《电子线路综合设计》课程设计说明书题目：__自行车测速________摘要本设计主要阐述一种基于单片机与霍尔传感器等元件的测速仪设计。
以AT89C51单片机为核心，实现对自行车里程、速度、时间、等参数的测量，并能简单的将里程及速度用1602实时显示。
在本文中详细介绍了测速仪的硬件电路和软件设计。
硬件部分利用霍尔传感器将每秒内的脉冲数传入单片机系统，然后经单片机系统计算处理并将过处理结果送1602显示。
软件的设计采用模块化结构，使程序的逻辑关系更加简洁。
使硬件在软件的控制下协调运作。
仿真，所设计的硬件电路及软件程序是正确的，实际的硬件电路中也基本上能够满足设计要求。
关键词：里程/速度，时间，霍尔元件，单片机，1602AbstractThis design mainly elaborated based on MCU and Hall element of speed instrument design. Take STC MCU as the core, Hall element speed, realizes to the bicycle mileage, speed, time measurement, and a simple bicycle mileage and speed with the 1602 real time display. The hardware part using the Hall element will bike per second pulse number of incoming MCU system, and then by the single chip microcomputer system calculation processing and processing result to the 1602 display. Program design in order to facilitate the expansion and the change, the software design uses the modular structure, make the logic relations more concise. Make hardware tocoordinatethe operation under the software control. Simulation experiments show that the designed hardware circuit and software program are correct, practical hardware circuit also basically can satisfy the design requirement, but due to the knowledge, in practice there are still some problems in the hardware circuit.Keywords: Mileage / speed,time, Hall element, MCU, 16021.设计要求：(1) 对自行车进行实时速度的测量，显示出速度值。
(2) 能够计算单次使用自行车的路程。
2 .系统总体方案设计2.1 系统方案该方案是以单片机为核心，通过速度传感器将所感应到的速度传送到单片机当中，通过单片机的处理计算并通过显示器将所计算的速度和里程显示出来。
2.2单片机介绍单片机普遍认为是在一块硅片上集成了中央处理器、存储器和各种输入、输出接口，这样的一块芯片具有一台计算机的功能，因而被称为单片微型计算机。
系统所使用的是通用型单片机，它可以把可开发资源全部提供给使用者。
8 位AT89C51 CHMOS 工艺单片机被设计用于处理高速计算和快速输入/输出。
MCS51 单片机典型的应用是高速事件控制系统。
商业应用包括调制解调器，电动机控制系统，打印机，影印机，空调控制系统，磁盘驱动器和医疗设备。
汽车工业把MCS51 单片机用于发动机控制系统，悬挂系统和反锁制动系统。
AT89C51 尤其很好适用于得益于它的处理速度和增强型片上外围功能集，诸如：汽车动力控制，车辆动态悬挂，反锁制动和稳定性控制应用。
由于这些决定性应用，市场需要一种可靠的具有低干扰潜伏响应的费用-效能控制器，服务大量时间和事件驱动的在实时应用需要的集成外围的能力，具有在单一程序包中高出平均处理功率的中央处理器。
拥有操作不可预测的设备的经济和法律风险是很高的。
一旦进入市场，尤其任务决定性应用诸如自动驾驶仪或反锁制动系统，错误将是财力上所禁止的。
重新设计的费用可以高达500K 美元，如果产品族享有同样内核或外围设计缺陷的话，费用会更高。
另外，部件的替代品领域是极其昂贵的，因为设备要用来把模块典型地焊接成一个总体的价值比各个部件高几倍。
为了缓和这些问题，在最坏的环境和电压条件下对这些单片机进行无论在部件级别还是系统级别上的综合测试是必需的。
Intel Chandler 平台工程组提供了各种单片机和处理器的系统验证。
这种系统的验证处理可以被分解为三个主要部分。
系统的类型和应用需求决定了能够在设备上执行的测试类型。
2.3 1602LCD的基本参数及引脚功能1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图10-54所示：图10-54 1602LCD尺寸图1602LCD主要技术参数：显示容量:16×2个字符芯片工作电压:4.5—5.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表10-13所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1 VSS 电源地9 D2 数据2 VDD 电源正极10 D3 数据3 VL 液晶显示偏压11 D4 数据4 RS 数据/命令选择12 D5 数据5 R/W 读/写选择13 D6 数据6 E 使能信号14 D7 数据7 D0 数据15 BLA 背光源正极8 D1 数据16 BLK 背光源负极表10-13：引脚接口说明表第1脚：VSS为地电源。
第2脚：VDD接5V正电源。
第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。
当RS 和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。
第15脚：背光源正极。
第16脚：背光源负极。
1602LCD的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表10-14所示：序号指令RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 清显示0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 光标返回0 0 0 0 0 0 0 0 1 *3 置输入模式0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S4 显示开/关控制0 0 0 0 0 0 1 D C B5 光标或字符移位0 0 0 0 0 1 S/C R/L * *6 置功能0 0 0 0 1 DL N F * *7 置字符发生存贮器地址0 0 0 1 字符发生存贮器地址8 置数据存贮器地址0 0 1 显示数据存贮器地址9 读忙标志或地址0 1 BF 计数器地址10 写数到CGRAM或DDRAM） 1 0 要写的数据内容11 从CGRAM或DDRAM读数 1 1 读出的数据内容2.4霍尔传感器的应用及简介根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
该芯片具有尺寸小、稳定性好、灵敏度高等特点。
A3144E系列单极高温霍尔效应集成传感器是由稳压电源，霍尔电压发生器，差分放大器，施密特触发器和输出放大器组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压讯号。
它是一种单磁极工作的磁敏电路，适用于矩形或者柱形磁体下工作。
可应用于汽车工业和军事工程中。
霍尔传感器的外形图和与磁场的作用关系如图所示。
磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。
a 霍尔元件和磁钢b 管脚图霍尔传感器的外形图霍尔传感器测量原理：测量电机转速的第一步就是要将电机的转速表示为单片机可以识别的脉冲信号，从而进行脉冲计数。
霍尔器件作为一种转速测量系统的传感器，它有结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便等优点，因此选用霍尔传感器检测脉冲信号，其基本的测量原理如图所示，当电机转动时，带动传感器运动，产生对应频率的脉冲信号，经过信号处理后输出到计数器或其他的脉冲计数装置，进行转速的测量。
霍尔传感器测量原理转速测量方法：转速的测量方法很多，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MPT法（频率周期法）。
系统采用了第一种方法（测频法）。
由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动。
根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在自行车的轮毂上，随着自行车轮子的转动，磁钢也随着轮子同步转动，在自行车车体上安装一个霍尔传感器，当车轮转动时，受磁钢的影响霍尔传感器会输出脉冲信号，其频率和转速成正比。
脉冲信号的周期与电机的转速有以下关系：V=N*L式中：V为自行车车速；N为车轮单位时间内的脉冲数；L车轮的周长。
根据上式即可计算出自行车当前的速度。
霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，在垂直于平面方向上施加外磁场B，在沿平面方向两端加外电场，则使电子在磁场中运动，结果在器件的两个侧面之间产生霍尔电势。
其大小和外磁场及电流大小成比例。
霍尔开关传感器由于其体积小，无触点，动态特性好，使用寿命长等特点，故在测量转动物体旋转速度领域得到了广泛应用。
霍尔传感器硬件连接图图为霍尔传感器的的硬件连接图，可测量外界磁信号。
车轮每转一圈，则霍尔传感器能感应到固定在车轮上磁钢发出的信号。
其中out引脚为霍尔传感器的脉冲输出引脚，且必须接入上拉电阻。
霍尔传感器的图3系统硬件设计3.1单片机最小系统单片机的最小化系统是指单片机能正常工作所必须的外围元件，主要可以分成时钟电路和复位电路，我们采用的是AT89C51芯片，它内部自带4K的FLASH 程序存储器，一般情况下，这4K的存储空间足够我们使用，所以我们将AT89C51芯片的第31脚固定接高电平（PCB画板时已经接死），所以我们只用芯片内部的4K程序存储器。