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1、. 多功能自行车测速仪多功能自行车测速仪- 1 -. 多功能自行车测速仪目录一、产品设计背景2二、产品功能简介2三、系统硬件设计3四、MCU软件设计8五、上位机软件 bike V1.0设计8六、产品实物及测试106113621463156416七、结语16附录 1 电路图17附录 2 源程序18- 1 - 多功能自行车测速仪- 1 - 多功能自行车测速仪多功能自行车测速仪使用说明书一、产品设计背景随着人们生活水平的逐渐提高，人们对于生活质量的要求也日益增加，尤其是对健身的要求。自行车在中国普遍作为代步工具。而在国外，自行车却是一项十分受欢迎的健身运动。因为它无污染，价位低廉，老少皆宜。而且在运
2、动过程中可以充分享受到大自然，对于忙碌的现代人来说，无疑是一种较好的放松方法。在中国这种情况也在慢慢发生变化。因此爱好自行车运动的人十分学要一款能测速的装置，以知道自己的运动情况。并根据外界条件，如温度，风速等进行适当的调节，已达到最佳运动的效果。而对于自行车运动员来说，最为关心的莫过于一段时间内的训练效果。因为教练要根据一段时间内运动员的训练效果进行评估，从而进行适当的调整已使运动员达到最佳的状态。因此需要一种装置进行对训练中各种参数的测定记录。本作品就是针对此而设计的。二、产品功能简介 对自行车进行实时速度的测量。显示出速度值。 能针对不同的车型进行选择。从而采用不同的模块进行测量。 能测
3、量出当前环境的温度，以供使用者决定是否适宜进行运动。 显示当前日期时间，可以任意设定当前工作时间。 显示行车里程，运动时间。- 1 - 多功能自行车测速仪 可以自行设定采样频率 记录一段时间内的定时采样速度，存入制定单元。通过与 PC机进行通讯，将数据传送到 PC 机中用如见进行处理，分析。得出运动或训练的情况。 配套软件 bike v1.0可以将本次运动的速度绘制成速度曲线，以供参考。并可以将数据转存入数据库保存以备日后查询使用 配套软件 bike v1.0 充分考虑到广大自行车爱好者对于自行车运动的热衷，因此加入了对自行车运动的介绍，当今流行车型的简介以及进行自行车运动的注意事项和自行车旅
4、行的相关知识。并会逐渐对该软件加以升级，使其功能更加完善，以满足广大使用者的需求。 可以进入系统休眠方式以节省电能，并随时激活唤醒系统重新进行工作。可以调节液晶对比度，可以打开背景灯显示。三、系统硬件设计系统框图被测量对象传感器单片机系统PC 机通信处理数据处理并显示通过传感器对外部物理量进行测量，再将物理信号转换为电信号，- 2 - 多功能自行车测速仪输入单片机，单片机对所输入的电信号进行处理，最后输出显示，并可以通过与上位机通讯将数据采集到电脑中。本设计中用到的主要部件包括单片机 AT89C52、DS12887 时钟芯片、DS18B20 温度传感器、欧姆龙公司的 EE-SX671 型光电传
5、感器、MAX232 通信芯片以及液晶显示器。1、 时钟芯片 DS12887DS12887 是美国达拉斯半导体公司最新推出的时钟芯片，采用CMOS 技术制成，把时钟芯片所需的晶振和外部锂电池相关电路集于芯片内部。采用 DS12887 芯片设计的时钟电路勿需任何外围电路并具有良好的微机接口。DS12887 芯片具有微功耗、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠等优点，可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟场合中。这里我们将 DS12887 的数据线与单片机的 P0 口相连，将其片选线与 P2.0 相连，这样便可通过 R0 或 R1 寄存器实现时钟芯片与单片机的数据传输。注意在 DS12887 的 RES
6、ET 端应连接上电复位电路，因为只有当该脚保持低电平时间大于 200ms，DS12887 才能有效工作。DS12887的 IRQ端脚为其中断信号输出口，低电平有效，可作微处理的中断输入。没有中断条件满足时，IRQ 处于高阻态。IRQ 线是漏极开路输入，要求外接上接电阻。时钟芯片的有多种中断处理方式，例如周期中断，闹钟中断，更新中断等，这里我们利用它的更新中断，即时间每过 1秒中，DS12887的更新中断便会从 IRQ端输出，而 IRQ引脚则与单片机的 INT1中断相连，这样每当 DS12887发出时间上的- 3 - 多功能自行车测速仪中断请求单片机便可从它的 INT1 中断得知，随之立刻进入中
7、断子程序，在这个中断程序中对光电传感器所发出的脉冲信号进行计数处理，这样就可以得到速度以及里程等所要测量的量。由于在测速系统中时间的测定非常重要，因此 DS12887 可以说是本设计的核心部件，它的使用好坏直接影响着最终测量的精确度，所以在调试时务必细心，尽量在熟悉 DS12887的各种功能后在开始编程。2、 温度传感器 DS1820DSl820数字温度计提供9位(二进制)温度读数指示器件的温度信息经过单线接口送入 DSl820 或从DSl820 送出因此从主机 CPU 到 DSl820 仅需一条线(和地线)DSl820 的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源因为每一个 DSl820 在出
8、厂时已经给定了唯一的序号因此任意多个 DSl820 可以存放在同一条单线总线上这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件 DSl820 的测量范围从-55 到+125 增量值为 0.5可在 l s(典型值)内把温度变换成数字。由于 DS1820 采用单总线结构因此外围电路非常简单，通过一上拉电阻 R5 即可与单片机相连。这里我们将 DS1820的数据引脚 DQ 与单片机的 T0 口（即 P3.4）相连，通过这条数据线接收温度测量值。虽然 DS1820 的外围电路十分简单，但是凡事哪能完美，可以- 4 - 多功能自行车测速仪说这是以繁杂的编程换来的。DS1820 以其严格而繁难的时序要求著称。因为它
9、只有一根数据线，即数据与命令字都要在同一条线上传输，所以 DS1820 制定了严格的时序，大家在使用时务必严格按照说明书上的要求对其进行操作，否则时序要是不正确，DS1820 就罢工。笔者在调试的时候大部分时间都花在了调试 DS1820 上。通过切身的体会，我觉的最好变一到两个通用的延时子程序，在 DS1820 的编程中就可以直接调用延时程序，以保证时序的准确。3、EE-SX671 型光电传感器EE-SX671 型光电传感器是欧姆龙公司所生产的光电开关型传感器。其四个引脚中我们只需用其中的三个：电源端，接地端以及信号输出端。在车子行驶过程中，车轮带动码盘旋转，由于码盘上刻有等分的孔，在连续的透
10、光与挡光过程中，该传感器便连续输出标准的脉冲信号。由电路图可知，将传感器的输出信号经过光耦接到单片机的 T1 口，再设定 T1 为计数器工作方式，这样就可以对所接收到的脉冲进行计数，进而计算出速度里程等。注意一定要将光电传感器的输出信号调好，使其成为标准的脉冲信号，这样 T1 计数器才能正常的工作。再调试的时候可先不接入 EE-SX671，可先用信号发生器产生所需要的脉冲信号来进行模拟，待全部调试好后再接入 EE-SX671。在使用- 5 - 多功能自行车测速仪EE-SX671 之前最好用示波器看一下输出波形是否规整达到要求。一般情况下，输出的就是标准的脉冲信号，如果发现有点偏差可通过外连调理
11、电路将其整理一番。而且最好用电压表的交流档打一下，看一下峰值，是否达到 T1 口的电平识别范围。EE-SX671 最后要安装到车上，所以事先最好准备一个易弯曲的铁片用螺母将其与 EE-SX671 连接然后在固定于车上，这样可以保证在车子行驶过程中不发生晃动。4、 液晶显示由于现在的液晶模块应用已经十分广泛，其使用方法大同小异，所以笔者不准备祥加介绍。大家可根据自己的熟悉程度自行选择显示器件。如果对于液晶不熟悉，完全可以使用数码管作为显示媒介。这里我把自己的液晶显示界面给大家看一下开机画面5、 电源- 6 - 多功能自行车测速仪这里我们采用 9V 的电池供电，用 LM7805 进行稳压处理，将
12、9V稳降到 5V 以供单片机以及各芯片使用。有条件的可以购买电源模块为系统供电。经测试 9V 电池完全可以满足实际需要。6、与微机通信笔者在设计该仪器时，想将所测得的数据传送到电脑中，再用高级语言对数据进行处理，比如速度，在绘制出速度曲线，这样对于教练或是广大自行车爱好者来说，就可以很清晰地看到自己在训练过程中的情况。这里笔者采用大家熟知的串口通讯方式，采用 MAX232 作为电平转换芯片。相信大家已经很熟悉了，笔者就不赘述了。四、MCU 软件设计这里采用汇编语言进行编程，软件的任务量比较大，涉及到计速算法，具体会在附录的源程序中详细说明，这里不多述了。五、上位机软件 bike V1.0设计在
13、用高级语言处理上，笔者采用 VB 捆绑数据库将采集得数据转存入数据库中，这样就可以保存每一次的训练数据，以备日后查用。后来索性就编了一个小软件，除了上述功能外，还增加了一些对于自行车运动的常识和知识。用串口线将测速仪与电脑连接后，即可进行数据的传输。在 PC机上即可进行数据的接收处理，并可以转存入数据库。- 7 - 多功能自行车测速仪传输参数设定自行车知识介绍数据库软件主界面数据曲线的绘制- 8 - 多功能自行车测速仪六、作品实物及测试产品实物图串口通信液晶对比度调节液晶背景灯总体效果图【1】电源接口复 位总开关总体效果图【2】- 9 - 多功能自行车测速仪本作品采用 9V 电池供电，使用时务
14、必保证电池电量充足，将电池按要求接到系统电源接口处。拨动开关，使系统工作，将出现如下开机画面：开机画面待系统自检 4 秒后便进入系统主菜单，如前图所示。共有四大功能模块：1 测速模式：系统的主工作界面，进行速度及相关量的检测2 数据传输：将所记录的数据传入 PC 机，再由配套软件bike v1.0 进行处理，包括绘制曲线及转存入数据库3 其它功能：可以进行时间设定及查看版本信息4 退出系统：使系统进入节能休眠模式- 10 - 多功能自行车测速仪各功能模块详细测试说明【注】为方便叙述，将产品的功能按键从左自右依次定义为号键、号键、号键、号键。（一）在主菜单下按号键（SET）即进入，出现如下子菜单：车型选择在此子菜单下先进行车型的选择，您可以选择 26 型和 275 型两钟目前最常见的车型进行测量按号键可以返回主菜单如按号键即
