基于单片机的汽车速度测量系统设计
基于C51单片机直流电机测速仪设计
基于C51单片机直流电机测速仪设计摘要：电机的转速是各类电机运行过程中的一个重要监测量，测速装置在电机调速系统中占有非常重要的地位，特别是数字式测速仪在工业电机测速方面有独到的优势。
本文介绍了一种基于C51单片机的光电传感器转速测量系统的设计。
系统采用对射式光电传感器产生与齿轮相对应的脉冲信号，使用AT89C51单片机采样脉冲信号并计算每分钟内脉冲信号的数目，即电机对应的转速值，最终系统通过LCD实时显示电机的转速值。
经过软硬件系统的搭建，分别通过Protues软件系统仿真实验和实际电路搭建检查实验。
仿真实验表明本系统满足设计要求，并且结构简单、实用。
整个直流电机测速系统在降低测速仪成本，提高测速稳定性及可靠性等方面有一定的应用价值。
关键词：转速测量；光电传感器；单片机Based On C51 SCM Single DC Motor Speedometer DesignABSTRACT：Motor speed is all kinds of motor operation is an important process to monitor the amount of speed measuring device in the motor control system occupies a very important position, Especially the digital speedometer in the industrial motor speed has unique advantage. This paper describes a photoelectric sensor 51 SCM-based speed measurement system design. System uses a beam photoelectric sensor generates a pulse signal corresponding to the gear, the use of a sampling pulse signal AT89C51 SCM and calculating the pulse per minute, the number of signals that the speed of the motor corresponding to the value of the final system time through the LCD display the motor speed value.After a hardware and software system structures, respectively, through Protues software system to build the actual circuit simulation and experimental examination. Simulation results show that the system meets the design requirements, and the structure is simple and practical. DC Motor Speed entire system in reducing speedometer costs, improve reliability, speed stability and a certain application value.Keywords: Speed measurement; Photoelectric; Single chip micyoco目录1 绪论 (1)1.1 数字式转速测量系统的发展背景 (1)1.2 转速测量在国民经济中的应用 (1)1.3主要研究内容 (2)1.4 设计的目的和意义 (2)2 转速测量系统的原理 (4)2.1 转速测量原理 (4)2.2 转速测量计算方法 (5)3转速测量系统设计方案 (7)3.1 直流电机转速测量方法 (7)3.2 设计任务及方案 (8)4 直流电机测速系统设计 (9)4.1 单片机AT89C51介绍 (9)4.2 转速信号采集 (14)4.2 转速信号处理电路设计 (16)4.4 最小系统的设计 (17)4.4.1复位电路 (17)4.4.2 晶振电路 (20)4.5 显示部分设计 (20)5 直流测速系统仿真 (24)5.1 直流测速系统仿真 (24)5.1.1单片机最小系统仿真 (25)5.1.2 数码管显示仿真 (25)5.2 主程序流程设计 (26)5.2.1 主程序流程设计 (26)5.2.2 定时器的初始化 (27)5.3 实际电路实验 (28)参考文献 (30)致谢 (31)1 绪论1.1 数字式转速测量系统的发展背景在现代工业自动化高度发展的时期，几乎所有的工业设备都离不开旋转设备，形形色色的电机在不同领域发挥着很重要的作用。
基于单片机的汽车超速报警器的设计
基于单片机的汽车超速报警器的设计随着社会的发展和科技的进步，汽车已成为人们日常生活的重要交通工具。
然而，不适当的驾驶速度可能导致交通事故和生命财产的损失。
因此，设计一种基于单片机的汽车超速报警器，对保障行车安全具有重要意义。
一、设计背景与意义汽车超速报警器是一种通过监测车辆行驶速度并判断是否超速的装置。
当车辆行驶速度超过设定阈值时，报警器会发出警报，提醒驾驶员减速。
该装置有助于减少因超速驾驶导致的交通事故，提高道路安全。
二、硬件设计1、传感器选择：选用霍尔传感器作为车速传感器，其输出电压与转速成正比，可用于测量汽车行驶速度。
2、单片机选择：采用AT89C51单片机作为核心控制器，该单片机具有低功耗、高性能的特点，满足汽车行驶中的恶劣环境要求。
3、报警装置：采用蜂鸣器和LED灯作为报警装置，当汽车超速时，蜂鸣器发出警报声，LED灯闪烁提示。
4、存储模块：为保存设定的速度阈值和超速记录，需设计一个非易失性存储模块，如EEPROM。
5、电源模块：考虑到汽车电源的特殊性，设计一个稳定的电源模块，以确保报警器的稳定工作。
三、软件设计1、速度采集：通过霍尔传感器采集汽车行驶速度，并将速度信号转换为电信号输入单片机。
2、速度判断：单片机读取速度信号后，与设定的速度阈值进行比较。
若超速，则触发报警装置。
3、报警处理：当报警触发时，单片机控制蜂鸣器发出警报声，LED 灯闪烁提示。
同时，将超速记录保存在存储模块中。
4、速度阈值设定：为适应不同路况和驾驶需求，软件中设计一个速度阈值设定功能，驾驶员可根据实际情况调整阈值。
5、程序优化：为提高程序效率和稳定性，采用模块化设计和中断处理技术，减少CPU的占用时间。
四、系统测试与优化1、速度测试：通过实际行驶测试，验证报警器是否能准确监测汽车速度，并判断是否超速。
2、硬件调试：检查电路板连接是否正确，调整传感器和报警装置的工作状态，确保系统正常运行。
3、软件调试：通过调试和优化程序，提高报警器的响应速度和准确性。
一种单片机的速度测量系统
一种基于单片机的速度测量系统时间：2010-03-31 14:00:15 来源：中国电子设计网作者：吴敏1. 引言在我室研制的某型测控系统中，遇到一弹丸状物体的初速测量要求，速度范围在0～150m/s,要求测速模块实现成本低、可靠性高，测速数据送上位机显示。
目前科研生产中采用的速度测量方法可分为两类；直接测量法和间接测量法两大类。
直接测量法是通过某种测量原理或效应直接获得速度量, 如多普勒测速仪、空间滤波测速等。
这种方法的最大优点是反应快、可测量瞬时速度，但设备成本高，且受到大气物理环境的限制。
间接测量法是测量目标的移动距离和时间, 通过计算得到速度量, 如光电测速、光栅测速、磁栅测速和图像测速等，用于测量小型弹丸的天幕法和光幕法测速系统、用于车辆测速的激光测速仪，以及用于生产流水线上的光电脉冲测速方法等等。
根据本系统的特点，我室采用了基于光电脉冲的间接测量方法，构建了基于AT89C51单片机测速系统，并采用DDE技术、VB和组态王实现速度信息的上位机显示，满足了成本低、可靠性好的测速要求；此外本文提出的单片机与上位机数据通信方法为多种工控软件和非通用性设备的数据交换问题提供了思路。
2. 单片机测速模块的实现a) 测速原理在本系统中，两对光电对射管布置在弹丸的通过路径上，光电对射管间距为S，当弹丸经过遮蔽光电管1,2时，光电管1,2产生一个上升沿或下降沿，以光电管1的上升沿或下降沿作为单片机计数器的启动脉冲，启动计数器开始记时，光电管2的上升沿或下降沿作为单片机计数器的停止脉冲，计数器停止记时。
此时，得到计数器的记时值n。
将值n传送至上位机，已知单片机的机器周期为T，则，可在上位机内计算出弹丸在定距s内的平均速度V,为V=S/nT。
见如下图1。
b) 测速部分硬件实现如下图2硬件原理示意图，光电对射管Q1和Q2分别接入AT89C51的外部中断0和1引脚相联，Q1和Q2均为遮断式对射管（无遮断时导通，遮断时截止）。
基于单片机的汽车超速警报系统设计-毕业设计任务书
国外对超速进行研究开展较早也较为成熟，已经有相关学者建立了各种不同的车速模型。西方发达国家对汽车运行速度的研究主要集中在公路经济分析领域。早在20世纪60年代，西方发达国家就开始对超速行驶进行研究。其中的基础性工作就是对车辆运行速度的研究，并进行了大量的道路试验。
车辆行驶信息采集的设备如美国的Autoscoe系统，是最早获得专利的视频车辆监测系统，可以对道路的车流量，车速等路况信息进行采集。美国采用最高法定限速值和分段限速相结合的方法限速。最高法定限速是美国早期限速的主要方法，适用于美国的所有道路。由于全国道路条件和沿线环境的多样化，同一的法定限速值并不能满足各地道路运行的实际情况，进行分段测速。日本的SEIICHIKAGAYA建立了一个辅助决策系统并应用于Sapporo市，通过对道路环境因素建模，为决策者提供决策信息来提高运输效率。德国的大部分公路不限速；法国采用可变限速，一般晴天和雨天采用不同的限速值；新西兰则根据道路条件、交通量、事故资料或周围环境等因素将道路分为若干交通安全等级，将其作为制定限速值的依据，其限速值的范围为20-100km/h。
Key words:Single chip microcomputer;Automobile overspeed alarm;Voice sensor;The LCD display
摘要
Abstract
1前言
1.1
在当今时代里，汽车时最普遍的交通运输工具，随着汽车工业和告诉公路建设的发展，每年由于各种交通事故造成的人员伤亡数目惊人，给国家造成的经济损失巨大。据统计，每年造成各种交通事故的最重要的原因是车辆的超载和驾驶员的超速行驶，而后者随机性往往更大可是人们总是忽视超速行驶给人们带来的严重后果。每年由于司机超速行驶而造成的交通事故非常多，由此造成的经济损失也很严重。可是很多因超速行驶而造成事故者或许并不是他们想开得很快，而是他们那时已经有了快感，却根本没有意识到自己是在超速行驶，因此在造成交通事故后大都感到后悔。针对这种状况，开发超速报警器显得尤为重要。如果汽车驾驶员们在各自汽车上安装了汽车超速报警器，在极大程度上能避免发生严重的交通事故。
基于51单片机的智能汽车检测系统的设计
基于51单片机的智能汽车检测系统的设计摘要随着智能交通系统的发展，汽车检测技术也变得越来越重要。
本文基于51单片机开发智能汽车检测系统，该系统能够检测汽车的速度、油量、水温和车门是否关闭，并将这些数据通过LCD显示出来。
此外，系统还能够根据传感器数据进行报警，并通过无线通信将数据传输到远程控制端。
实验结果表明，该系统能够满足汽车检测的要求，具有实用性和稳定性。
关键词：智能汽车检测系统；51单片机；传感器；报警；无线通信AbstractWith the development of intelligent transportation systems, car detection technology has become increasingly important. In this paper, an intelligent car detection system based on 51 single-chip microcomputer is developed. This system can detect the speed, fuel level, water temperature, and whether the car doors are closed, and display these data through LCD. In addition, the system can alarm based onsensor data and transmit data to a remote control terminal through wireless communication. The experimental results show that the system can meet the requirements of car detection, and has practicality and stability.Keywords: Intelligent car detection system; 51 single-chip microcomputer; sensor; alarm; wireless communication1.引言汽车是人们日常交通生活中使用最广泛的交通工具。
基于单片机智能汽车监测系统的设计(有实物)简版(优秀)
基于单片机智能汽车监测系统的设计目录摘要Abstract第1章前言 (1)第2章系统总体设计思路 (2)2.1系统简介 (2)2.2系统总体设计构图 (2)第3章系统方案选择与论证 (3)3.1方案的选择 (3)3.2系统总体方案的确定 (4)第4章系统硬件电路模块设计 (6)4.1单片机最小系统的设计 (6)4.2霍尔传感器电路设计 (8)4.3超声波传感器电路的设计 (9)4.4显示电路的设计 (10)4.5语音报警电路的设计 (12)4.6温度传感器电路的设计 (13)4.7电源电路的设计 (13)4.8系统原理图 (14)第5章系统软件设计 (15)5.1系统软件设计思路 (15)5.2系统软件设计流程图 (15)5.3测速模块设计程序 (16)5.4超声波测距模块设计程序 (18)5.5测温模块设计程序 (20)第6章系统调试 (23)6.1调试方案 (23)6.2调试仪器 (23)6.3调试数据 (23)6.4调试分析 (24)6.5调试结论 (24)6.6实物展示 (25)第7章结束语 (26)参考文献答谢辞第1章前言如今社会经济的发展，使公路交通运输量日益增大，加之汽车的增加，导致交通状况变得严重，交通事故也在时刻发生。
为此，汽车安全监测装置的研制非常重要。
如今的汽车不但提供了给人们不同的品味，而且汽车的行驶速也越来越快。
在很多的交通事故中，都是因为驾驶人员的超速应发了严重的后果，交通部门也在道路上设置了不同的限速装置以及标示牌，但这并不能完全限制住超速，真正要把事故率降至最低还是要靠每位驾驶人员时刻有这种限速的意识，这就需要能够在超速或者在前后车距离较近的时候不断地提醒我们达到安全的状态。
目前驾驶人员的安全而设计监测系统在一些发达国家取得了很多的成果，并且大规模的使用。
在每辆汽车上面安装这样的监测系统，能够保证行驶过程当中安全。
第2章系统总体设计思路2.1 系统简介2.1.1 设计目的设计并制作智能汽车监测系统，使之能够实现汽车速度、前后车距、车内温度的监测以及超速的情况下语音报警功能。
基于51单片机的智能车毕业设计(论文)
基于80C51的电动智能单片机摘要80C51单片机是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。
这里介绍的是如何用80C51单片机来实现长春工业大学的毕业设计，该设计是结合科研项目而确定的设计类课题。
本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。
整个系统的电路结构简单，可靠性能高。
实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。
采用的技术主要有：（1）通过编程来控制小车的速度；（2）传感器的有效应用；（3）新型显示芯片的采用.关键词80C51单片机、智能、光电检测器、PWM调速、电动小车Design and create an intelligence electricity motive small carAbstract80C51 is a 8 bit single chip computer. Its easily using and multi-function suffer large users. This article introduces the CCUT graduation design with the 80C51 single chip computer. This design combines with scientific research object. This system regards the request of the topic, adopting 80C51 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high and a low speed or stop automatically. It also can record the time, distance and the speed or searching light and mark automatically the electric circuit construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyze.The adoption of technique as:(1)Reduce the speed by program the engine；(2)Efficient application of the sensor;(3)The adoption of the new display chip.Keywords 80C51 single chip computer, light electricity detector, PWM speed adjusting, Electricity motive small car目录第一章前言 (1)第二章方案设计与论证 (3)一直流调速系统 (3)二检测系统 (4)三显示电路 (9)四系统原理图 (9)第三章硬件设计 (10)一 80C51单片机硬件结构 (10)二最小应用系统设计 (11)三前向通道设计 (12)四后向通道设计 (15)五显示电路设计 (17)第四章软件设计 (20)一主程序设计 (20)二显示子程序设计 (24)三避障子程序设计 (25)四软件抗干扰技术 (26)五“看门狗”技术 (28)六可编程逻辑器件 (29)第五章测试数据、测试结果分析及结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录A 程序清单 (33)附录B 硬件原理图 (41)第一章前言随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。
基于单片机的车速测量系统设计
机电信息2009年第24期总第234期基于单片机的车速测量系统设计王松林傅和平（洛阳师范学院物理与电子信息学院，河南洛阳４７１０２２）摘要：基于单片机的公路车速测量系统，详细介绍了系统的设计方案、工作原理、硬件结构、软件设计。
该系统采用单片机STC11F01E作控制和运算单元；用红外光电传感器监测车辆的通过并由单片机计算车速，如果车速超出设定范围可将数据保存并启动报警及交通录像系统。
关键词：单片机；车速测量；红外光传感器在公路上超速行驶是较为常见的交通违章，且是引发交通事故的重要原因。
交管部门要对超速违章进行管制和处罚必须有可靠的车速测量系统。
现在应用的一般为雷达测速系统。
但现在市场上有车载“电子狗”可以提醒车主是否进入雷达测速区[1]，使有些违章车辆逃避超速处罚并在不测速路段超速行驶。
本文设计一种小型简单的测速系统，适合隐蔽安装，并且测速可靠，工作稳定。
1系统总体设计车速测量系统采用单片机作为控制和处理单元，两个外部检测电路检测是否有车辆通过，如图1所示，当车辆经过检测电路A 时，单片机开始计时，当车辆经过检测电路B 时，单片机停止计时，根据AB 电路安装的距离和计时时间可就算出车速，当车速超出设定范围时，单片机启动报警电路和摄像系统，并可将数据保存，或远传给上位机，以备查询。
2硬件电路设计作为系统的控制核心，单片机选用STC11F01E [2]，STC11F01E 是一款高速度单片机，晶振频率选择12MHz ，每个机器周期只有1／12μm ，它有2个8位并行双向输入／输出（I ／O ）端口，5个支持掉电唤醒的外部中断，2个16位可编程定时计数器，1KB 内部程序存储器，256B 数据存储器，并且有2K 的EEPROM ，可将违章相关信息或其它重要数据永久保存。
检测电路采用38KHz 调制红外光电传感器，该传感器包括红外光发射部分和接收部分，发射和接收部件分别安装在道路两侧，发射管一直发出38KHz 的调制红外光，无物体遮挡可被接收管接收，接收管只对38KHz 的红外光起作用。
单片机在汽车速度、加速度测量系统中的硬软件设计
第７ 期
Ｓ ＩＮ Ｅ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ｎ Ｏ ＭＡ ＩＮ ＣＥ Ｃ ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ ＩＦ Ｒ ＴＯ
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单片机在汽车速度 、 加速度测量 系统中的硬软件设计
游 晓容 ’ 徐 东 （． １重庆机 械 电子高 级技工 学校 中国 重庆 ４ ０ ３ ； ００ ７ ２重庆 天府矿 业有 限责任 公司磨 心坡 电厂 中国 重庆 ４ ０ ０ ） ． ０ ７ ０ １ 设计 总体 介 绍
一
度 ；２ 开 关 测 定 车辆 的 行驶 距 离 ；３ 测 量 车辆 的 加 速 度 ；４） 量 路 外 ， Ｔ ９ ５ （） （） （ 测 Ａ ８Ｃ ２可 降至 ０ ｚ 态 逻 辑 操 作 ．支 持 ２种 软 件 可 选 择 节 电 模 Ｈ静 段 时 问 及 车 辆从 一速 度 到 另 一 速 度所 需 要 的时 间 。 式 。 空 闲模 式 下 ， Ｐ 停 止 工 作 ， 许 Ｒ Ｍ 、 时 器／ 数 器 、 口 、 ＣＵ 允 Ａ 定 计 串 中 本 仪 器 称 为 “ 轮仪 ” 是 通 过 获 取 轮 子 上 的信 号 来 进 行 测 量 的 。 断继 续 工 作 。掉 电保 护 方 式 下 ， Ｍ 内 容 被 保存 ， 荡 器被 冻 结 ， 五 ， Ａ Ｒ 振 单
现 在 的第 五 轮 仪 有 两 种类 型 。机 械 式 和 电子 式 的 ， 种 五 轮 仪 的 这 特 点是 测 量数 据 的 处 理 简 便直 观 ． 而且 精 度 较 高 使 用 方 便 。它 可 以准 确 地 测 出 车 辆 行 驶 的 距 离 、 间 和 速 度 ． 进 行 汽 车整 车 性 能 道 路 试 时 供
统
系 统 可 编 程 Ｆａｈ存 储 器 。使 用 Ａ ｍ ｌ 司 高 密 度 非易 失 性 存 储 器 技 ｌｓ ｔｅ 公 验 使 用 ， 文 就 运 用 Ａ ８ Ｃ ２单 片 机 设 计 了汽 车 速 度 、 速 度 测 量 系 术 制 造 ， 工 业 ８ Ｃ １产 品 指 令 和 引 脚 完 全 兼 容 。片 上 Ｆａｈ允 许 程 本 Ｔ９ ５ 加 与 ０５ ｌ ｓ 序 存 储 器 在 系 统 可 编程 ， 适 于 常 规 编 程 器 。 单芯 片上 ， 有 灵 巧 的 亦 在 拥 ８位 Ｃ Ｕ 和 在 系统 可 编 程 Ｆａｈ Ｐ ｌｓ ．使 得 Ａ ８ Ｃ ５ Ｔ ９ ５ ＷＤ 为众 多嵌 入 式 控 制 应 用 系 统 提 供 高 灵活 、 有 效 的 解 决 方 案 。 超 本 次 设计 的仪 器 汽 车 和 拖 拉 机速 度 ， 速 度 性 能 测 试 仪 。本 仪 器 加 Ａ ８ Ｃ ２具 有 以 下 标 准 功 能 ：ｋ 字 节 Ｆａｈ２ ６字 节 ＲＡ ，２ Ｔ９ ５ ８ ｌ ｓ ，５ Ｍ ３ 用 于 测 试 公 共 汽 车 、 车 、 重 卡 车 、 拉 机 以及 其 他 各 种 汽 车 的 速 位 Ｉ 口线 ， 门 狗定 时 器 ， 数 据 指针 ， 电 载 拖 ／ Ｏ 看 ２个 三个 １ 定 时 器 ， 数 器 ， ６位 计 度 、 速度 性 能滑 行 性 能 等 具 有 如 下 功能 ： １随 时 测 定 车 辆 的 瞬 时 速 加 （） 个 ６向量 ２级 中断 结 构 ， 双 工 串行 口 ，片 内 晶 振 及 时 钟 电 路 。 另 全
(完整word版)基于51单片机的循迹小车系统设计
基于51单片机的循迹小车系统设计摘要80C51单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。
在生活中但凡涉及到自动控制的地方都会出现单片机的身影，单片机的应用有利于产品的小型化、智能化,并且能够提高生产效率.这里介绍的是如何用AT89C52单片机来实现小车的循迹功能，该设计是结合科研项目而确定的设计类课题。
本系统以设计题目的要求为目的,采用AT89C52单片机为控制核心，利用红外传感器检测道路上的黑线，控制电动小汽车的自动循迹，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，和寻光功能。
整个系统的电路结构非常简单,可靠性能很高。
实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。
关键词：80C51单片机;电动小车；pwm调速；光电检测；自动调速系统Car tracking system based on microcontrollerAbstract80C51 is a 8 bit single chip computer。
Its easily using and multi—function suffer large users。
In life，whenever it comes to automatic control of the local microcontroller will appear figure, microcontroller applications in favor of product miniaturization，intelligent，and can improve productivity. Here is how to use AT89C52 microcontroller to achieve the car tracking feature, which is designed to determine the combination of scientific research and design class topic.This system design requirements of the subject for the purpose of using AT89C52 microcontroller core，the use of infrared sensors to detect the black line on the road，the automatic tracking control of electric cars，fast low traffic speeds，as well as automatic parking, and can automatically record time ，mileage and speed, and look for the light function.The circuit structureof the entire system is very simple, very high reliability. The test results meet the requirements，the paper focuses on the hardware design and test results of the system analysis.Keywords:80C51 microcontroller；Electric car Pwm speed； A photodetector；Automatic Speed Control System。
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专业技能实训报告题目基于单片机的汽车速度测量系统设计学院信息科学与工程学院专业通信工程班级通信0902学生彭元学号********指导教师李二〇一二年一月三日目录1前言 (2)2总体设计 (3)2.1设计方案 (3)2.2主要内容 (3)3 单片机速度测量系统 (4)3.1单片机速度测量原理 (4)3.2单片机速度测量系统结构框图 (4)4 系统硬件设计 (5)4.1 传感器的选用 (5)4.1.1 霍尔传感器的基本工作原理 (5)4.1.2 CS3020霍尔传感器 (6)4.1.3 霍尔传感器的硬件连接 (7)4.2 MCU控制系统设计 (8)4.2.1 CPU的选用 (8)4.2.2 AT89S51主要特性和引脚说明 (8)4.2.3 MCU最小系统设计 (10)4.3 LED 数码管显示器 (11)4.4 单片机测速系统总原理图 (11)5 系统软件设计 (12)5.1程序流程图 (12)5.2 程序功能 (14)结语 (15)参考文献 (16)附录 (16)1 前言随着信息技术的不断发展，单片机在测量系统中得到了广泛的应用。
速度是一个系统经常需要测量、控制和保持的量。
速度的测量方法有许多种，但在不同的应用环境下，相应的测量方法有它自己的特点和误差。
因此对单片机速度测量系统的研究有着重要的目的和意义。
本设计采用 AT89S51 单片机作为主要控制核心，应用霍尔传感感器采集信号，经过单片机定时计数并运用一个算法测量出汽车行驶速度，最终用4位位的在以上建的系统的基础上LED数码管显示其测量结果,具有较高的实用价值。
2 总体设计2.1 设计方案现在测量速度的方法有很多，可以采用不同的器件做出多种测速器。
在这里用磁电式脉冲发生器的方案。
磁电式脉冲发生器。
将导磁材料的齿轮固定在转轴上，对着齿轮端面固定一块磁钢，霍尔元件贴在磁钢的一个端面上，随着齿轮转动，元件的输出呈周期性变化，经整形和放大后输出方波脉冲。
霍尔传感器输出频率与转速成正比，此信号经单片机处理后，即可得出车辆的速度。
本设计测量要求稳定性好，灵敏度高和精度高，而且对汽车速度的测量要求传感器能够适应各种各样的环境。
所以这里选择该方案。
其原因还有三点：其一是霍尔传感器输出信号电压幅值不受转速的影响；其二是频率响应高，其响应频率高达20kHz，相当于车速为 1000km/h 时所检测的信号频率；其三是抗电磁波干扰能力强。
根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有 M 法(测频法)、T 法(测周期法) 和M/T 法(频率周期法)。
测频法一般用于高速测量，在转速较低时，测量误差较大；而测周期法一般用于低速测量，速度越低测量精度越高，但在测量高转速时，误差较大；频率周期法结合了上面两种方法的优点，但是此种方法要求单片机有 3 个定时/计数器。
考虑上面三种因素，该系统选择测频法。
2.2 主要内容根据上面选择的方案，设计主要内容由以下三大部分组成：一、信号的采集。
这部分主要是用霍尔转速传感器采集车轮转速的信号，并将采集的信号传给单片机。
二、单片机数据处理。
这部分主要是使用51系列单片机采用适当的算法来编程快速准确地对采集的数据进行相关运算并得出结果。
三、LED 数字显示。
这部分主要是对测得的结果通过 4 位 LED 数码管显示给用户用单片机 AT89S51 作为控制核心，通过霍尔传感器来检测汽车的运转情况进而实现汽车速度的测量，最后用 4 位 LED 数码管直观的将速度显示给用户，保留一位小数位。
该测量方法是数字式测量方法，代替了传统的机械式或模拟式结构，测量精度有了很大的提高，具有很大的实用价值。
3 单片机速度测量系统3.1 单片机速度测量原理根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在车轮转轴上的转盘边沿（如果要提高测量精度，可以在转盘边沿多固定 2 到 3 个磁钢），转盘随着轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转。
在转盘附近安装一个霍尔器件，转盘随轴旋转一周时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出一个脉冲信号，转盘转了多少转霍尔器件就输出多少个脉冲信号，将输出的脉冲信号送到单片机的计数口，利用单片机的定时/计数器进行定时和计数，测出脉冲的周期或频率即可计算出车轮转速。
通过单片机软件设计，把转速转换成线速度。
转速即是角速度，线速度=角速度* 周长。
3.2 单片机速度测量系统结构框图根据霍尔转速测量原理，可以画出单片机速度测量系统的结构框图。
结构框图如图所示。
图1 单片机速度测量系统结构框图由霍尔传感器采集车轮转速的信号，并将采集的信号传给单片机，利用单片机的定时计数器功能和编写的程序将采集的信号转换成数据，通过数码管将数据显示出来。
4 系统硬件设计4.1 传感器的选用传感器是能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
在电子技术领域，常把能感受信号的电子元件称为敏感元件，如热敏元件、磁敏元件、光敏元件等。
通常，传感器由敏感元件和转换元件组成，如图所示。
其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适合于传输或测量的电信号部分。
由于传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调理与转换电路，进行放大、运算调制等，此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助的电源，因此信号调理转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调理转换电路与敏感元件一起集成在同一芯片上，安装在传感器的壳体里。
图2 传感器组成方框图4.1.1 霍尔传感器的基本工作原理霍尔传感器是利用霍尔效应原理，通过磁场、电流对被测量的控制，使包含有被测量变化信息的霍尔电压发生变化，在利用后继的信号检索和信号放大电路，就可以得到被测量的信息。
正因为霍尔传感器的基本原理霍尔效应只包含了磁场、电流、电压三个常用物理量，使得采用霍尔传感器对被测量的测量简单易行，而磁场强度、电流、电压是磁场、电场的基本物理量，所以霍尔传感器可以进行精确的非接触测量。
1．霍尔效应在一块半导体薄片上，当它被置于磁感应强度为B的磁场中，如果在它相对的两边通以控制电流 I，且磁场方向与电流方向正交，则在半导体另外两边将产生一个大小与控制电流I和磁感应强度 B 乘积成正比的电势 UH，即UH=KhIB，其中 Kh 为霍尔元件的灵敏度，Kh 值越大，灵敏度就越高，该电势称为霍尔电势。
在片子上作四个电极，其中 C1、C2 间通以工作电流 I，C1、C2 称为电流电极， C3、C4 间取出霍尔电压 UH，C3、C4 称为敏感电极。
将各个电极焊上引线，并将片子用塑料封装起来，就形成了一个完整的霍尔元件。
2．工作原理霍尔开关集成电路由稳压器、霍尔元件、差分放大器、斯密特触发器和输出级组成。
在外磁场的作用下，当磁感应强度超过导通阈值 BOP 时，霍尔电路输出管导通，输出低电平。
之后，磁感应强度再增加，仍保持导通态。
若外加磁场的磁感应强度值降低到 BRP 时，输出管截止，输出高电平。
通常称 BOP 为工作点， BRP 为释放点，BOP－BRP=BH 称为回差。
回差的存在使开关电路的抗干扰能力增强。
集成电路中的信号放大器将霍尔元件产生的幅值随磁场强度变化的霍尔电压 UH 放大后再经过斯密特触发器进行整形、放大后输出脉冲方波信号。
霍尔传感器内部结构如图所示。
图3 霍尔传感器内部结构方框图4.1.2 CS3020 霍尔传感器霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、 CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极CS3020霍尔传感器，该系列霍尔开关电路传感器广泛用于汽车工业和军事开路门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。
考虑到用于汽车速度测量这种特殊环境下，在本设计中选择了工程中。
如图所示是 CS3020的外形图。
将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是V c c，地，输出。
图4 CS3020的外形图CS3020是由电压调整器，霍尔电压发生器，差分放大器，史密特触发器和集电极开路的输出级组成的磁敏传感电路，它是一种单磁极工作的磁敏电路，适合于矩形或者柱形磁体下工作。
当磁钢随车轮轴旋转时，霍尔传感器受磁场的影响，霍尔器件输出一个脉冲信号。
感受到磁场的时候输出一个低电平，没感受到磁场的时候输出高电平。
工作特点如下：a.电源电压范围宽b.开关速度快，无瞬间抖动c.工作频率宽d.寿命长、体积小、安装方便e.能直接和晶体管及 TTL、MOS 等逻辑电路接口4.1.3 霍尔传感器的硬件连接霍尔传感器的标志面对着自己，从左至有右分别是接 5V 电压，接地，脉冲输出。
如图所示是霍尔传感器的硬件连接图。
图中 R1 是限流电阻，C1、R2 起滤高频的作用。
当霍尔元件感受到磁场的时候引脚 3 输出低电平，三极管导通，单片机 P3 .5 口接收到高电平脉冲；当霍尔元件没有感受到磁场的时候引脚 3 输出高电平，三极管截止，单片机 P3 .5 口接收到低电平脉冲。
图5 霍尔传感器的硬件连接图4.2 MCU 控制系统设计4.2.1 CPU 的选用AT89S51 是一个低功耗，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 4k Bytes 的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的 AT89S51 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89S51 具有如下特点：40 个引脚，4k Bytes Flash 片内程序存储器， 128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32 个外部双向输入/输出（I/O）口，5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断，2 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，看门狗电路，片内时钟振荡器。
此外，AT89S51 设计和配置了振荡频率可为 0Hz 并可通过软件设置省电模式。
空闲模式下，CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存 RAM 的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
4.2.2 AT89S51 主要特性和引脚说明AT89S51 有 PDIP、PLCC、TQFP 三种封装方式，以适应不同产品的需求。
其中最常见的就是采用 40Pin 封装的双列直接 PDIP 封装，其引脚排列见如图所示。
图6 A T89S51 芯片引脚排列图1．主要特性：●与 MCS-51 产品指令系统完全兼容●4K 字节可编程 FLASH 存储器●1000 次擦写周期●全静态工作：0Hz-24KHz●128*8 位内部 RAM●32 个可编程 I/O 口线●两个 16 位定时/计数器●6个中断源●可编程串行通道●低功耗的闲置和掉电模式●片内振荡器和时钟电路4.2.3 MCU 最小系统设计单片机最小系统就是能使单片机工作的最少的器件构成的系统，是大多数控制系统所必不可少的部分。