基于单片机控制自行车速度里程表的开题报告.docx

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基于单片机控制自行车速度里程表的开题报告

基于单片机控制自行车速度里程表的开题报告

安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）开题报告

题　　目

单片机控制的自行车速度、里程表的设计

学生姓名

罗伟胜

学号

313107010417

专业

自动化

一、本课题的研究意义、研究现状和发展趋势（文献综述）

1.1论文的研究意义

自1886年发明汽车以来,汽车走过了100多年的发展历程。

但是随着科技发展和环境变化，人们越来越注重环保，自行车的使用趋势逐渐增加。

因为自行车使用简易方便，环保安全，不易拥堵等诸多优点被越来越多的人们接受和喜欢。

传统的汽车转速里程表的功能有两个，一是用指针指示汽车行驶的瞬时车速，二是用机械计数器记录汽车行驶的累计里程。

现代汽车正向高速化方向发展,随着车速的提高，用软轴驱动的传统车速里程表受到前所未有的挑战。

这是因为软轴在高速旋转时，由于受钢丝交变应力极限的限制而容易断裂，同时，软轴布置过长会出现形变过大或运动迟滞等现象,而且,对于不同的车型,转速里程表的安装位置也会受到软轴长度及弯曲度的限制。

凡此种种,使得基于非接触式转速传感器的电子式转速里程表得以迅速发展。

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。

自行车里程表能够满足人们最基本的需求，让人们能清楚地知道当前的速度、里程等物理量。

主要阐述一种基于霍尔元件的自行车里程表的设计。

以AT89C52单片机为核心，A44E霍尔传感器测转数，实现对自行车里程/速度的测量统计，采用24C02实现在系统掉电的时候保存里程信息，并能将自行车的里程数及速度用LED实时显示。

文章详细介绍了自行车里程表的硬件电路和软件设计。

硬件部分利用霍尔元件将自行车每转一圈的脉冲数传入单片机系统，然后单片机系统将信号经过处理送显示。

软件部分用汇编语言进行编程，采用模块化设计思想。

该系统硬件电路简单，子程序具有通用性，完全符合设计要求。

1.2单片机控制自行车速度、里程表的发展现状

传统的转速里程表的功能有两个，一是用指针指示车辆行驶的瞬时车速，二是用机械计数器记录车辆行驶的累计里程。

现代车辆正向高速化方向发展,随着车速的提高，用软轴驱动的传统车速里程表受到前所未有的挑战。

这是因为软轴在高速旋转时，由于受钢丝交变应力极限的限制而容易断裂，同时，软轴布置过长会出现形变过大或运动迟滞等现象。

凡此种种,使得基于非接触式转速传感器的电子式转速里程表得以迅速发展。

在其工作原理上作出技术创新,即彻底放弃了“动磁式”或“动圈式”模拟电子式仪表，通过线包与磁钢间产生电磁转矩驱动指针工作的形式。

该仪表由传感器完成各种被测物理量的采集，经过换算后直接送入单片机，再由驱动器驱动指针，在刻度盘上指示被测物理量，同时辅以被测物理量LCD数字显示。

该汽车仪表在指示方式上仍然保留了第3代仪表指示直观、有动感、符合日常习惯等特点，而且批量生产的成本有望低于同等功能的模拟电子式仪表，更可贵的是在工作原理上的创新和突破，带来了技术性能质的提高。

全数字式汽车仪表后，未来汽车仪表应向何方向发展呢？

虽然具体过程不清楚，但总的趋势还是比较明朗的，那就是充分应用光技术和机、电一体化技术，并突出现代信息技术和网络技术的应用，其功能将极大拓宽，指示形式将演变成计算机终端显示器。

虽然人们对未来汽车仪表作

足个性化要求设计等。

3.自动导航和定位系统可能也是未来汽车仪表上不可缺少的部分，包括全球卫星定位系统和电子地图等。

4.具备完善的通讯系统，将来车辆上的计算机系统会与公共互连网相连，以便充分共享信息资源，处理通讯作业将是仪表计算机系统工作内容的一部分。

5.仪表的计算机系统具备对路况设备进行监管的功能，可以自动控制轮胎等其他硬件对不同路面的适应。

以上在基于当今成熟技术的基础上，对未来车辆仪表的发展方向做些简单设想。

也许，未来车辆仪表的发展将远远超出我们今天的想象。

在当今世界范围内，车辆仪表正处于技术更新的转型期。

为此，业内人士和专家对此都给予极大关注。

什么样的仪表是今后车辆仪表的主流产品，什么技术是今后车辆仪表的主导技术，对于这些问题业内人士的看法可能不尽相同，但有一点是肯定的，带有基于单片机的数字技术在车辆仪表上的广泛应用，将是车辆仪表发展的必然。

原因主要有4点：

1.仪表的功能由软件和硬件共同实现，而且主要是通过软件实现。

这对于量大且对成本极为敏感的车辆仪表有特殊意义，因为软件的开发费用分摊到每个仪表上是非常少的。

2.与仅由电子线路硬件组成的车辆仪表相比，带有基于单片机的汽车仪表，其功能的实现手段更加灵活多样。

3.产品的“柔性”更好，即在推出新款产品时，能最大限度地利用以前产品的硬、软件设计成果，仅做少量修改便可，这在产品更新换代很快的今天和未来特别重要。

4.随着车辆电子化水平的提高，必须要求车辆仪表与车辆上其它装置交换数据。

二、主要设计（研究）内容

本课题研究的主要内容是设计一个能够实时显示速度和里程的自行车速度里程表。

该里程表能够满足自行车骑行者在骑行过程中能够准确的了解自行车的行驶状态和已行驶的里程数，提高骑行者的便捷性、安全性和趣味性。

三、研究方案及工作计划（含工作重点与难点及拟采用的途径）

3.1研究方案

图1系统控制示意图

3.2工作计划

第一周：

对毕业设计题目进行选题；

第二周：

对选题进行分析，收集资料，填写毕业设计任务书；

第三周：

对毕业设计文章排版、格式进行指导，准备开题；

第四周：

认真填写开题报告将情况汇报指导老师，递交开题报告与进度表；

第五周：

进行毕业设计正文部分，确定设计方案；

第六周：

对常用软件进行学习，导师进行指导；

第七周：

整理资料、撰写毕业设计论文

（一）；

第八周：

完成毕业设计（论文）初稿，指导教师审查初稿，提出修改意见；

第九周：

完成毕业设计（论文）修改稿一，导师审查修改稿一；

第十周：

向指导教师汇报设计完成进度，同时进行论文中期检查；

第十一周：

完成毕业设计（论文）修改稿二，指导教师审查修改稿二；

第十二周：

整理资料、按导师建议修改毕业设计论文

（二）；

第十三周：

完成设计论文（电子版）初稿；

第十四周：

进行毕业设计论文修订；

第十五周：

毕业设计论文（打印版）最终定稿，参加论文互评；

第十六周：

提交毕业设计论文（打印版），参加毕业答辩；

四、阅读的主要参考文献（不少于10篇，期刊类文献不少于7篇，应有一定数量的外文文献）

[1]陈伟.基于单片机的测速仪[J].电子制作，2008,10:

29-30.,

[2]姚金明，杨俊杰.自行车转速里程表的设计[J].上海电力学院报，2013，03：

249-252+265.

[3]KrassimirT，Atanassov，NikolaiG.etal.RemarkonTwoOperationsOverIntuitionisticFuzzySets[J].FuzzinessandKnowledge-BasedSystems，2010，9

（1）

[4]徐丽萍.基于AT89S51单片机自行车里程/速度计的设计[J].南京工业职业技术学院学报，2010，02：

28-29.

[5]贺颖，李盼，王志兰.自行车智能测速器的设计[J].自动化与仪器仪表

[6]李华.MCS-51系列单片机使用接口技术[M].北京航空航天大学出版社，1993

[7]刁文兴.自行车电子里程表的初步设计.南京工业技术职业技术学院学报，2004，6:

25-28

[8]谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计.清华大学出版社。

2006

[9]安宗权.电动电子车速里程表转速表的设计.沈阳建筑学院学报,2002,4:

145-148

[10]张友德，赵志英等.单片机微机原理，应用与实验[M]上海：

复旦大学出版社，2003:

122-136

[11]Slotine,Weiping.Adaptivemanipulatorcontrol:

Acasestudy[J].TransactionsonAutomaticControl,1995,33（11）:

995-1022

[12]谢自美.电子线路实验室侧[M].武汉：

华中科技大学出版社，2000:

212-230

MicrocomputerSystems

Electronicsystemsareusedforhandinginformationinthemostgeneralsense;thisinformationmaybetelephoneconversation,instrumentreadoracompany‟saccounts,butineachcasethesamemaintypeofoperationareinvolved:

theprocessing,storageandtransmissionofinformation.inconventionalelectronicdesigntheseoperationsarecombinedatthefunctionlevel;forexampleacounter,whetherelectronicormechanical,storesthecurrentandincrementsitbyoneasrequired.Asystemsuchasanelectronicclockwhichemployscountershasitsstorageandprocessingcapabilitiesspreadthroughoutthesystembecauseeachcounterisabletostoreandprocessnumbers.

Presentdaymicroprocessorbasedsystemsdepartfromthisconventionalapproachbyseparatingthethreefunctionsofprocessing,storage,andtransmissionintodifferentsectionofthesystem.ThispartitioningintothreemainfunctionswasdevisedbyVonNeumannduringthe1940s,andwasnotconceivedespeciallyformicrocomputers.Almosteverycomputerevermadehasbeendesignedwiththisstructure,anddespitetheenormousrangeintheirphysicalforms,theyhaveallbeenofessentiallythesamebasicdesign.

Inamicroprocessorbasedsystemtheprocessingwillbeperformedinthemicroprocessoritself.Thestoragewillbebymeansofmemorycircuitsandthecommunicationofinformationintoandoutofthesystemwillbebymeansofspecialinput/output（I/O）circuits.Itwouldbeimpossibletoidentifyaparticularpieceofhardwarewhichperformedthecountinginamicroprocessorbasedclockbecausethetimewouldbestoredinthememoryandincrementedatregularintervalsbutthemicroprocessor.However,thesoftwarewhichdefinedthesystem‟sbehaviorwouldcontainsectionsthatperformedascounters.Theapparentlyratherabstractapproachtothearchitectureofthemicroprocessoranditsassociatedcircuitsallowsittobeveryflexibleinuse,sincethesystemisdefinedalmostentirelysoftware.Thedesignprocessislargelyoneofsoftwareengineering,andthesimilarproblemsofconstructionandmaintenancewhichoccurinconventionalengineeringareencounteredwhenproducingsoftware.

Thefigure1.1illustrateshowthesethreesectionswithinamicrocomputerareconnectedintermsofthecommunicationofinformationwithinthemachine.Thesystemiscontrolledbythemicroprocessorwhichsupervisesthetransferofinformationbetweenitselfandthememoryandinput/outputsections.Theexternalconnectionsrelatetotherest（thatis,thenon-computerpart）oftheengineeringsystem.

Fig.1.1ThreeSectionsofaTypicalMicrocomputerAlthoughonlyonestoragesectionhasbeenshowninthediagram,inpracticetwodistincttypesofmemoryRAMandROMareused.Ineachcase,theword„memory‟isratherinappropriatesinceacomputersmemoryismorelikeafilingcabinetinconcept;informationisstoredinasetofnumbered„boxes‟anditisreferencedbytheserialnumberofthe„box‟inquestion.

MicrocomputersuseRAM（RandomAccessMemory）intowhichdatacanbewrittenandfromwhichdatacanbereadagainwhenneeded.Thisdatacanbereadbackfromthememoryinanysequencedesired,andnotnecessarilythesameorderinwhichitwaswritten,hencetheexpression„random‟accessmemory.AnothertypeofROM（ReadOnlyMemory）isusedtoholdfixedpatternsofinformationwhichcannotbeaffectedbythemicroprocessor;thesepatternsarenotlostwhenpowerisremovedandarenormallyusedtoholdtheprogramwhichdefinesthebehaviorofamicroprocessorbasedsystem.ROMscanbereadlikeRAMs,butunlikeRAMstheycannotbeusedtostorevariableinformation.SomeROMshavetheirdatapatternsputinduringmanufacture,whileothersareprogrammablebytheuserbymeansofspecialequipmentandarecalledprogrammableROMs.ThewidelyusedprogrammableROMsareerasablebymeansofspecialultravioletlampsandarereferredtoasEPROMs,shortforErasableProgrammableReadOnlyMemories.Othernewtypesofdevicecanbeerasedelectricallywithouttheneedforultravioletlight,whicharecalledElectricallyErasableProgrammableReadOnlyMemories,EEPROMs.

Themicroprocessorprocessesdataunderthecontroloftheprogram,controllingtheflowofinformationtoandfrommemoryandinput/outputdevices.Someinput/outputdevicesaregeneral-purposetypeswhileothersaredesignedforcontrollingspecial

hardwaresuchasdiscdrivesorcontrollinginformationtransmissiontoothercomputers.MosttypesofI/Odevicesareprogrammabletosomeextent,allowingdifferentmodesofoperation,whilesomeactuallycontainspecial-purposemicroprocessorstopermitquitecomplexoperationstobecarriedoutwithoutdirectlyinvolvingthemainmicroprocessor.

Themicroprocessorprocessesdataunderthecontroloftheprogram,controllingtheflowofinformationtoandfrommemoryandinput/outputdevices.Someinput/outputdevicesaregeneral-purposetypeswhileothersaredesignedforcontrollingspecialhardwaresuchasdiscdrivesorcontrollinginformationtransmissiontoothercomputers.MosttypesofI/Odevicesareprogrammabletosomeextent,allowingdifferentmodesofoperation,whilesomeactuallycontainspecial-purposemicroprocessorstopermitquitecomplexoperationstobecarriedoutwithoutdirectlyinvolvingthemainmicroprocessor.

Themicroprocessor,memoryandinput/outputcircuitmayallbecontainedonthesameintegratedcircuitprovidedthattheapplicationdoesnotrequiretoomuchprogramordatastorage.Thisisusuallythecaseinlow-costapplicationsuchasthecontrollersusedinmicrowaveovensandautomaticwashingmachines.Theuseofsinglepackageallowsconsiderablecostsavingstoemadewhenarticlesaremanufacturedinlargequantities.Astechnologydevelops,moreandmorepowerfulprocessorsandlargerandlargeramountsofmemoryarebeingincorporatedintosinglechipmicrocomputerswithresultingsavinginassemblycostsinthefinalproducts.Fortheforeseeablefuture,however,itwillcontinuetobenecessarytointerconnectanumberofintegratedcircuitstomakeamicrocomputerwheneverlargeramountsofstorageorinput/outputarerequired.Anothermajorengineeringapplicationofmicrocomputersisinprocesscontrol.Herethepresenceofthemicrocomputerisusuallymoreapparenttotheuserbecaus