阻R11相连，复位键相当于导线直接导通，电容C3此时相当于短路，而电阻R11此时上面产生了高电平，因此使与其相连的RET引脚上产生高电平，使单片机系统复位。一旦系统复位，并行口将全部为高电平，同时寄存器将全部清零，但是SBUF数据缓冲器状态不确定。 图3-3 复位电路3.1.3 时钟电路的设计单片机在运行程序时，PC指针的移动取决于内部时钟信号控制，而单片机内部的时钟信号来源于外部晶振电路。如图3-4所示，X1位为晶振源为单片机提供12MHZ的时钟频率，晶振源的两端分别连接到单片机的XTAL1、XTAL2的引脚上，C1、C2为震荡电容，它们共同构成外部晶振电路，图3-4 时钟晶振电路本设计的单片机最小系统图如图3-5所示。图3-5 单片机最小系统图3.2 霍尔传感器检测电路的设计 本论文硬件部分的电路设计中测速传感器电路的设计是首先要完成的工作，是硬件电路设计的前提。它包括信号的采集、放大、整形和传送等。在今天信息技术迅速发展的社会，高科技不断地蔓延促进了传感器的发展，从而传感器的发展又带动了信息化技术的再次创新，对科学进步起到了确定性作用。传感器作为二十一世纪的新兴产物，促进了传统产业的改造，尤其在微电子技术领域更是在传感器的不断更新中迅速发展。近几年来，传统型传感器正在不断的向新型传感器转变，尤其转变以后的新型传感器具有微型化、智能化、多功能化、系统化、极速化等等。更加促进了新型工业的发展，对二十一世纪的经济增长提供的巨大的帮助，带动了GDP的增长，是现代科技的先行者。目前传感器应用领域主要涉及军事侦查、环境监测、医疗检测、交通卫生、建筑勘察、公共监控等等。3.2.1传感器的检测原理和检测电路 本设计霍尔传感器的测速检测原理为在自行车的前轮的辐条上面安装一块特制磁铁，在前叉上安装霍尔传感器，霍尔传感器与磁铁相距2mm左右，当自行车的轮子开始转动时，轮子上的磁铁经过霍尔传感器时，霍尔传感器将产生一个脉冲信号，然后将脉冲信号通过单片机P3.2口传入其内部，霍尔传感器每采集一个脉冲信号，单片机将通过内部计数器提供一次计数中断。每次计数中断代表车轮转动一周，根据自行车的轮子周长L和中断数n便可以得到里程值，里程值即为二者乘积。单片机将会对每次传入的脉冲信号进行计时，通过计数器T1计时得到时间t，根据得到的时间和中断数便可得到即时速度V=L*n/t。检测的信号处理框图如图3-6所示，而传感器的工作原理如图3-7所示。信号放大波行变换波形整形单片机图3-6 信号处理框图霍尔传感器小磁快P3.2AT89C51单片机 图3-7 A44E 霍尔传感器检测原理本设计采用光电耦合器用于消除电磁干扰，以达到测量数据的准确性，外界输入信号传入霍尔传感器中以后，霍尔传感器采集到信号，然后对信号进行处理，即由其内部放大器放大信号后经74LS14施密特触发器的整形，然后将驱动光电传感器，进而将放大后的信号消除电磁干扰后传入到单片机的P3.2端口。A44E与单片机的硬件连接如图3-8所示。图3-8 A44E与单片机的硬件连接图3.3 电源电路的设计本次设计要求单片机工作电压必须非常稳定，由于单片机的工作稳定电压是+5V，因此为了可以给单片机提供十分稳定的工作电压，本次设计选用可以提供直流电压为+12V电瓶。通过选用的电瓶作为电源进行电平转换，把+12V的直流电压转换为+5V的直流电压。本设计电源电路如图3-9所示。图3-9 电源电路本设计电源电路中CON2处的1，2引脚是电瓶的正负接线端，Fuse1为熔断器，当电路短路时，电流过大会自动熔断，起到保护电源电路限电流的作用。本设计电源电路的输出端为+5V电压，即单片机的工作电压。LM7905是一个集成稳压器，是常见的三端稳压集成电路芯片，1引脚接地，2引脚接输出，3引脚接输入，单片机的稳定的工作电压即需通过电源电路来实现，本硬件设计中电源电路仅为各硬件电路提供稳定电源。C4、C5、C6和C7均为滤波电容，R9为负载电阻，为了用于衔取电压，同时电源电路在工作时DS1电源指示灯将会被点亮。3.4 按键电路的设计键盘是一种人与机器或设备相互交流的一种装置，当人按下键盘时，键盘感受外界信号即人对键盘的动作信号来进行输入系统，进而有程序编码进行读取外界信号，同时有根据系统编程对相应的输入信号作相应的输出操作，比如：按下清零键，键盘识别，通过传动装置输入到芯片内部，芯片根据事先编好的程序进行识别，当识别到了清零信号时将会发出控制信号，对所要清零的数据进行清零动作。现今，键盘已离不开手机、电视机、空调、冰箱、电脑等一系列智能家电，对人们与机器间的相互传递信息起了不可替代的作用。本次自行车里程速度的设计中按键电路的设计主要是独立按键电路的设计。本次设计为了能突出整个系统电路的完美无缺，加上按键电路更能使软硬件结合的恰到好处，方面快捷的应用于生活当中。按键电路图如图3-10所示，其中，按下复位键，将会手动对系统复位，进入初始化程序。按下清零键将会对里程数据清零，即AT24C02数据存储器中存储的里程数据清零。所有的这些按键控制将会在软件设计部分用C语言编程来控制所要执行的装置，通过程序进行相应的控制动作。由于本设计只注重硬件设计部分，软件设计部分只简单叙述不做重点分析。图3-10 按键电路图3.5 外部存储电路的设计3.5.1 存储器AT24C02工作原理AT24C02存储器的最大的特点就是存储数据不易丢失，这为很多智能设备提供了方便，另外其外观小巧，便于安装，而且接口比较方便，在众多自动化控制领域中使用较多。其与单片机相连电路图如图3-11所示。1. AT24C02主要特性：（1） 工作电压：1.8V5.5V（2） 输入/输出引脚兼容5V（3） 双向数据传输协议（4） 支持硬件写保护（5） 可高性能高，保存时间长2. AT24C02芯片操作说明： 图3-11 AT24C02电路图3.6 LCD液晶显示电路的设计LCD液晶显示器目前应用十分广泛，源于其功能强大、耗能较低、外观美观、抗干扰性强等特点，因此它的应用非常广泛，目前，LCD有段式和点阵式两种，本设计采用1602字符型LCD液晶显示器可以显示字符和数字等，能够很清楚的显示字符，在使用中方便用户使用。但缺点是由于其有字符间距和行间距，因此这个液晶显示模块不能清晰的显示图形或一些形状似的东西。本论文设计的目的是让自行车在转动的过程中实时地同时显示速度和里程，所以本论文设计采用LCD液晶显示，如图3-12所示，为1602LCD液晶显示器的实物图，图3-13为1602液晶显示电路图。 1602LCD 图3-12 LCD液晶显示器实物图 图3-13 1602液晶显示电路图、1602液晶模块引脚功能：LCD1602液晶的信号真值表如表3.1所示:表3.1 信号真题表RSR/WE功能00下降沿写指令代码01高电平读忙标志和AC值10下降沿写数据11高电平读数据其与单片机相接的硬件电路图如图3-14所示： 图3-14 1602与AT89C51硬件电路连接图3.7 HC-SR04超声波测距传感器电路1、超声波发射原理如图3-16所示，超声波传感器内部STC芯片的P50引脚接到单片机的P3.0口，用于控制传感器超声波的发射。当单片机给P3.0口一个高电位时，由外部电源与R16所组成的电路中的电流流经P50口，这时P50为高电平，此时由芯片STC内部程序使P60输出为高电平，使三极管Q2的基极为高电位，此时三极管Q2导通，使芯片MAX232得电开始工作。T1OUT和T2OUT输出振荡电压驱动喇叭发射超声波，而超声波发射的时间是由内部的预先设定的程序控制，当STC1的P50口为高电平时，P51、P52输出高电平，此时T1N、T2N也为高电平，芯片MAX232开始进行超声波发射时间设定。当AT89C51单片机P3.0口输出为低电平时，外部电源经电阻R16与P3.0口导通，将P50口置为低电位，此时不进行超声波的发射。2、超声波接收原理如图3-16所示，超声波传感器内部STC芯片的P67引脚接到单片机的P3.1口，用于控制传感器超声波的接收。当单片机给P3.1口一个高电位时，由外部电源与R15所组成的电路中的电流流经P67口，这时P67为高电平，此时由芯片STC内部程序使P61输出为高电平，使三极管Q3的基极为高电位，此时三极管Q3导通，外部电源经电阻R18和三极管Q3接地，此时芯片TL074的1OUT为低电平， 1IN-为高电平，芯片TL074通过内部程序使4OUT输出振荡的电压信号，此时引脚4OUT经电R31电容C15、电阻R50以及接收装置接地构成电流通路使接受装置开始工作。当P61为低电平时，芯片TL074的1IN-为低电平，此时芯片不执行动作。3、测量距离 当超声波发射时，开始由定时器开始定时，若前方遇到障碍物，超声波会自动返回，由HC-SR04传感器内部接收装置接收超声波，此时计时结束，根据超声波往返时间和超声波传播速度便可计算测量距离D=1/2t。其中c为超声波的传播速度，1/2t为超声波发射到接收所需时间的一半。超声波模块实物图如图3-15所示：图3-15 超声波模块实物图 图3-16 超声波测距传感器硬件电路图3.8 声光报警电路的设计所谓声光报警电路就是当出现一些紧急情况时及时有效的通知使用者，确保使用者的安全和整个系统的安全有效运行。所以报警电路对于整个系统来说也是不可缺少的一部分，本次设计的声光报警电路比较简单，只要外接声光报警器，通过编写软件程序通过单片机控制即可,并且本设计采用当今社会上比较流行的实用的超声波测距技术，能够实时地对自行车行驶的安全距离进行监控，并将实时的距离数据通过传送装置储存到AT89C51单片机内部数据存储器中，并由预先设定的程序对其进行分析并作出相应的处理和控制，一旦自行车在行驶过程中与前方障碍物的距离小于单片机程序中预先设定的安全距离时，超声波测距模块反馈给单片机，然后单片机通过程序中设定的控制指令将P1.0端口置成高电平，作为简易的电源通过上拉电阻再经过三极管放大给报警器供电，产生报警蜂鸣信号，同时经过三极管Q1放大后的电流会流经二极管使其导通并点亮LED灯。声光报警硬件连接电路图如图3-17所示。图3-17 报警电路图初始化时P1.0为0，当超声波测距模块检测的距离小于设定的安全距离时，会输出P1.0=1使喇叭发声，LED灯点亮。28第4章 软件部分概述4.1 软件设计概述由于本论文主要是自行车里程速度计的硬件设计，所以本次设计主要注重硬件部分设计，软件部分不是本次设计的重点，但是，作为整个设计系统来说，一个好的设计软件是不可缺少的，软件部分就像是整个系统的血液，对于像骨架版硬件系统来说，如果没有软件的辅助，整个系统就是个瘫痪系统。因此需要简单介绍下软件部分。 4.2 主程序流程图整个硬件部分设计好以后，下面就是需要用程序来使系统运行，需要对系统进行初始化，主流程图如下图4-1所示。初始化显示初始界面显示里程、速度里程是否清零 清零是发射超声波延时否 图4-1 程序主流程图4.3 程序结构简单介绍 所谓的单片机也就相当于人的大脑，所有的命令都由其发出。与之通信通过各个管脚，上电运行之后，单片机能自动运行存储在其内部的程序，先是启动代码，为后续程序能够运行提供一个良好的环境，例如：分配堆、栈空间等，至于为什么用汇编，因为汇编也就相当于机器语言，只不过汇编用助记符而已，机器可直接运行，至于启动代码完成什么工作，最基础的是能让后续代码正常运行。而高级语言相当于通用语言，其生成的机器语言与使用的编译器有关，每种硬件对应的都有其编译器。而高级语言为达到通用目的，自然会提取每个事物的共性，而忽略其个性。 main函数执行，除非有跳转语句，否则程序会顺序执行。为了防止main函数过于庞大及方便管理，我们编写一个个小程序，然后在main中调用这些小函数。所以说程序的执行过程不过是调用各个函数而已。统的程序可以采用C语言编程，主程序首先调用初始化程序，对外设、变量进行初始化。然后调用液晶显示程序显示里程与速度数据。然后中断延时，发射超声波信号进行检测。 液晶显示程序：实现速度与里程显示的程序。 里程存储程序：对获取的里程进行存储的程序。 超声波发射与接收程序：发射超声波与接收超声波。 中断程序：定时器1定时，计数器0用于计算超声波发射与接收的往返时间，外部中断0计算霍尔元件传入的脉冲个数，外部中断1主要是启动计数器0计算自行车至前方障碍物的距离。结论近一个月的辛苦努力终于迎来了毕业设计工作的尾声，这一个多月里，我几乎重新学了一遍专业课，论文里面几乎涉及了全部专业课的知识，通过本次自行车里程速度计的硬件设计深深的让我感受到了自己所学的专业课知识的有限与不足，正是由于这些专业知识的不足与有限让我在设计过程中不断地搜集和查阅相关专业资料，开阔了我的专业视野，在指导老师的耐心指导下，让我对本设计中的专业分析和逻辑编程能力有了相应的提高，同时对于我的专业素质水平与发现问题和解决问题的能力有很大的提高。本设计中1602LCD液晶可以同时显示速度和里程。另外，本设计有一个声光报警模块，主要通过HC-SR04超声波测距模块进行实时监控，当超声波测得距离小于系统之前设定的安全距离时，将信号发送给单片机，单片机接收信号通过程序控制声光报警器，让报警器发出蜂鸣，LED灯被点亮。对于整个环节，在第三章有详细的分析与介绍，硬件部分介绍了核心控制电路，时钟电路，复位电路，检测电路、显示电路和声光报警电路等的设计原理与思路，同时在第四章对于系统软件部分做了简单的概述。本次设计虽然只是自行车上一个小小的辅助器件，但其内部却很复杂，设计的东西比较多，所选用的器件也只是一般器件，勉强可以完成整个系统的运行，所用的控制方法也不是最先进的，现代自行车里程速度计发展迅速，可以为人们提供各种辅助功能，比如：测人的血压、体温、心跳速率等等。未来发展的趋势将可能更广，对人们更有益。致谢时光飞逝，大学生活即将在毕业论文的完成下而匆匆结束，从本学期开学至今，一直在忙于毕业论文的设计工作，论文设计期间遇到了很多问题，尤其是在设计之初，没有任何思路，不知道如何开题等等一系列的问题，感觉时间是那么漫长。然而当论文接近尾声的时候才感觉时间过得是那么的飞快，论文的进度与修改一直离不开指导老师张老师的教导，在此我要非常感谢张老师的教导！在论文设计阶段，由于大家刚开始对论文的整体思路不太了解，是崔老师细致入微谆谆教导使我们对各自论文设计目的及要求有了比较清晰的认识与了解，进而我进入了论文设计初步阶段。在接下来的论文设计工作中，由于自身专业知识的缺乏和不足与对于论文所要求的实现的功能和元件的选型以及元器件间