课程设计报告

**知识点详解：电动自行车速度里程表的单片机课程设计** 在本次的单片机课程设计中，电动自行车速度里程表的设计与实现成为了核心主题。该设计不仅体现了单片机原理及应用的深入理解，还融合了传感器技术、信号处理、显示技术以及软件工程等多方面的知识。以下是对该项目中涉及的关键知识点的详细解析。 ### 一、项目背景与目标 电动自行车作为一种环保、便捷的出行工具，在全球范围内得到了广泛的应用。随着技术的进步，电动自行车的功能日益完善，其中速度里程表作为重要组成部分，能够实时监测并显示车辆的速度与行驶里程，极大地提升了用户体验。本次课程设计的目标便是设计并实现一款高效、精准的电动自行车速度里程表，以提升电动自行车的智能化水平。 ### 二、关键技术与原理 #### 1. 霍尔传感器 霍尔传感器是本次设计中用于速度检测的核心元件。它基于霍尔效应工作，即在磁场作用下，导体中的电流会产生垂直于电流方向的电压，这一现象被称作霍尔效应。在电动自行车速度里程表中，霍尔传感器被安装在车轮附近，当车轮转动时，附着在车轮上的磁铁会触发霍尔传感器，产生一系列脉冲信号，这些脉冲信号的数量与车轮的转速成正比，从而可以计算出电动自行车的速度。 #### 2. 测周期法测量转速 测周期法是一种常用的测量转速的方法，其基本原理是在一定时间内统计脉冲信号的数量，通过计算脉冲周期来确定转速。具体而言，若每个编码脉冲周期为Ts，时钟fc的个数为Nc，则m个编码脉冲总时间就是一圈的时间Nc*m/fc。由此，转速n=fc/(Nc*m)。值得注意的是，当转速过高或编码器每圈脉冲数过多时，Nc数量过少会导致测量误差增加。 #### 3. LED显示技术 LED显示技术在本次设计中用于显示速度与里程信息。8位LED显示器被划分为两部分，低3位用于显示速度，要求保留1位小数，而高5位用于显示里程，同样保留1位小数。速度显示实时更新，最大显示位35.0km/h，里程则每走100米计数一次，最高显示9999.9公里。 ### 三、系统架构与工作流程 本系统由信号预处理电路、单片机（C8051F410）、LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件等部分组成。信号预处理电路负责将传感器输出的信号放大、变换和整形，使之成为单片机可以识别的TTL信号。单片机利用内部定时器T0对脉冲输入引脚进行控制，精确计算单位时间内接收到的脉冲数，进而计算出速度。显示部分采用I2C总线连接E2PROM存储芯片，用于存储里程数据，既节省了资源又简化了编程。 ### 四、软件设计与数据处理 系统软件设计采用了模块化思想，包括初始化模块、频率测量模块、速度里程计算模块、数据转BCD码模块、显示模块以及数据存储与读取模块等。数据处理过程中，为了提高显示效率，采用了快速算法进行速度转换和BCD码转换，确保了系统的实时性和准确性。 ### 五、硬件设计 硬件设计方面，选用了C8051F410单片机实验板作为核心控制器，配合霍尔传感器速度检测电路和5V降压电路，实现了系统的整体功能。其中，5V降压电路解决了24V直流电压与单片机供电电压不匹配的问题，确保了系统的稳定运行。 ### 六、总结 通过本次课程设计，团队成员深入学习了单片机原理及其应用，掌握了传感器技术、信号处理、显示技术和软件工程等方面的知识，成功设计并实现了一款电动自行车速度里程表。这不仅提高了电动自行车的智能化水平，也为后续的研究提供了宝贵的实践经验。