1、河南城建学院本科毕业设计（论文） I摘 要21 世纪掀起了一阵学车的热潮。然而对于驾校的初学者，车速往往是最不好把握的，超速现象时有发生，对他人和自己都造成严重安全隐患。本设计的目的就是为了解决这一问题。本设计车速信号采集部分采用的是霍尔速度传感器。在控制方面，。本论文主要描述了硬件设计部分和软件设计部分，硬件部分更是详细分析了系统框图、车速信号采集、控制系统、时钟显示系统、密码存储系统、按键系统、串口模块以及继电器模块的各个部分的电路原理，以及各个模块之间的线路连接。软件部分列出了主要部分的程序。该设计是一个简单实用的多功能教练车速度控制装置，具有成本低，可靠性高，扩展功能强等优点。关键词：
2、霍尔速度传感器，STC89C54，电动推杆 河南城建学院本科毕业设计（论文） IIAbstract21th century has witnessed a fever for driving learning. However, as a fellow learner, they always fail to control the speed, causing security risks to both themselves and others. This design could solve this phenomenon well.In this project, we use Ha
3、ll speed sensor block in data acquisition section for speed information extraction. In control section, we choose STC89C54 as core, with 24C02, LCD1602, DS12C887, key block, serial interface module, RM and electric pusher, so that speed calculation, speed limitation, lock of speed limit, clock and c
4、alendar display can be realized. In this paper, we described hardware section and software section, and in hardware section we described system diagram, data acquisition section, control system, clock system, password storage system, key array, serial interface module and RM in details, and their co
5、mbination. In software, main parts of the program are listed. The product is a multifunction velometer used in coach car, with advantages of low cost, high reliability and strong expanded functions, etc.Keywords: Hall speed sensor, STC89C54, Electric pusher河南城建学院本科毕业设计（论文） III目 录摘 要 .IAbstract .II1
6、绪论 .11.1 设计多功能教练车速度控制装置的意义 .11.2 本选题在国内外的研究现状和发展趋势 .11.3 主要任务和目标 .21.3.1 主要任务 .21.3.2 主要目标 .22 系统设计方案总则 .32.1 系统概述 .32.2 系统框图以及具体功能 .33 系统硬件设计 .53.1 单片机控制部分 .53.1.1 STC89C54 单片机简介 .53.1.2 单片机最小系统 .73.2 车速信号采集部分硬件 .93.2.1 方案选择及设计思想 .93.2.2 工作原理 .103.2.3 接口设计 .113.3 时钟显示系统 .113.3.1 DS12C887 简介 .113.3.
7、2 DS12C887 部分硬件设计 .133.4 密码存储系统 .143.4.1 24C02 芯片简介 .143.4.2 硬件设计 .153.5 显示电路 .153.5.1 LCD1602 简介 .163.5.2 硬件设计 .163.6 按键模块 .173.7 串口模块硬件 .173.7.1 MAX232 芯片简介 .183.7.2 接口设计 .19河南城建学院本科毕业设计（论文） IV3.8 继电器模块硬件 .193.9 蜂鸣器硬件 .203.10 指示灯模块硬件 .213.11 电动推杆简介 .214 系统软件设计 .234.1 初始化程序 .244.2 主程序 .254.3 定时器 2
8、部分程序 .295 系统调试 .315.1 硬件调试 .315.2 软件调试 .315.3 综合调试 .316 设计结果 .34总 结 .39参考文献 .41致 谢 .42附录 该系统硬件 PCB 电路图 .43河南城建学院本科毕业设计（论文） 1 1 绪论1.1 设计多功能教练车速度控制装置的意义交通作为人类社会经济建设的支柱产业，受到了各国政府的很大重视，因此，交通运输在全球各个国家都得到了长足发展1.2 本选题在国内外的研究现状和发展趋势各国为了解决驾驶员有意无意超速驾驶问题，采取了各种各样的措施，与此同时，汽车电子限速装置也在不断发展之中，有许多电子设计者或公司从事这方面的研究，力求能
9、设计出一种普遍使用的汽车限速装置。国内方面，广州唯创推出了一款超速报警器，它是一种实时指示车辆行驶速度，记录超速记录，并通过语音提醒司机安全驾驶的智能电子设备。该设备实时显示车辆速度。当超过测定速度的最高值时，及时播放语音提示，提示司机。1.3 主要任务和目标1.3.1 主要任务基于单片机原理设计一款教练车速度控制装置，使得该速度控制仪能够检测出车辆超速且能够提醒驾驶员和自动使车辆降速。1.3.2 主要目标河南城建学院本科毕业设计（论文） 2 2 系统设计方案总则2.1 系统概述基于单片机的教练车速度控制装置是一个具有数字显示功能的单片机系统，2.2 系统框图以及具体功能该系统的整体框图如图
10、2.1 所示。图 2.1 系统框图整个速度控制装置要实现的主要功能如下： 测速功能： 控速功能： 密码设置与修改功能：测速传感器模块主控电路STC89C54显示电路车上轴承齿轮按键部分24C02 存储芯片DS12C887 芯片串口模块继电器与电动推杆河南城建学院本科毕业设计（论文） 3 3 系统硬件设计该系统的硬件设计分为单片机控制部分、车速信号采集部分、时钟显示系统、密码存储系统、按键系统、串口模块、继电器模块以及其他部分。该系统的硬件部分在 Protel DXP2004 中设计完成。3.1 单片机控制部分3.1.1 STC89C54 单片机简介控制部分采用 STC89C54 单片机，如图
11、3.1 所示。STC89C54 单片机的管脚图如图 3.1 所示。各管脚功能如下：VCC: 供电电压。GND：接地。PO 口：PO 口为一个 8 位漏极开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门流。PO 能够用于外部程序数据存储器，他可以被定义为数据/地址的第八位。在 FLASH 编程时，PO 作为原码输入口，当 FLASH 进行校验时，PO 输出原码，此时 PO 外部必须被拉高。图 3.1 STC89C54 单片机管脚图P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的八位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接受输出 4TTL 门电流。P1 口管教写入 1 时，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口
12、被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程河南城建学院本科毕业设计（论文） 4 和校验时，P1 口作为第八位地址接受。3.1.2 单片机最小系统若想使 STC89C54 单片机正常工作，必须建立一个单片机最小系统。该最小系统分为单片机电路、复位电路、晶振电路和电源等组成。 单片机电路单片机电路如图 3.2 所示。图 3.2 单片机电路由于单片机的 P0 口需要外接上拉电阻，因此图中的 p1 排口是用来插上拉电阻的，由于系统的很多功能需要外接杜邦线与单片机相连，因此添加两排排针，用于外接。该单片机的管脚分配如下：1）时钟芯片部分分配对于时钟芯片 DS12C88
13、7 部分，与单片机相连，使用的是单片机 P0 口作为数据输入输出口，P2.0 与 DS12C887 的 cs 管脚相连，P2.1 与 DS12C887 的 as 管脚相连，P2.2 与 DS12C887 的 rw 管脚相连，P2.3 与 DS12C887 的 ds 管脚相连。河南城建学院本科毕业设计（论文） 5 图 3.3 复位电路图 3.4 晶振电路3.2 车速信号采集部分硬件3.2.1 方案选择及设计思想汽车的车速信号主要是由车速传感器得到的。对于车速传感器，在查阅资料的时候，我们重点查阅了三个方案的资料。方案一：方案二：方案三：变磁阻式传感器的输出信号幅值随转速的变化而变化，若车速过慢，
14、其输出信号低于 1v，电控单元就无法检测。而且此种传感器响应频率不高，当转速过高时，传感器的频率响应跟不上。目前，国内外 ABS 系统的控制速度范围一般为15km/h160km/h，今后要求控制速度范围扩大到 8km/h260km/h 以至更大，显然变磁阻式传感器很难适应。光电测速传感器受外界光源以及油污、尘土等脏物影响很大，不适合运动性物体的测速，而且测速发电机体积重量较大，不便于小车上安装。集成化霍尔开关传感器具有灵敏可靠、体积小巧、无触点、无磨损、河南城建学院本科毕业设计（论文） 6 使用寿命长、功耗低以及不怕尘土、油污、湿热等优点，综合小车运动环境和重量轻的要求，我们使用了霍尔传感器来
15、进行速度检测。3.2.2 工作原理霍尔电流传感器，通常来讲分两种，一种是直放式电流传感器，另一种是磁平衡式电流传感器。 图 3.5 汽车专用齿轮测速速度开关该模块与轴承上的齿轮安装在一起。3.2.3 接口设计该传感器模块的 OUT 口与单片机的 P3.4 口相连，利用单片机的定时器/计数器 0 的计数模式来对齿轮测速速度开关的脉冲次数进行计数。3.3 时钟显示系统该系统的时钟显示部分采用的是以 DS12C887 为核心的电路。3.3.1 DS12C887 简介该时钟芯片属于高精度时钟芯片（三年的误差不超过 1s） ，功能强大，且内置晶振和锂电池，掉电后可继续工作三年。由于 DS12C887 能
16、够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又增加了世纪寄存器，从而利用硬件电路解决子“千年”问题； DS12C887中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持 10 年之久；对于一天内的时间记录，有 12 小时制和 24 小时制两种模式。在 12 小时制模式中，用AM 和 PM 区分上午和下午；时间的表示方法也有两种，一种用二进制数表示，一种是用 BCD 码表示；DS12C887 中带有 128 字节 RAM，其中有 11 字节 RAM 用来存储时间信息，4 字节 RAM 用来存储 DS12C887 的控制信息，称为控制寄存器，113字节通用 RAM 使用户使用；此外用户还可对 DS12C887 进行编程以实现多种方波输出，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。 DS12C887 的芯片的封装和管脚图如图 3.6 所示。
