課程設(shè)計--電動車速度測量顯示儀

1、<p>　　專業(yè)方向模塊綜合設(shè)計</p><p>　　課題：電動車速度測量顯示儀 </p><p>　　班 級 測控1082 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師

2、 </p><p><b>　　設(shè)計內(nèi)容及要求</b></p><p>　　檢測并顯示電動自行車實時速度</p><p>　　檢測、顯示并累計電動自行車行駛里程</p><p><b>　　技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　　a電動車最高速度：

3、 50km/h</p><p>　　b電動車輪胎直徑： 14英寸</p><p>　　c電動車電池電壓： 24V</p><p>　　d檢測精度： ±1%</p><p>　　e顯示： 8位LED </p><p&g

4、t;<b>　　設(shè)計要求</b></p><p><b>　　電路圖</b></p><p><b>　　程序清單</b></p><p><b>　　運行結(jié)果</b></p><p><b>　　方案設(shè)計與討論</b></p&

5、gt;<p><b>　　速度測量原理</b></p><p>　　測量一定時間間隔T內(nèi)自行車轉(zhuǎn)過的圈數(shù)Q。假設(shè)車輪的周長為L，則速度V=Q*L/T</p><p><b>　　開關(guān)型霍爾傳感器</b></p><p>　　霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件。把開關(guān)型霍爾傳感器安裝在自行車

6、貼近車輪的支架上，磁鋼安裝在輻條上，當(dāng)磁鋼靠近霍爾傳感器的時候，傳感器輸出一個無抖動的低電平，單片機根據(jù)此信號可計算里程、速度等。霍爾傳感器的優(yōu)點是穩(wěn)定和安裝簡易，缺點是成本較高。</p><p>　　本設(shè)計采用開關(guān)型霍爾傳感器，但由于實驗室設(shè)計所限，實際測速時并未采用，而是直接從信號發(fā)生器中產(chǎn)生低頻脈沖代替霍爾傳感器向單片機輸入脈沖信號，從而顯示相應(yīng)的速度。</p><p>　　LED八

7、段數(shù)碼管顯示</p><p>　　8位LED顯示。其中低3位顯示速度，要求保留1位小數(shù)。高5位顯示里程，同樣要求保留1位小數(shù)。速度即時顯示，最大顯示位35.0，里程每走100米計數(shù)一次，最高顯示9999.9。</p><p><b>　　系統(tǒng)概述及工作原理</b></p><p>　　本系統(tǒng)由信號預(yù)處理電路、單片機８０５１Ｆ４１０、系統(tǒng)化ＬＥＤ

8、顯示模塊、串口數(shù)據(jù)存儲電路和系統(tǒng)軟件組成。其中信號處理電路包含信號放大、波形變換和波形整形、對待測信號進行放大的目的是降低對待側(cè)信號的幅度要求；波形變換和波形整形電路則用來將放大的信號轉(zhuǎn)換成可與單片機相連的ＴＴＬ信號；通過單片機的設(shè)置可使內(nèi)部定時器Ｔ０對脈沖輸入引腳進行控制，這樣能精確地算出加到引腳的單位時間內(nèi)檢測到的脈沖數(shù)；設(shè)計中速度顯示采用ＬＥＤ模塊，通過速度換算得來的里程數(shù)采用Ｉ２Ｃ總線并通過Ｅ２ＰＲＯＭ來存儲，既節(jié)省了所需單片機

9、的口線和外圍器件，同時也簡化了顯示部分的軟件編程。</p><p><b>　　流程圖</b></p><p>　　系統(tǒng)軟件包括單片機和ＬＥＤ顯示模塊的初始化模塊、速度里程技術(shù)模塊、速度顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)ＢＣＤ碼模塊、演示模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊以及及時終端服務(wù)模塊等。</p><p>　　該設(shè)計能實時地將所測的速度顯示出來，該速度里程表能將傳感器輸入到單片

10、機的脈沖信號的頻率實時地測量出來，并由串口晶體管顯示模塊實時顯示。單片機利用系統(tǒng)時鐘的計時中斷功能，并利用定時器Ｔ０的計數(shù)脈沖，然后通過計算在晶體管上即時顯示。為了方便計算要顯示數(shù)據(jù)段碼，可再將其轉(zhuǎn)換成壓縮ＢＣＤ碼，然后通過查表將要顯示的數(shù)據(jù)值中每一位的壓縮ＢＣＤ碼轉(zhuǎn)換成８段碼送到顯示緩沖區(qū)，最后經(jīng)串口送至晶體管顯示模塊顯示所測的速度或里程。</p><p>　　設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮測速精度和系統(tǒng)反應(yīng)時間。本設(shè)計用

11、測量脈沖頻率來計算速度，因而具有較高的測速精度。為了保證系統(tǒng)的實時性，系統(tǒng)的速度轉(zhuǎn)換模塊和顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)ＢＣＤ碼模塊都采用快速算法。另外，還應(yīng)盡量保證其他子模塊在編程時的通用性和高效性。本設(shè)計的速度和里程分別采用３位和５位數(shù)碼顯示。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　４１０單片機實驗板</b></p&

12、gt;<p>　　C8051F410原理框圖</p><p>　　C8051F410單片機實驗板 原理圖</p><p>　　霍爾傳感器速度檢測電路</p><p><b>　　霍爾檢測電路</b></p><p><b>　　5v降壓電路</b></p><p&g

13、t;　　由于自行車提供的電壓是24V直流電壓，單片機供電電壓為5v。故需要給電路提供5v的降壓電路。本設(shè)計采用LM2576S-ADJ集成塊降壓電路：</p><p>　　LM2576降壓集成塊</p><p><b>　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　系統(tǒng)軟件框圖</b></p><

14、;p>　　如圖所示，本系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計方法。整個系統(tǒng)由初始化模塊、頻率測量模塊、速度，里程計算模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)ＢＣＤ碼模塊、速度顯示模塊、里程顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲，讀取模塊、定時器中斷服務(wù)模塊以及其他功能模塊組成。</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件框圖</b></p><p><b>　　心得體會</b></p><

15、p>　　本設(shè)計以8051F410單片機為核心，通過霍爾傳感器來檢測電動車的運轉(zhuǎn)情況進而實現(xiàn)電動自行車的速度，里程的計算及里程的累計，存儲，最后用8位的LED能直觀的將速度與里程顯示給用戶，并且在速度高于一定的值時LED可自動關(guān)掉，從而達到智能速度里程表。</p><p>　　在此課程設(shè)計之前，我們都懷著一種好奇而又焦急的心情，急切的想知道做單片機課程設(shè)計是多么有意義且有用的。所以我們每個人都積極主動地投入的

16、設(shè)計之中，在兩個周的時間內(nèi)我們要完成的工作看起來很少，但是老師說不容樂觀。在組長的帶領(lǐng)下我們認真的走好每一步。</p><p>　　其間的歡欣與苦楚這里我就不在此敘述了，我們真的都學(xué)到了很多東西，知道了知識的重要性，為什么高科技才具有價值，因為付出的很多很多。我在此首先要感謝張亞華老師，是他在我們一籌莫展的時候給了我們提醒，致使我們順利地完成了本課程設(shè)計。同時感謝設(shè)計過程中組員們的相互配合及鼓勵，使我們堅決的走下

17、去......</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]《單片機原理及應(yīng)用》 夏路易 主編 電子工業(yè)出版社</p><p>　　[2 ]C8051F410/1/2/3 混合信號ISP FLASH微控制器</p><p>　　網(wǎng)站：http://www.avrw.com/article

18、/art_101_3869.htm</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　速度里程表顯示Ｃ程序</p><p>　　#include "C8051F410.h"</p><p>　　void Init_Device(void); </p><p&g

19、t;　　void delayms(unsigned char i);</p><p>　　void delayus(void);</p><p>　　void toch452(unsigned int cmda);</p><p>　　void display(void);//顯示函數(shù) </p><p>　　void Flash_PageEr

20、ase (unsigned int addr);//Flash字節(jié)擦除函數(shù)</p><p>　　void Flash_ByteWrite (unsigned int addr,char byte);//Flash 字節(jié)寫函數(shù)</p><p>　　unsigned char Flash_ByteRead (unsigned int addr);//Flash 字節(jié)讀函數(shù)</p>

21、<p>　　unsigned char i,dispbuff[8]={0,0,0,0,0,0,0,0}; //顯示緩沖 全零</p><p>　　sbit CH452_SCL = P1^3;</p><p>　　sbit CH452_SDA = P1^4; </p><p>　　sbit CH452_KEY = P1^5;</p>

22、<p>　　unsigned int CMD,DAT,DAT1;</p><p>　　bit flag,mark;</p><p>　　unsigned int n,ss;//定時器0溢出中斷次數(shù)</p><p>　　unsigned long v,mile,count;</p><p>　　unsigned char code h

23、ex[21]={0xFC,0x60,0xDA,0xF2,0x66,0xB6,0xBE,0xE0,0xFE,0xF6, //0123456789</p><p>　　0xFD,0x61,0xDB,0xF3,0x67,0xB7,0xBF,0xE1,0xFF,0xF7,0x00}; //0.1.2.3.4.5.6.7.8.9. </p><p><b>　　main

24、()</b></p><p>　　{ float SP;</p><p>　　Init_Device(); //初始化</p><p>　　delayms(100);</p><p>　　P1=P1&0x7f;</p><p>　　CMD = 0x9103;//設(shè)置CH452系統(tǒng)參數(shù)<

25、;/p><p>　　toch452(CMD);</p><p>　　CMD = 0x9500; //設(shè)置CH452顯示參數(shù) </p><p>　　toch452(CMD);</p><p>　　display();</p><p>　　for (i=0;i<8;i++)</p><p>　

26、　{dispbuff[i]=20;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　display();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if (flag==1

27、)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　flag=0;</b></p><p><b>　　if(n>38)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　SP=340.2

28、8/n;</p><p>　　v=SP*4032;</p><p>　　dispbuff[2]=v/10000;</p><p>　　dispbuff[1]=v%10000/1000+10;</p><p>　　dispbuff[0]=v%1000/100;</p><p>　　display();</p>

29、<p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　for (i=0;i<3;i++)</p><p><b>　　{ </b></p>

30、<p>　　dispbuff[i]=20; }</p><p>　　display(); </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(mark==1)</p><p><b>

31、　　{ mark=0;</b></p><p>　　Flash_PageErase (0x1b00);//Flash字節(jié)擦除函數(shù)</p><p>　　Flash_ByteWrite (0x1b00,count);//Flash 字節(jié)寫函數(shù)</p><p>　　mile=Flash_ByteRead (0x1b00);//Flash 字節(jié)讀函數(shù)</p

32、><p>　　dispbuff[7]=mile/10000;</p><p>　　dispbuff[6]=mile%10000/1000;</p><p>　　dispbuff[5]=mile%1000/100;</p><p>　　dispbuff[4]=mile%100/10+10;</p><p>　　dispbuf

33、f[3]=mile%10;</p><p>　　display();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/* 命令、數(shù)據(jù)送CH452 */</

34、p><p>　　void toch452(unsigned int cmda) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char j;</p><p>　　CH452_SDA = 0;</p><p>　　delayus();</p><p

35、>　　CH452_SCL = 0;</p><p>　　delayus();</p><p>　　CH452_SCL = 1;</p><p>　　delayus();</p><p>　　CH452_SCL = 0;</p><p>　　for (j=0;j<16;j++)</p><

36、p><b>　　{</b></p><p>　　if(cmda>=0x8000 ) </p><p>　　CH452_SDA = 1;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　CH452_SDA = 0;</p><p>　　CH45

37、2_SCL = 1;</p><p>　　delayus();</p><p>　　CH452_SCL = 0;</p><p>　　cmda = cmda << 1 ;</p><p><b>　　};</b></p><p>　　CH452_SDA = 1;</p>

38、<p>　　delayus();</p><p>　　CH452_SCL = 1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/* mS延時 */</p><p>　　void delayms(unsigned char i)</p><p>　　{unsigned

39、intj;</p><p>　　do{for(j=0;j!=1000;j++)</p><p><b>　　{;}</b></p><p>　　}while(--i);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/* uS延時 */</p>

40、<p>　　void delayus(void)</p><p>　　{ unsigned k;</p><p>　　for (k=0;k<10;k++)</p><p><b>　　{;}</b></p><p><b>　　} </b></p>&l

41、t;p>　　// Initialization function for device,</p><p>　　// Call Init_Device() from your main program</p><p>　　void Init_Device(void)</p><p><b>　　{</b></p><p&

42、gt;　　PCA0MD &= ~0x40;//禁止看門狗</p><p>　　PCA0MD = 0x00;</p><p>　　OSCICN = 0x84;//系統(tǒng)時鐘內(nèi)部振蕩器8分頻（24.5M）</p><p>　　TMOD = 0x02;//工作方式2</p><p>　　TL0 = 0x

43、06;//定時器初始化</p><p>　　TH0 = 0x06;</p><p>　　TR0 = 1;//置1允許定時器工作</p><p>　　IT0 = 1;//外部中斷0邊沿觸發(fā)</p><p>　　CKCON =0x00;//定時器時鐘選擇系統(tǒng)時鐘12分頻</p><p

44、>　　P0SKIP = 0x02;</p><p>　　P1MDIN = 0xFE;</p><p>　　P1SKIP = 0x01;//對應(yīng)的P1.n被交叉開關(guān)跳過</p><p>　　XBR1 = 0x40;//使能交叉開關(guān) </p><p>　　IE = 0x83;//允許定時器INT0中

45、斷</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void int0() interrupt 0 //外部中斷0處理函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　static unsigned m;</p><p><b>　　m+

46、+;</b></p><p>　　if(m==270)</p><p><b>　　{ m=0;</b></p><p><b>　　count++;</b></p><p><b>　　mark=1;</b></p><p>　　if(

47、count>99999) count=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　n=ss;//ss送給全局變量n</p><p><b>　　flag=1;</b></p><p><b>　　ss=0;</b></p><p&

48、gt;<b>　　}</b></p><p>　　void timer0() interrupt 1 //定時中斷（T0）服務(wù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(ss<65535)</p><p><b>　　ss++; </b><

49、;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(void)//顯示程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　DAT1 = 0xA100;</p>

50、;<p>　　for (i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　bit EA_SAVE=EA;//保存EA</p><p>　　char xdata*data pwrite;//Flash寫指針</p><p>　　EA=0;//禁止中斷</

51、p><p>　　VDM0CN=0x80;//使能VDD控制</p><p>　　RSTSRC=0x02;//VDD監(jiān)控器作為復(fù)位源</p><p>　　pwrite=(char xdata*)addr;//指向地址</p><p>　　FLKEY=0xA5;//輸入關(guān)鍵字</p><p>　　FLKEY=0xF1;//輸入

52、關(guān)鍵字</p><p>　　PSCTL|=0x03;//使能擦除與寫入PSWE=1;PSEE=1</p><p>　　VDM0CN=0x80;//使能VDD監(jiān)控器</p><p>　　RSTSRC=0x02;//VDD監(jiān)控器作為復(fù)位源</p><p>　　*pwrite=0;//頁擦除</p><p>　　PSCTL&

53、amp;=~0x03;//禁止擦除</p><p>　　EA=EA_SAVE;//恢復(fù)中斷</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Flash_ByteWrite (unsigned int addr,char byte)//Flash 字節(jié)寫函數(shù)</p><p><b>　　{&

54、lt;/b></p><p>　　bit EA_SAVE=EA;//保存EA</p><p>　　char xdata*data pwrite;//Flash寫指針</p><p>　　EA=0;//禁止中斷</p><p>　　VDM0CN=0x80;//使能VDD監(jiān)控器</p><p>　　RSTSRC=0x

55、02;//使能VDD監(jiān)控器作為復(fù)位源</p><p>　　pwrite=(char xdata*)addr;</p><p>　　FLKEY=0xA5;//寫關(guān)鍵字</p><p>　　FLKEY=0xF1;//寫關(guān)鍵字</p><p>　　PSCTL|=0x01;//使能寫PSWE=1</p><p>　　VDM0C

56、N=0x80;//使能VDD監(jiān)控器</p><p>　　RSTSRC=0x02;//使能VDD作為復(fù)位源</p><p>　　*pwrite=byte;//寫一個字節(jié)</p><p>　　PSCTL &=~0x01;//禁止寫PSWE=0</p><p>　　EA=EA_SAVE;//恢復(fù)中斷</p><p>

57、<b>　　}</b></p><p>　　unsigned char Flash_ByteRead (unsigned int addr)//Flash 字節(jié)讀函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　bit EA_SAVE=EA;//保存EA</p><p>　　char

58、 code*data pread;//指向Flash讀指針</p><p>　　unsigned char byte;</p><p>　　EA=0;//禁止中斷</p><p>　　pread=(char code*)addr;</p><p>　　byte=*pread;//讀一個字節(jié)</p><p>　　EA=E