商丘师范学院2014届本科毕业论文（设计） 2014届本科毕业论文（设计）电动自行车性能无线检测装置的设计姓 名： 苗亚亚 系 别： 物电学院 专 业： 通信工程 学 号： 100313032 指导教师： 刘黎明 2014年3月24日2目录摘要II0 引言11 概述11.1 电动车性能的检测方法11.2 该选题的目的和作用11.3 主要的研究内容12 总的设计思路22.1 两种方案的设计22.2 最终采用的方案32.3 系统的工作原理33 系统的硬件设计43.1 PIC单片机43.1.1 单片机的简介43.1.2 PIC16F877的介绍43.1.3 PIC单片机的应用43.2 系统硬件的组成43.3 前向通道设计53.3.1 电流采集电路53.3.2 电压采集电路53.3.3 无线接收发射模块53.4 后向通道设计53.4.1 MAX7219的介绍53.4.2 MAX7219的数据接收63.4.3 MAX7219与PIC16F877的接口电路63.4.4 七段数码管的介绍74 系统的软件设计74.1 软件设计74.1.1 软件设计概述74.1.2 软件设计的原则74.2 主程序模块84.3 初始化子程序84.4 数码显示子程序94.5 A/D转换子程序114.6 电压电流采样值处理子程序135 结语13参考文献13致谢14电动自行车性能无线检测装置的设计摘要随着大气污染的不断加剧，绿色环保、使用方便的电动自行车（以后简称“电动车”）受到了更多人的喜爱。在使用过程中，我们更关心的是电动车电池的使用时间长短和每次充电后的行驶路程方面的性能指标。电动车在出厂销售之前，常常要进行多项安全和性能地检测和记录，本课题设计一种无线遥控装置，用于检测电动车的欠压值、空载电流、堵转电流。其核心元器件是PIC16F877单片机系统，并通过手持袖珍遥控器来控制它们的读取。在不拆散电动车的情况下，质检员通过这种方式，可以迅速方便地读取数据，相对于手工检测，大大提高了效率。关键字电动自行车;PIC16F877单片机；检测；The Design Of Electric Bicycle Performance Wieless Detection DeviceAbstractWith the coming of more and more air pollections, people like electric bicycle better for its riding saving and not exhausting pollection. In the process of using，people pay more is the life of the battery and motor drive away the time after the charge of targets.There are often need more security and performance testing and record before the bicycle leaves the factory,one of the indexs is testing electric bicycle owe pressure value, idle current and stall the size of the current.The device is based on PIC16F877,equiped with remote control whice can contol the reading of the three parameters. In the disintegration of the product, Qualitative can check the parameters quickly,whice imports the efficiency badly compard with the measuring by hand.Key WordsElectric bicycle;PIC16F877;detection0 引言现代社会充斥着各种各样的交通工具，近来，大气污染不断加重，骑行省力、噪音低且无废气排放等优点的电动车越来越受到喜爱。它是在普通自行车的基础上，又安装了电机、控制器、电池、转把闸等操纵部件和显示仪表的便捷的交通工具。电动自行车是新兴的环保交通工具，已成为为国内外新兴的产业。它不断的发展壮大，将会带动电机、蓄电池、仪器仪表、电子集成、机械模具等多个行业的快速发展，起到了领跑多个行业的作用，所以，研究电动车具有很好的发展前景。在电动车不断的产生和发展过程中，人们更加重视它的性价比，因此，电动车性能检测成为了重点。在国内，手工检测仍然被大部分人采用，但效率很低。现在，我们将设计一套无线检测装置，该装置是基于PIC16f877单片机系统，兼有手持袖珍遥控器分别对欠压值、空载电流、堵转电流进行测量，灵活方便，大大提高了检测效率，成了电动车检测技术的里程碑1。1 概述1.1 电动车性能的检测方法随着全球节能减排的倡导，作为一种骑行工具电动自行车，越来越受到了人们的青睐，因此，在出厂前对电动车的性能检测成为了重点。在国内，杭州中关信息科技有限公司等多个单位联合研制出了电动车性能检测的综合系统，可以实现电动车行驶阻力的分析，并实现了测试平台的路面模拟。在国外，如日本的JIS D9201：2001标准、英国的BS6102-1992标准等都介绍了电动车制动系统的检测 2,3。近来，各厂家以及技术监督部门都在不断的研究电动自行车的质量检测方法。武二永等专家提出了一种电动自行的车整车性能检测系统，完成了传感器对转速、转矩、电参数的检测，并结合TI公司的TMS320LF2407DSP芯片构建了一个实时分布式的测控系统,实现对电动车各项功能的检测。 目前，在电动车检测系统中用到了PIC16F877芯片，它包含Flash program程序的内存功能，可以多次烧录程序，比较适合教学、开发新产品等，其内建了ICE功能，可以让使用者直接方便地在单片机产品上，进行如暂停微处理器的执行、观看缓存器的内容、快速除错与开发等等的操作，具有比较好的发展前景4。1.2 该选题的目的和作用当骑行作为一种趋势的当今社会，电动车逐渐进入了人们的视线，它不仅绿色环保，还很方便适合短途出行。电动车是以蓄电池、锂电池等电能当作其能源，实现了人力骑行、电动或电助动功能的一种特种自行车。它是在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、电池等操纵部件和显示仪表系统的个人交通工具，比步行更快速，比公交、轿车来的更环保，因此，对于电动车的研究受到重视。电动车出厂时要进行性能的检测，其中，空载电流指的是电机不带任何负载时的电流，堵转电流指的是电机刚刚启动时的电流或者说是通电后电机不转动了时的电流，欠压值指的是能够维持电动车行驶的最小电压值。如今，使用更多的仍然是手工测量，使用起来很不方便，为此，该课题中设计一套无线检测测装置，兼有手持袖珍遥控器，能快速的对欠压值、空载电流、堵转电流进行测量和记录，提高了检测效率，因此，该课题具有很大的实用意义。1.3 主要的研究内容1. 要求完成对控制器外围芯片的配置、资源分配以及信号采集电路的设计。2. 完成通讯、电源等接口的设计。3. 设计并绘制出电路的sch图。2 总的设计思路2.1 两种方案的设计经过查阅资料，可知有两种方案比较适合完成电动车性能的检测，现分别介绍如下：方案一：它是以设计电动车整车的性能检测平台为目的，该系统采用了计算机辅助测试设备,并且需要机械的传动、测量和计算机控制技术的互相结合。方案原理框图如图2.1所示:图2.1 方案原理框图该方案设计的重点是以用整车性能检测平台来代替实际路面状况，实现电动车性能的检测与记录。由图可看出，通过计算机控制参数的检测，并利用传感器传入计算机进行处理。由于在实际路况中，电动车的电压、电流不可避免的与地面摩擦、速度的变化、载重的变化等等有关系，所以很难简单地用模拟的检测平台来代替，因而该模拟平台的设计非常复杂，不太可行。 方案二：该方案主要是设计电动自行车性能检测为目的，使系统专更加用性，采用了单片机控制，方案框图如图2.2所示：该方案的专用性强，思路比较清晰，通过电流传感器来采集电流、电压信号，经过信号调理电路放大调理电压、电流值，模数转换后经单片机处理显示读取。该系统简单并易于实现。图2.2 采用单片机控制的方案框图2.2 最终采用的方案根据实际应用的需要和本装置的设计要求，我们选用了第二种方案，原因如下几点：第一，方案一设计很复杂且系统的设计成本较高；第二，考虑到USB2.0总线的传输速度已经达到 480Mb/s，能满足数据的及时传输，所以呢无需外加存储；第三，在单片机的基础上搭建硬件电路采集系统完全满足本系统的设计要求；第四，单片机具有性价比高、功能灵活、易于人机对话以及具有良好的数据处理能力等优点。因而，我们将选用第二种方案。2.3 系统的工作原理本方案的内容是通过手持袖珍遥控器来来控制电动车欠压值、空载电流、堵转电流的读取，并在显示器上显示出来。具体内容是：通过电流传感器采集电压、电流的值，并通过电压电流调理电路对信号调整放大，然后送到单片机系统进行处理采集，并在数码管上显示。该系统的工作原理如下图2.3：图2.3 系统工作原理框图 简要介绍以上器件： 1.电流传感器：该电流传感器采用的型号为KT100A/P的元器件，根据霍尔效应对交直流进行检测。 2.信号调理电路：由于电流传感器采集到的是微弱的电压信号，该小信号不能直接被单片机系统所使用，所以需对采集到的信号进行放大调理，因此要用到电压调理电路、电流调理电路。 3.无线接收和发射模块：无线接收和发射模块是由带编码器的无线发射模块和带解码器的无线接收模块共同组成。模块的内部有编码芯片，用户可以根据需要进行编译，不能重复的编码，只有当编解码一致时，才能完成信号的发射和接受，因此具有了保密性能好，抗干扰性能强以及灵敏度高等特点。 4.显示模块：该显示模块是有四个七段数码管组成，主要完成数据的显示。3 系统的硬件设计3.1 PIC单片机3.1.1 单片机的简介单片机又叫做单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集中到一个小芯片上，相当于了一个微型计算机，和计算机相比，它只是缺少了I/O设备。也就是说：一块芯片就成为了一台小型的计算机。它具有很多的优势，比如：体积较小、价格较便宜、质量轻等等。同时，学习使用单片机也可以学习计算机原理与结构打下了很好的基础。单片机是有运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成的。单片机具有广泛的应用，比如智能仪表、实时工控、导航系统、家用电器等等。不管是何种产品，只要用到了单片机，就能够使产品的功能效率提升很多，就是