电动自行车里程表设计 开题报告2.docx

电动自行车里程表设计 开题报告2.docx

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电动自行车里程表设计开题报告2

南京理工大学紫金学院

电子工程与光电技术学院

毕业设计（论文）开题报告

学生姓名：

赵建华

学号：

170220154

专业：

电气工程及其自动化

设计（论文）题目：

电动自行车里程表设计

指导教师:

沙涛

2020年12月20日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；

4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—2005《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。

如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。

毕业设计（论文）开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文献综述

1.课题背景

自行车车速里程表（自行车车速显示控制系统）是一项通用性强，精度高，处理方法灵活，信息保存，数据显示，实时变化的系统。

主要用于测速，显示速度等相关方面。

同样的系统原理也应用在温度控制、调节等智能化产品.上，并且广泛应用在温控、测速、遥感及多种工业领域。

在我们日常生活中，测速系统随处可见，当你在骑着自行车的时候，你时刻注意的是安全和车速。

在马路.上来来往往的自行车中，每一辆自行车，上可能都有着一个小小的单片机系统在时刻监测自行车的速度并计算其驶过的累计里程。

2．国内外发展现状

随着交通工具多样化，里程表已经被广泛应用于各类车辆，传统的机械式里程表由于受到了软轴影响，稳定度不高，而且功能单一、易磨损。

随着电子技术的不断发展，电子式里程表被广泛的应用，现在很多车辆已经使用电子车速里程表，本设计就介绍一种基于单片机和霍尔传感器的数字式里程表。

该数字式里程表主要由车速表和里程表两个部分组成，其传感器采用霍尔传感器。

它不仅可以显示车速，也可显示一段时间的阶段路程，还可以显示车辆行驶的时间等功能，并具有较强的功能扩展性。

传统的车辆转速里程表功能有两个:

 一是用指针指示出车辆行驶的实时车速;二是用机械计数器记录车辆行驶里程。

并且传统机械式车辆的速度表连接了一条软轴，软轴 另一端连接到变速器的其中一个齿轮上，齿轮的旋转带动软轴内的钢丝缆转动，使得里程表罩圈内的一块磁铁旋转，磁铁旋转速度的快慢引起磁力线大小的变化,打破了指针的平衡，使指针了偏离零点位置，指示出数值。

这种车速里程表简单实用，曾经被广泛应用于各种车辆上。

但是随着现代车辆各种性能都在飞速的发展，车辆性能的提高，旧的里程表已经不能适应用于现代化的车辆当中;而且对于不同的车型，旧款里程表的安装也受到了软轴长度、弯曲度等的限制。

毋庸置疑，车辆仪表的电子化、数字化和智能化是车辆仪表的发展方向，车用数字仪表的研究是国内外正在探索的一-个新兴领域，集单片机控制技术、传感技术、信号处理技术等多门学科交叉的应用研究，属于世界车载装置领域的前沿性课题。

随着现代车辆工业和电子技术的不断发展，车辆中各种系统和器件日趋复杂，车辆行驶和工作状况的信息量不断增加。

车辆仪表的功能已经不仅仅是单纯的指示，而是通过对车辆各部件参数的监测与微处理机控制配套，从而达到控制车辆各种运行工作情况的目的。

全数字式车辆仪表，是现在和未来车辆仪表显示装置的主导技术和重点发展方向。

车辆电子仪表向着多功能性、更高智能化的方向发展,同时车辆仪表的电子数字化，也表数字化水平不高绝大部分仪表还是机械、模拟式的,而且大多数模拟仪表的体积大、数量多,使得显示系统复杂而拥挤;另外模拟仪表故障发生率较高,增加了事故发生率和经济负担,减小了车辆行使的安全稳定系数。

国外车速里程表采用了各大公司自行研制的芯片，不但成本高，而且对车种的适应性较差。

不过，随着电子技术的发展，必将促进车辆仪表向高新技术领域、种类繁多、性能卓越的电子数字仪表方向发展。

3.硬件设计

电动自行车的里程速度计的硬件电路设计是基础部分，它包括信号的捕获，单片机的计算处理，液晶的实时显示和单片机外围基本电路的设计，主要器件有单片机、传感器、LCD（1602）和存储器。

图1-1

3.1传感器及其测量系统的选择

本次设计信号的捕获采用的是霍尔传感器。

霍尔器件具有许多优点，其结构牢固、体积小、重量轻、安装方便、功耗小、频率高（可达1MHz）、耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及烟雾等的污染或腐蚀。

霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高。

取用各种补偿和保护措施的霍尔器件工作温度范围宽，可达－55℃～150℃。

按照霍尔器件的功能可将分为：

霍尔线性器件和霍尔开关器件，前者输出模拟量，后者输出数字量。

按被检测对象的性质可将他们的应用分为：

直接应用和间接应用。

前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场作为被检测的信息的载体。

3.2时钟电路设计

时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作，因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。

STC89C52片内由一个反相放大器构成振荡器，可以由它产生时钟。

常用的时钟电路有两种方式，一种是内部时钟方式；另一种为外部时钟方式。

本设计采用前者。

单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入为芯片第19引脚XTAL1，输出端为第18引脚XTAL2。

这两个引脚跨接石英晶体振荡器和电容，就构成一个稳定的自激振荡器。

3.3报警电路设计

报警电路采用蜂鸣器报警，当即时速度超过预定值是蜂鸣器响，指示灯闪烁，提示应该减速。

3.4存储电路设计

为了实现系统掉电保存里程的功能，设计选用存储器AT24C02，串行时钟输入端SCL（SCK）与P1.2口相连，串行数据输入输出端SDA与P1.3口相连，WP接地表示它可以对整个存储器进行正常的读/写操作。

由于I2C总线上各个器件都采用漏极开路结构与总线相连，因此，SCL和SDA均需接上拉电阻。

4.软件设计

良好的设计方案可以减少软件设计的工作量和提高软件的通用性，以及提高扩展性和可读性。

本设计的软件设计程序流程图如下:

图1-2软件设计程序流程

本系统的设计方案和步骤:

（1）在进行模块划分时要根据系统的需要以及功能要求来进行。

（2）在明确了软件的开发环境后，再来挑选要用什么语言来设计，然后再去设计模块的功能，最后还要逐个进行调试通过。

（3）为了易于软件的编制以及调试，必须要知道每个模块间的数据时怎么样来 传递的，争取每个模块间的传递少一点， 这样就可以使每个模块间的独立性提高。

（4）注意子程序调用时，中断间的关系，使思路清晰。

（5）按照开发式软件设计结构，把每个模块有效的结合在-起，即成-一个较完善的系统。

5.开发环境

随着单片机硬件性能的提高和程序代码量的加大，在编写单片机的应用程序的过程当中，必须能读出程序并且开发效率也是非常重要的。

为了能跟上这种变化，很多软件公司都在对单片机高级语言的编译器进行研发。

其中德国Kei1公司在研发单片机C语言编译器这块获得了不错的成绩，从编译器、调试器、实时操作系统各方面全部支持8051，生产了以8251等单片为主的产品以及由此派生出去的其他系列。

由KeilSoftware，Inc/KeilElektronikGmbh开发的基于80C51内核的微处理器软件开发的平台是KeilC51的集成开发环境，它里面有着多种符合现代工业标准的开发工具，可以完成软件开发的流程。

特别是C编译工具在产生代码的精准度以及效率这两块有了不错的水准，并且能附加灵活对选项进行控制，在研发较大项目的时候很理想。

本设计的软件部分全部采用C语言编写，以提高系统的可读性和可移植性。

其设计方法和硬件设计相对应，采用模块化的设计思想，将该设计部分划分为相应的程序模块，分别进行设计、测试、增强了程序的可移植性。

整个系统软件主要包括数据处理模块、显示模块、数据存储模块等子程序。

参考文献

[1]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京:

高等教育出版社，2003.

[2]阎焕忠,王长涛,马斌.单片机控制里程转速表的设计[J].沈阳建筑工程学院学报（自然科学版）,2002（4）:

145-148.

[3]刁文兴.电动自行车电子里程表的初步设计[J].南京工业职业技术学院学报,2004（6）:

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[4]陈伟,基于单片机的测速仪[M].天津:

 天津科技大学，2006.

[5]李爱莲.基于单片机的自行车数字显示里程表的实现[J].内蒙古:

内蒙古科技大学,2004.

[6]张怀强，周通.基于单片机与霍尔传感器的电动自行车速度与里程表的设计[J].2004:

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[7]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：

电子工业出版社，2009.

[8]江世明.基于Proteus的单片机应用技术[M].北京:

电子工业出版社,2009.

[9]张靖武.单片机系统的Proteus设计与仿真[M].北京:

电子工业出版社,2007.

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 “Semi:

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[11]黄传河.传感器原理与应用[M].北京：

机械工业出版社，2015.22～27.

[12]林志琦.基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真[M].北京:

北京航空航天大学出版社,2006.

[13]电动车超速报警器设计[J].李连生.科技广场. 2013（12）

[14]基于单片机控制的多功能电动车自行车智能保护仪的设计与实现[J].王晓侃,苏全卫.电子设计工程. 2015（07）.

[15]张永瑞.电子测量技术基础[M].西安：

西安电子科技大学出版社,2009.

毕业设计（论文）开题报告

２．根据课题要求及文献综述，给出本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

开题报告

1.课题题目

电动自行车里程表设计

2.本课题的目的和意义

随着居民生活水平的不断提高，电动自行车不仅仅是普通的运输、代步的工具，而是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。

因此，人们希望电动自行车的功能更强大，能给人们带来更多的方便。

电动自行车里程速度表作为其一大辅助工具迅速发展起来，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。

研究或解决的问题及工作内容

（1）自行车速度上限可以设置，超速报警。

（2）可实时显示行车里程，并可显示出行车速度。

（3）具有语音播报功能。

4.拟采用的研究方法

设计思路:

系统的硬件设计系统硬件，主要由光电传感器电路、信号处理电路、按键、显示构成。

利用传感器,进行非接触式检测，将不同车速转换成不同频率的脉冲信号，信号处理电路是将传感器的输出信号整形成单片机可以识别的TTL电平，单片机根据输入脉冲信号的频率计算出当前速度和行驶的里程，走过的里程送存储器中存储，通过显示器将当前的速度显示出来。

毕业设计（论文）开题报告

指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

2．对“开题报告”（课题的深度、广度及工作量）的评语和对设计（论文）结果的预测：

成绩

指导教师

2020年12月13日

所在专业审查意见：

负责人：

2020年12月19日