论文总字数：18720字

摘 要

在日常工作中，速度的测量是一个需要经常进行的工作。特别是国民经济的持续不断的发展，让汽车走进了千家万户。汽车是科学技术综合应用程度较高的消费品，也是物理学原理在工程技术中充分应用的展现平台。汽车的速度关系着驾驶人的安全，因此汽车的速度测量显得至关重要。但是不同工作场合和不同测量对象导致速度测量的要求和方法不尽相同。本文介绍一种基于“五轮仪”测速工作原理而设计的测量速度方法，并且设计制作了一个具体的模拟仪器装置。传统的“五轮仪”测速是在轮轴上安装电磁感应圈，通过测量轮子转动时回路中感应电动势变化测量速度。与此原理相似，该装置充分应用现代电子发展技术。利用霍尔效应元件做传感器，通过测量安装在转轮边的电磁片转动时引起的电磁场变化测量速度。整个装置包含一个单片机处理系统负责着处理和显示测量结果。模拟转轮转动的转速可任意调节，系统安有超速报警系统。

关键词：速度测量 传感器 霍尔元件 单片机

Design and research of ‘Fifth wheel’

Abstract

In daily work, the speed measurement is a regular work. In particular, the sustained development of the national economy, the car into the tens of thousands of households. Automotive is a high degree of comprehensive application of science and technology consumer goods, but also the physical principle of Engineering Technology in the full application of the show Iplatform. The speed of the car is related to the safety of the driver, so the car's speed measurement appears to be very important. But different working situations and different measurement objects lead to different requirements and methods of speed measurement. This paper introduces a method based on the principle of "fifth wheel".And the design of the measuring speed method, and the design of a specific simulation apparatus. The traditional "fifth wheel" velocity measurement is the installation of the electromagnetic induction coil on the wheel shaft, the measuring speed of the induction electromotive force in the loop is measured by measuring the rotation of the wheel. Similar to this principle, the device fully uses modern electronic technology. The measuring speed of the electromagnetic field change caused by the rotation of the electromagnetic sheet mounted on the side of the rotating wheel is measured by using the Holzer effect element. The whole device has a single chip computer processing system to handle and display the measurement results. The rotating speed of the simulated runner can be adjusted at any speed, and the system is provided with a speeding alarm system.

Key words :Speed Measurement;Sensor;Hall Elements;Microcontroller

目 录

摘 要 I

Abstract II

引　 言 1

第一章 课题概述 2

1.1 课题系统功能分析 2

1.2 课题系统框图 2

1.3 课题功能模块的划分 3

第二章 “五轮仪”测速仪器主要硬件介绍 4

2.1 模拟转动装置介绍 4

2.2 霍尔元件传感模块 4

2.2.1 霍尔元件传感器简介 4

2.2.2 霍尔效应简介 4

2.2.3 霍尔效应的本质 6

2.2.4 霍尔效应的应用 6

2.2.5 霍尔元件的特点 6

2.2.6 霍尔元件的分类 6

2.3 测速装置的电路分析 6

2.3.1 脉冲信号采样 7

2.3.2 硬件电路设计 7

2.4 单片机处理系统简介 9

2.4.1 单片机处理系统概述 9

2.4.2 单片机的开发工具 9

2.4.3 单片机的程序设计语言 9

2.4.4 STC89C54型号单片机概要 9

2.4.5 单片机信号引脚 10

2.4.6 51单片机最小系统 11

2.5 液晶显示器简介 13

第三章 系统软件与编程简介 14

3.1 C语言编程概述 14

3.1.1 C语言基本构造与组成 14

3.1.2 C语言的基本语法成分 15

3.2 本系统主要控制程序中部分语句 15

第四章 “五轮仪”测速装置的设计与功能实现 17

4.1 “五轮仪”测速仪主要功能的实现 17

4.1.1 装置整体设计 17

4.1.2 模拟转动装置模块设计 17

4.1.3 霍尔效应传感器与信号采集电路模块 17

4.1.4 单片机控制系统模块 18

4.1.5 结果显示模块 18

4.2 “五轮仪”的工作原理与本系统主要技术指标 19

4.2.1 主要原理 19

4.2.2 本系统主要技术指标 20

第五章 总结与展望 21

5.1 遇到的困难及其解决方法 21

5.2 总结和工作展望 21

参 考 文 献 22

致 谢 24

引　 言

当今社会，速度测量是一个非常重要的事情，如何有效准确地测量速度是一个不可忽视的问题。而不同的测量对象和不同的场合也使得测速的方法不尽相同。随着科学技术的快速发展，测量速度的传统方法也发生了非常多的变化。 而在现实生活中，汽车测速与我们息息相关，这关乎着我们的生命安全与否。为此，我们设计了简易的“五轮仪”测速装置，该装置能够测量汽车速度、运行距离等参数，并且拥有超速报警等功能的电子测量系统。可以作为一个演示实验给学生学习和了解有关速度测量方法技术使用。

本装置模拟汽车轮转动部分用一个小电机带动一个小叶轮（废光盘）构成，小叶轮上有电磁片^[1][2]。并且有控制电机转动的电位控制器及电路。该装置还需要用到霍尔效应传感电路。该电路由测量磁场突变的霍尔效应器件探测头和电位比较器组成。工作原理是当小叶轮转动时小叶轮上电磁片经过霍尔效应器件探测头时，霍尔效应传感器获得电信号。获得电信号后，我们就需要采集数据并通过程序处理该信号。这时我们就需要用到单片机开发板，该开发板要求有接口，可以通过修改程序实现不同的测量要求。小电机的速度可以通过电位器调节，可以方便实验演示时观察不同速度状态的工作情况。另外系统装有报警限定值可调的超速报警蜂鸣器。数据处理完后需要导入到液晶显示模块，这样就可以实时显示系统被测试各参数的值，方便之后的观察与记录。

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