车轮速度与里程计算课程设计doc资料

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1、车轮速度与里程计算课程设计学年论文（课程论文、课程设计）题目车轮速度与里程设计作者：陈轲所在学院：信息科学与工程学院专业年级：通信111指导教师：冯龛职称：2014年 6 月 10 日1.1课题背景：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

2、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。本设计采用了 MCS-51系列单片机设计一种体积小、操作简单的便携式 自行车的速度里程表，它能自动地显示当前自行车行走的距离及运行的速度。 1.2课题的主要任务及内容：使用51系列单片机，制作一个自行车速度里程能测量表，要求能够记录自 行车的实时速度和里程。硬件电路包括 AT89C52单片机的外围电路以及LED显 示电路等。 软件设计包括：芯片的初始化程序、定时中断采样子程序、显示子 程序等，软件采用C语言编写，软件设计的思想主要是自顶向下

3、，模块化设 计，各个子模块逐一设计。1.3开发软件及硬件简介：1.3.1 PROTEUS 简介DE5IGIXISLITEElectronics DesignFrom ConceptTo CompletionISIS Professional v7.5 P3. VLabcenler El&ctronic 19B92O09t i. 4.1a M 4 DDE 1 i 4lhtProteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与仿真软件。该软件的特 点是：集原理图设计、仿真和 PCB设计于一体，真正实现从概念到产品的完 整电子设计工具，具有模拟电路、数字电路、单片机应用系统、嵌入式系统 （不高于

4、ARM）设计与仿真功能，具有全速、单步、设置断点等多种形式的 调试功能，具有各种信号源和电路分析所需的虚拟仪表，支持Keil C51uVision2、MPLA等第三方的软件编译和调试环境，具有强大的原理图到PCB板设计功能，可以输出多种格式的电路设计报表。拥有PROTEU电子设计工具，就相当于拥有了一个电子设计和分析平台。Proteus软件自1989年问世至今，经历了近20年的发展历史，功能得到了不断的完善，性能越来越好，全 球的用户也越来越多。PROTEU之所以在全球得到应用，原因是它具有自身的 特点和结构。PROTEU电子设计软件由原理图输入模块（简称 ISIS ）、混合模 型仿真器、动态

5、器件库、高级图形分析模块、处理器仿真模型及 PCB板设计编 辑（简称ARES六部分组成。1.3.2 Keil 简介Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显 的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理 和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision ）将这些部分组合在一起。运行 Keil软件需要 WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用 C语言编程，那么Keil几乎就是 你的不二之选，即使

6、不使用 C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环 境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。2009年2月发布Keil卩Vision4，Keil卩Vision4引入灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多台 监视器，并提供了视觉上的表面对窗口位置的完全控制的任何地方。新的用户 界面可以更好地利用屏幕空间和更有效地组织多个窗口，提供一个整洁，高效 的环境来开发应用程序。新版本支持更多最新的ARM芯片，还添加了一些其他新功能。1.3.3 AT89C52 简介;AT89C52是一个低电压，高性能 CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 byt

7、es的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。AT89C52为8位通用微处理器，采T2/P1. 0 匚i J4oI VccTEEI/F1.1 匚2刖l PO. 0 fADCP1.2 C3as P(j. 1/AD1P1C497 FUF1 4匚536 Ffl.釘虹1$PL.5 cG35l PC. 4/1D+pi e rT943 P(J. S/AD5PUT C3芙3 FQnji c7范 . T/ADfKKD/P3. 0 1：1031

8、Ei/VPP11301 ALE/PEDtlhTo/ps. 2 C12羽 PESNrrriZPB. a c1329 P2. 7/115T0/P3.4 c1427i P2, 5/J1+T1/P3. 5 匚15261 F2. 5/JI3EIB25I P2 4/1127 CJ154 PS 9/111K23i FNXTAL1 匚1322 F2. 1 /JI9Fill?c20 211 P2.用工业标PDIP封装的AT89C52引脚图准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初 始化，会聚调整

9、控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1 （ 19脚）和XTAL2（ 18脚）为振荡器输入 输出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻 电 容组成的复位电路。VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V 电源的正负端。P0P3为可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义，在本设 计中，P0端口（ 3239脚）被定义为N1功能控制端口，分别与N1的相应功 能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端 口，分别连接N1的SDAS（ 18脚）和SCLS（ 19脚）端口，12

10、脚、27脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板 CPU的相应功能端，用于当前制式的 检测及会聚调整状态进入的控制功能。P0 口是一组8位漏极开路型双向I/O 口，也即地址/数据总线复用口。作为输 出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8个TTL逻辑门电路，对端口 P0写“ 1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问 外部数据存储器或程序存储器时，这 组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电 阻。在Flash编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节， 校验时，要求外接上拉电阻。P1 口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P1的输出缓冲级可驱动(吸

11、收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“ 1 ”，通过内部的上拉电阻 把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电 阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51不同之处 是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2 )和输 入(P1.1/T2EX)，参见表1 0Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。表.P1.0和P1.1的第二功能脚弓号功能 特性O忆囂1 PX诳冼助嘶P2 口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口 P2写

12、“ 1 ”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在 上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序 存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX DPTR指令）时，P2 口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据 存储器（如执行MOVXRI指令）时，P2 口输出P2锁存器的内容。Flash编程或校验时，P2 亦接收高位地址和一些控制信号。P3 口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3 口写入“ 1 ”时，它们被内部 上拉电阻拉高并可作为

13、输入端口。此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3 口除了作为一般的I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功 能P3 口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使 单片机复位。ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE （地址锁存允许）输 出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是： 每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间， 该引脚还用

14、于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对 特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有 一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单 片机执行外部程序时，应设置 ALE禁止位无效。PSEN程序储存允许（PSEN ）输出是外部程序 存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个 机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问 外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H FFFFH），EA端必须保持低电平（

15、接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编 程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。XTAL1振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2振荡器反相放大器的输出端。2.1设计原理：检测传感器由永久磁铁和开关型霍尔集成电路UGN302组成。UGN302由霍尔元件、放大器、整形电路及集电极开路输出等部分组成，其功能是把磁信号转换成电信号。检测传感器的工作原理如下，车轮每转动一周，磁铁就经过 UGN302一次，从而其3脚就输

16、出一个脉冲信号。UGN302输出的脉冲信号作为单 片机集成电路AT89C205的外部中断信号，从P3.2口输入。由单片机测量脉冲 信号的个数和脉冲周期。测量脉冲信号的个数可计算出里程，测量脉冲信号的 周期可计算出速度，当然这此计算都是由单片机完成的，我们看到的是数码管上的显示结果。按钮开关S1用来对显示里程和速度进行切换，电路的初始状态为显示速度。数码管DS1DS、VT1VT3 R4R1等组成数码显示电路。本机采用动态扫 描显示的方式，使用共阳数码管，P3.3-P3.5 口作三个数码管的动态扫描位驱动码输出，通过三极管驱动数码管。P1.0-P1.6 口作数码显示七段笔划字形码的输出。um.i/

17、iD廿士n1 S3 459LI1 -POijy.WD FOUfWPI灯迥PaLEfADSpn?r*jw7FZ&PZ.1iP9S4PZJUIAlPZ.AIZ尸PN后刚*PN.TESF L1H!pa jrraP 1ZQHTIITP 11 P 1 iK；PJjSFTtP3.TW1Q4仿真原理图程序设计程序用C语言编写，由主程序、外部中断0服务程序、定时器TO中断服务程序、延时子程序等模块组成。主程序主要完成程序的初始化和键盘处理,外部中断0服务程序由测量、计算、读数等部分组成，定时器TO中断服务程序由计时、动态扫描显示、自行车停车判断等部分组成。从P3.2 口输入的脉搏脉 冲信号作为外部中断0的请求

18、中断信号，外部中断采用边沿触发的方式。在测量 速度时，由于车轮转动脉冲信号的频率很低，因此不适宜使用计数的方法测 量，而是采用测脉冲周期的方法进行测量，用脉冲信号系统来控制计时信号, 通过计时数计算出脉冲周期，把车轮的周长除以周期即可得到自行车的行驶速在测量行驶里程时，通过对脉冲信号个数的计数，用计数值乘以车轮的周 长即可获得行驶里程。需要说明的是：测量脉冲信号周期和个数是同时进行 的，我们要做的事情只是用按钮开关切换显示不同的量。3.1仿真结果:速度7m/s里程30m速度6m/s里程48m速度9m/s里程18m当速度确定之后，没发出一个脉冲，里程就会相应的增加。例如当前速度为6m/s里程为5

19、4m，当下一个脉冲来临时里程将会变为 60m。4.1设计总结：通过这次课程的设计，我了解了 proteus以及Kiel软件的强大，同时也对 这个专业有了不一样的认识。以前认为 C语言是一种实用性不太强，而且无用 的程序设计语言，所以平时也就没怎么学，直到这次做这次课程才发现C怨言的作用如此之大。同时也后悔自己开始小看他没有好好学，导致现在C语言基础如此差，在与AT89C52单片机编程试验中总是遇到错误。这次设计中更是错 误百出。通过这次设计我发现这个专业还是很有趣的，今后我会好好的将C语言的基本知识补习补习，争取可以自己做出一些比较有意思的设计。5.1参考文献：王烈军，单片机原理与应用，西安交

20、通大学出版社冯博琴，微型计算机原理与接口技术，清华大学出版社 附录：源程序代码：#in clude#defi ne uchar un sig ned char#defi ne unit un sig ned char#defi ne pi 3uchar codenumcode=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;unit speed=0;unit qua n=0;unit dista nce=0;un it r=1;unit time=0;unit a=0;void delay() int i;for(i=0;i20;i+);vo

21、id playco un t()P仁 Oxfe;P0=numcodespeed%10; delay();P仁 0xfd;P0=numcodespeed%100/10; delay();P仁 0xfb;P0=numcodespeed/100;delay();P仁 0xf7|0x80;P0=nu mcodedista nce%10; delay();P仁 0xef;P0=nu mcodedista nce%100/10; delay();P仁 0xdf;P0=nu mcodedista nce/100; delay();void mai n()EA=1;ET1=1;TH1=15536/256;TL

22、1=15536%256;TR1=1;while(1)dista nce=2*3*r*time;speed=dista nce/qua n;playco un t();void int_3() in terrupt 3 a+;if(a=20) time+;TMOD=0x05;TH0=65534/256;TL0=65534%256;TR0=1;if(TF0=1)quan+;TF0=0;TF1=1;TH1=15536/256;TL1=15536%256;新疆大学课程论文（设计）、学年论文评分表题目车轮速度与里程设计作者陈轲专业年级通信11-1指导教师冯龛指导 教师 评语 及评分建议指导教师:院（部）或教研 室一、八 意见学院或教研室主任：年 月日