11级通信工程专业毕业设计中期报告：

基于单片机的多功能自行车记录仪设计

学生：杜伟，通信3班，1162310316

指导教师：陶剑锋

1、研究背景与意义

    自行车被发明及使用到现在已有两百多年的历史，这两百年间人类在不断的尝试与研发过程中，将玩具式的木马车转换到今日各式新颖休闲运动自行车，自行车发展的目的也从最早的交通代步的工具转换成休闲娱乐运动的用途。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。因此，人们希望自行车的功用更强大，能给人们带来更多的方便。自行车里程速度表作为自行车的一大辅助工具也正是随着这个要求而迅速发展的，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。本设计采用了MCS-51系列单片机设计一种体积小、操作简单的便携式自行车的速度表，它能自动地显示当前自行车运行的速度。

2、国内外文献综述与分析

在如何设计基于单片机的测速系统问题上，目前业界采用的思路大体相同，即由传感器获得数据，通过单片机处理后，使用液晶将结果显示出来。目前最大的区别是采用何种传感器。

文献[1]以STC89C52RC 单片机为核心，干簧管测转速，实现对自行车里程/ 速度的测量统计，并实现在系统掉电的时候保存里程信息，将自行车里程数及速度用LCD 液晶屏实时显示。系统硬件电路简单，子程序具有通用性，可移植到摩托车、电动机等需要测速的系统使用。其测速系统总体方案为

      图1 自行车测速系统结构框

文献[2]也以51单片机作为控制模块，使用光电管检测车轮运转情况，将不同测速转换成不同频率的脉冲，并传输到单片机中，单片机进行处理和计算，将最终结果用LED显示出来。

文献[3]以430单片机为处理核心, 通过外接电路包括霍尔传感器, 显示电路, 温度传感器等组成一个可满足用户需要的自行车测速功能仪器。根据该单片机的已有资源设计出合理的外围电路, 选择稳定高效的元器件及关应用的程序设计。其实物图见图2.

霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、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。

综合比较，本人决定使用霍尔效应器检测，51单片机处理，1602液晶显示的硬件配置。

3、研究内容

本设计的任务是：以通用MCS-51单片机为处理核心，用传感器将车轮的转数转换为电脉冲，进行处理后送入单片机。里程及速度的测量，是经过MCS-51的定时/计数器测出总的脉冲数和每转一圈的时间，再经过单片机的计算得出，其结果通过1602液晶显示出来。

本系统总体思路如下：假定轮圈的周长为L，在轮圈上安装m个永久磁铁，则测得的里程值最大误差为L/m。经综合分析，本设计中取m=1。当轮子每转一圈，通过开关型霍尔元件传感器采集到一个脉冲信号，并从引脚P3.2中断0端输入，传感器每获取一个脉冲信号即对系统提供一次计数中断。每次中断代表车轮转动一圈，中断数n轮圈的周长为L的乘积为里程值。计数器T1计算每转一圈所用的时间t，就可以计算出即时速度v。

要求达到的各项指标及实现方法如下：

1. 利用霍尔传感器产生里程数的脉冲信号。

2. 对脉冲信号进行计数。

实现：利用单片机自带的计数器T1对霍尔传感器脉冲信号进行计数。

3. 对数据进行处理，要求用LED显示里程总数和即时速度。

实现：利用软件编程，对数据进行处理得到需要的数值。

最终实现目标：自行车的速度里程表具有里程、速度测试与显示功能，采用单片机作控制，显示电路可显示里程及速度。

4、现阶段成果

4.1 硬件电路设计

    自行车的速度里程表的硬件电路设计是基础部分，它包括信号的捕获、放大、整形，单片机的计算处理，数码管的实时显示和单片机外围基本电路的设计，两大主要器件就是传感器和单片机。

传感器是获取自然或生产领域中信息的关键器件，是现代信息系统和各种设备不可缺少的信息采集工具。磁传感器是一种将磁学量信号转变为电信号的器件或装置。随着信息产业、工业自动化、医疗仪器等的飞速发展和计算机应用的普及，需要大量的传感器将被测或被控的非电信号转换成可与计算机兼容的电信号。作为输入信号，这就给磁传感器的快速发展提供了机遇，形成了磁传感器的产业。其中最具代表的磁传感器就是霍尔传感器，在自动检测系统中，利用霍尔传感器测转数是一种最基本的测量工作。

    单片机是本次设计的核心部件，它是信号从采集到输出的桥梁，而且包括计算、定时、信息处理等功能。

4.3系统的原理框图

  

图2 系统的原理框图

4.4系统的总电路图

 

                     

                  图3  具体连线图

4.5实物图

              图4 实物图

4.6 软件程序设计

    速度测量是工控系统中最基本的需求之一，最常用的是用数字脉冲测量某根轴的转速，再根据机械比、直径换算成线速度。脉冲测速最典型的方法有测频率(M法)和测周期(T法)。

    M法是测量单位时间内的脉数换算成频率，因存在测量时间内首尾的半个脉冲问题，可能会有2个脉的误差。速度较低时，因测量时间内的脉冲数变少，误差所占的比例会变大，所以M法宜测量高速。如要降低测量的速度下限，可以提高编码器线数或加大测量的单位时间，使用一次采集的脉冲数尽可能多。

    T法是测量两个脉冲之间的时间换算成周期 从而得到频率。因存在半个时间单位的问题，可能会有1个时间单位的误差。速度较高时，测得的周期较小，误差所占的比例变大，所以T法宜测量低速。如要增加速度测量的上限，可以减小编码器的脉冲数，或使用更小更精确的计时单位，使一次测量的时间值尽可能大。

    设计中综合考虑测速精度和系统反应时间，本设计用测量脉冲频率来计算历程，因而具有较高的测距精度。在计算里程时取了自行车的理想状态。实际中，误差控制在几米之内，相对于整个里程来说不是很大。另外，还应尽量保证其他子模块在编程时的通用性和高效性。

4.6.1主程序设计

    在硬件设计完毕之后就是设计中最核心和最为主要的软件部分设计。所谓软件设计就是把软件需求变换成软件的具体设计方案（即模块结构）的过程。模块化结构设计即是根据要求和硬件设计的结构，将整个系统的功能分成许多小的功能模块，再根据这些小的功能模块进行程序编写的过程。这样的设计方法使得系统的整个功能和各部分的功能趋于明朗化。当系统出现问题就可以根据功能设置找出问题的根源，从而更快地解决问题。所以在整个设计过程中软件设计必须与硬件设计结合在一起。   

    在主程序模块中，需要完成对各接口芯片的初始化、自行车里程和速度的初始化、中断向量的设计以及开中断、循环等待等工作。另外，在主程序模块中还需要设置启动/清除标志寄存器、里程寄存器、速度寄存器，并对它们进行初始化。然后主程序将根据各标志寄存器的内容，分别完成启动、清除、计程和计速等不同的操作。

   P1.0和P1.1口分别用于显示里程状态和速度状态。P1.2、P1.3、P1.6和P1.7口分别用于设置轮圈的大小，低电平有效。P3.0是用于里程和速度切换的，低电平为显示速度，高电平为显示里程。中断0用于对轮子圈数的计数输入，轮子每转一圈，霍尔传感器输出一个低电平脉冲。将根据里程寄存器中的内容计算和判断出行驶里程数。中断1用于控制定时器T1的启/停，当输入为0时关闭定时器。此控制信号是将轮子圈数的计数经二分频后形成。这样，每次定时器T1的开启时间刚好为转一圈的时间，根据轮子的周长就可以计算出自行车的速度。其程序流程如图5所示。

 

           图5  程序流程图

4.6.2主程序

void main()

{

    beep = 0;

    delay_1ms(200) ;

    P0 = P1 = P2 = P3 = 0xff;  init_ds1302_io();

    init_ds1302();

    init_1602();     

    init_int0();

    time_init();     

    init_eeprom(); 

    while(1)

    {   //  shudu = 11;

        key();         

        if(key_can < 10)

        {

            key_with();

        }

        if(flag_200ms == 1)

        {

            flag_200ms = 0;

            read_time();                   if(menu_1 == 0)

                init_1602_ds1302();             menu_dis();             clock_h_l();       

        }

    }

}

void int0() interrupt 0

{

    static uchar value;

    switch(value)

    {

        case 0:

            t1_num = 0;                

            TH1 = 0;

            TL1 = 0;

            break;

        case 1:

                t2_num = t1_num;

                TH11 = TH1;

                TL11 = TL1;

                flag_en = 1;

            break;

    }      

}

void time0_int() interrupt 1

{  

    static uchar value;

    TH0 = 0x3c;

    TL0 = 0xb0;   

    value++;

    if(value % 4 == 0)

        flag_200ms = 1;

    if(value >= 20)    

    {   value = 0;

        flag_1s = 1;

    }

}

void time1_int() interrupt 3

{

    t1_num++;

}

5、问题与建议

    存在的一些不足之处：如显示器部分占用面积过大, 所求速度里程等由于所供选择的值较少

,所以精度不会很高。

6、后期工作计划

    增加超速报警功能，增加计算卡路里消耗功能。

8、主要参考文献

[1] 谭巨兴，谭巨涛.基于单片机的自行车测速系统设计[J].电子世界，2014（13).        

[2] 徐爱香，邱岚.基于单片机的自行车测速系统设计[J].河南科技，2013（24).             

[3] 董燕飞，董良师，王洪林.基于单片机的自行车测速系统设计[J].科技广场，2009（09).     

[4] 张毅刚，彭喜元.单片机原理与设计应用[M].电子工业出版社，2010.      

[5] 路国庆，赵晓博，胡立强.脉冲检验方法的霍尔传感器在里程表里的应用[J].机械设计与制造，2009（1)：87-89.                                         

[6] 张友德，赵志英，涂时亮.单片微型机原理、应用与实验[M].北京：复旦大学出版社 ，2009.                                                                                                                                                                                                                                     

第二篇：毕业设计中期报告07071523

毕业设计中期总结报告 ------带侧向抽芯塑件的注塑模设计 专 业：机械设计制造及其自动化指导教师：滕晓燕

姓 名：宾

学 号： 勇 07071523

一、通过设计，达到以下目的

1、从直观的产品入手，正确确定产品的成型方法和分型面，选择合理的成型设备和参数。

2、确定成型方法后，能合理选择相应成型的模具，并确定合理的模具结构。

3、能利用有关设计软件，正确设计模具。

4、熟悉并应用模具标准，以及国家相关技术标准。

5、综合应用所学知识，以及提高理论与实践相结合的应用能力。

二、设计的进展情况

1、分析零件的成形工艺性。

通过对几种塑料进行性能对比，最终确定使用ABS塑料

2、注塑机的选择和参数校核。

根据所设计塑件的特性选择注射机，初步确定选用国产注射机SZ-60/630。

3、模具类型及结构的确定，及有关零件的必要计算和校核。

（1）分型面的选择。选在塑件截面最大的部位。

（2）型腔数目的确定。使用一模两腔。

（3）浇口的确定。使用侧浇口。

（4）模架的选用。选用315×315标准模架。

（5）浇注系统设计。包括主流道、分流道、浇口等。

（6）顶出系统设计。采用推杆脱模机构。

（7）温度调节系统设计。确定冷却方式以及冷却水道的位置和数目。

4、绘制完成了模具装配图的大部分结构。

三、存在的问题及解决措施

在设计过程当中，我深感部分资料和知识的缺乏，尤其是其中注塑机选择校核和部分机构的计算部分，资料中不是一笔带过就是笼统的泛泛而谈，很少有专业细致的探讨。但最后决定弃异存同，将其共性作为本次设计的重点，选择基础结构进行设计。

另外，我还应该多阅读模具设计的有关资料，使设计的模具更有适用性。同时，还应该再加强与指导老师的交流和沟通，加深对本次设计的认识和理解。 总之，我相信自己会继续保持积极的态度，在指导老师的悉心点拨下，能够

快速有效展开接下来的设计流程，顺利完成毕业设计工作。

四、后期工作安排

1、用两周时间绘制模具各主要零部件的零件图及总体装配图。

2、用两周时间用Pro/Engineer绘图软件对主要零部件进行三维建模。

3、用两周时间整理相关资料，撰写毕业论文，准备毕业答辩。