的簧片组成，平时两端绝缘，当有磁体接近时，在磁场作用下，两簧片磁化为极和极，两者相互吸合，于是电路接通。

虽然红外传感器和霍尔传感器也可用于测速，且能保证不错的精度，但是本作品选用的是干簧管传感器。

干簧管传感器相比于红外传感器和霍尔传感器，有很多优点，如体积小，结构简单低功耗超长的使用寿命优越的电性能以本作品选用干簧管为例，其参数如表。

本体材质填充物，可构成全中文人机交互图形界面。

可以显示行点阵的汉字也可完成图形显示低电压低功耗是其又显著特点。

由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。

本作品选用液晶显示器的串行接口方式，仅需根口即可完成。

电路如图所示图液晶显示器的串行接口电路连接图第四节硬件装配调试说明先将磁铁用螺钉螺帽固定在钢丝的形交叉上如只有根钢丝，磁铁会沿钢丝晃动，干簧小盒用尼龙扎带绑定与前轮主支架上。

磁铁的运动轨迹定要垂直穿过干簧管，如水平穿过会激发簧片闭合两次造成误触发。

小盒与磁铁距离保持在以内，且干簧管中线附近感应特别迟钝，应避开，适合的安装位置范围如图所示，具体可边调边实验。

图安装位置示意图下面是本作品安装好的照片图硬件安装实物图第三章软件系统设计第节程序流程图本作品软件程序通过口中断和计时方式，测得干簧管输出脉冲信号的频率，从而计算出速度和里程。

首先进行初始化，然后进入循环，进入模式，等待口中断和定时中断响应。

系统初始化在系统运行以后也就启动了看门狗的计数器，看门狗就开始自动计数，如果到了定的时间还不去清看门狗，那么看门狗计数器就会溢出从而引起看门狗中断，造成系统复位。

所以在处理器上电以后要关闭看门狗。

然后配置合适的时钟，配置口的输入输出以及中断方式。

同样也要设置模块的计数方式时钟选择等。

最后要对进行初始化，否则无法进行正常显示。

系统初始化程序流程图如图所示。

图系统初始化程序流程图中断首先定义个全局变量，每当溢出中断次，。

当大于设定的数值时，就令速度变量最大功率最大开关电压最大开关电流最小击穿电压释放时间动作时间最大接触电阻最小绝缘电阻表干簧管参数其具体的有效距离依干簧管型号和磁体的强度而定。

以本作品所用的干簧管和直径的磁铁为例，在干簧管轴线周围内都为有效范围，如图所示。

图干簧管结构示意图图干簧管实物图可选各种直径的磁体，在干簧管管径相同的情况下，实测磁体为，磁体为，而管径不同的情况可能有的差距。

考虑到实际应用时磁体是快速掠过，有效半径会有所减少，但不会少于，这个距离在安装时还是可以保证的。

此外，干簧管的结构对振动不敏感，只需软件稍加延时微秒，实测即使是骑自行车下楼梯时的震动强度也不会导致其误触发。

因此不需要外加去抖电路，仅外加个上拉电阻即可工作。

在使用的上拉电阻时，通过电流仅为微安，这样的微电流下，干簧管寿命可达近千万次，换算成里程为上万公里。

其接口连接电路如图所示。

图干簧管传感器接口电路第三节显示部分电路本作品选用液晶显示器进行显示是毛刺则直接返回若不是毛刺计算速度和里程，然后进行显示，并令，中断程序流程图如图所示。

进入溢出中断加令，并显示中断返回图中断程序流程图中断部分程序若变高，判断为毛刺清零清零，重新计数计算速度计算里程，序跑飞的情况要检查是否使能模块的中断但并未使用它。

第四章总结与思考本作品通过固定在自行车轮上干簧管与简单的连接，利用中断和定时，仅用了单片机的个口，就实现了对自行车车速和里程的测量及显示。

本作品功能实用操作方便，且体现了超低功耗的特点。

但仍有不足之处，如系统掉电以后，里程信息也随之消失。

可在单片机上加个按键，当按键按下时，将里程信息保存到单片机中。

在本作品基础上，建议读者关于本作品功能的进步增强进行如下思考。

如干簧管对振动的不敏感程度是否能使本作品运用于山地自行车，或者振动强度更高的场合本作品用在汽车或其他速度较快的交通工具上，是否仍能准确测得速度和里程是否可在本作品的基础上增加些其他功能，如显示当前温度并建议在功能上做如下扩展工作增加实时钟功能和骑行时间的计时与显示功能增加对骑行总时间和总里程的记录与显示功能增加对超速骑行的提示与报警功能在该装置上增加夜间骑行时的照明功能。

显示速度，位小数显示里程，位小数口中断是否是毛刺计算速度和里程显示中断返回第二节子程序介绍函数名输入输出变量无功能时钟配置函数名输入输出变量无功能口初始化函数名输入输出变量无功能模块初始化函数名输入输出变量无功能模块初始化函数名，输入输出变量，功能写入液晶显示地址或显示内容函数名输入输出变量功能显示地址，显示数字，显示数字小数点以后位数字第三节程序调试在下编写完程序后，执行编译编译通过，执行调试过程中，可在线查看变量和寄存器的值窗口下，自左向右依次是去掉断点全速运行暂停停止进入单步汇编进入汇编单步返回同步时钟复位。

在程序运行后，暂停时可以打开和窗口内观察寄存器和变量的变化。

第四节程序调试注意事项开启之后任何的初始化语句都无效，也就是说想要成功的完成初始化必须要在关闭的情况下完成。

可以较为精准的时钟频率只要用两句语句即可完成上面两句将内部校准至不要重复的进行液晶的刷新，要加延时。

调试过程中如果出现中。

此外，还可提供板上仿真工具，以直接连接至轻松进行编程调试和评估。

实验板还能够对目标板手表模块或目标板进行编程。

此外，它还提供了从器件到主机或相连目标板的波特串行连接。

其实物图如图所示。

图系列开发板实物图采用集成开发环境或编写下载和调试应用。

调试器是非侵入式的，这使用户能够借助可用的硬件断点和单步操作全速运行应用，而不耗用任何其他硬件资源。

特性•调试与编程接口无需驱动即可安装使用，且具备高达波特的串行通信速度•支持所有采用或封装的和器件•分别连接至绿光和红光的两个通用数字引脚可提供视觉反馈•两个按钮可实现用户反馈和芯片复位•器件引脚可通过插座引出，既可以方便的用于调试，也可用来添加定制的扩展板•高质量的引脚插座，可轻松简便地插入目标器件或将其移除第二节传感器介绍干簧管由玻璃外壳和软磁性材料制成，器，使我的论文在讨论中不断获得进展。

另外，感谢我的亲人，在他们的帮助和关怀下才得以完成学业。

最后，感谢曾经帮助过我的所有老师，衷心地感谢为评阅本论文而付出宝贵时间和辛勤劳动的老师们，参考文献胡寿松，自动控制原理，北京机械工业出版社。

施仁，自动化仪表与过程控制，北京电子工业出版社，金以慧，过程控制，北京清华大学出版社，陈在平，杜太行控制系统计算机仿真及，天津，天津大学出版社，黄中霖，控制系统计算及仿真，北京国防工业出版社，沈辉，精通系统仿真与控制，北京北京大学出版社，郭戌生，古天祥，陆玉心，张世箕，电子仪器原理，北京国防工业出版社，吴旭光，杨惠珍，王新民，计算机仿真技术第二版，北京化学工业出版社，薛毅，数学建模基础，北京工业大学出版社，几次反复，不断完善，直到检验结果获得种程度上的满意。

应用的方式自然取决于问题的性质和建模的目的，这方面的内容不再详叙。

应当指出，并不是所有建模过程都要经过这些步骤，有时各步骤之间的界限也不那么分明。

建模时不应拘泥于形式上的按部就班。

实验法实验建模原则上是把被研究对象看作为个黑箱，通过试驾不同的输入信号，研究对象的输出响应信号与输入激励信号之间的关系，估计出系统的数学模型，这种方法也可称为系统辨识方法或者黑箱方法。

显然，任何个对象都可能有多个输入变量和输出变量，当我们要研究的是与之间的关系时，就应该将施加的输入信号家在输入端上，并记录相应的的变化。

这种方法对于复杂对象更为有效，对于已知的阶或者二阶系统，通过试验方法测取其特性参数也很方便，适用。

在这里主要是用阶跃响应法，阶跃响应是指个阶跃输入加到系统上时系统的输出。

稳态误差是指系统的响应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差。

控制系统的性能可以用稳准快三个字来描述。

稳是指系统的稳定性，个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的准时指控制系统的准确性控制精度，通常用稳态误差来描述，它表示系统输出稳态值与期望值只差快是指控制系统相应的快速性，通常用上升时间来定量描述。

本文中水箱液位数学模型的建立水箱液位控制系统是个单回路控制系统，它有两个水箱相串联，控制的目的是使下水箱的液位高度等于给定值所期望的高度，具有减少或消除来自系统内部或外部扰动的影响功能。

显然，这种反馈控制系统的性能完全取决于调节器的结构和参数的合理选择。

由于水箱的数学模型是二阶的，故它的稳定性不如单容液位控制系统。

系统介绍对于阶跃输入包括阶跃扰动，这种系统用比例调节器去控制，系统有余差，且与比例度成正比，若用比例积分调节器去控制，不仅可实现无余差，而且只要调节器的参数和调节得合理，也能使系统具有良好的动态性能。

比例积分微分调节器是在调节器的基础上再引入微分的控制作用，从而使系统既无余差存在，又使其动态性能得到进步改善。

因此，我利用力控组态软件的控制策略里的传递函数模拟个阶惯性系统，然后，通过用策略里的模块进行控制，通过进行整定，由于水箱的非线性大惯性延迟特性，控制策略研究主要有以下几个方面预测的簧片组成，平时两端绝缘，当有磁体接近时，在磁场作用下，两簧片磁化为极和极，两者相互吸合，于是电路接通。

虽然红外传感器和霍尔传感器也可用于测速，且能保证不错的精度，但是本作品选用的是干簧管传感器。

干簧管传感器相比于红外传感器和霍尔传感器，有很多优点，如体积小，结构简单低功耗超长的使用寿命优越的电性能以本作品选用干簧管为例，其参数如表。

本体材质填充物，可构成全中文人机交互图形界面。

可以显示行点阵的汉字也可完成图形显示低电压低功耗是其又显著特点。

由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。

本作品选用液晶显示器的串行接口方式，仅需根口即可完成。

电路如图所示图液晶显示器的串行接口电路连接图第四节硬件装配调试说明先将磁铁用螺钉螺帽固定在钢丝的形交叉上如只有根钢丝，磁铁会沿钢丝晃动，干簧小盒用尼龙扎带绑定与前轮主支架上。

磁铁的运动轨迹定要垂直穿过干簧管，如水平穿过会激发簧片闭合两次造成误触发。

小盒与磁铁距离保持在以内，且干簧管中线附近感应特别迟钝，应避开，适合的安装位置范围如图所示，具体可边调边实验。

图安装位置示意图下面是本作品安装好的照片图硬件安装实物图第三章软件系统设计第节程序流程图本作品软件程序通过口中断和计时方式，测得干簧管输出脉冲信号的频率，从而计算出速度和里程。

首先进行初始化，然后进入循环，进入模式，等待口中断和定时中断响应。

系统初始化在系统运行以后也就启动了看门狗的计数器，看门狗就开始自动计数，如果到了定的时间还不去清看门狗，那么看门狗计数器就会溢出从而引起看门狗中断，造成系统复位。

所以在处理器上电以后要关闭看门狗。

然后配置合适的时钟，配置口的输入输出以及中断方式。

同样也要设置模块的计数方式时钟选择等。

最后要对进行初始化，否则无法进行正常显示。

系统初始化程序流程图如图所示。

图系统初始化程序流程图中断首先定义个全局变量，每当溢出中断次，。

当大于设定的数值时，就令速度变量最大功率最大开关电压最大开关电流最小击穿电压释放时间动作时间最大接触电阻最小绝缘电阻表干簧管参数其具体的有效距离依干簧管型号和磁体的强度而定。

以本作品所用的干簧管和直径的磁铁为例，在干簧管轴线周围内都为有效范围，如图所示。

图干簧管结构示意图图干簧管实物图可选各种直径的磁体，在干簧管管径相同的情况下，实测磁体为，磁体为，而管径不同的情况可能有的差距。

考虑到实际应用时磁体是快速掠过，有效半径会有所减少，但不会少于，这个距离在安装时还是可以保证的。

此外，干簧管的结构对振动不敏感，只需软件稍加延时微秒，实测即使是骑自行车下楼梯时的震动强度也不会导致其误触发。

因此不需要外加去抖电路，仅外加个上拉电阻即可工作。

在使用的上拉电阻时，通过电流仅为微安，这样的微电流下，干簧管寿命可达近千万次，换算成里程为上万公里。

其接口连接电路如图所示。

图干簧管传感器接口电路第三节显示部分电路本作品选用液晶显示器进行显示