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1、基于单片机的自行车速度及里程表的设计摘 要:随着自行车行业和电子技术的发展,自行车里程速度计技术也在不断进步和提高,用户对自行车里程速度计的要求也越来越高,因此设计了自行车里程速度计。本文主要研究了以单片机为基础的自行车里程速度器的设计。采用STC89C52单片机为主要控制芯片,运用自行车车轮上的传感器进行计数,通过一定时间间隔对信号的采集,结合自行车本身车轮参数,经过单片机对采集信号进行分析计算,最终在液晶显示器LCD上显示车辆行驶的里程和速度,同时运用其他按键分别自行车单里程计数,瞬时速度、最大速度和平均速度显示以及超速报警。该设计重点阐述了系统的工作原理、硬件构成、各部分的主要功能以及软
2、件的结构和实现。1 引言我国是自行车大国,随着人们生活水平的不断提高,自行车已经不仅仅是运输、代步的工具,其辅助功能也变得越来越重要。因此,人们希望自行车的娱乐、休闲、锻炼的功能越来越多,能带来大家更多的健康与快乐。在这个背景下,自行车里程表作为自行车的一大辅助工具迅速发展起来.科学、美观、合理设计自行车里程表有一定的实用价值.它能合理计算出速度及公里数,使运动者运动适量,达到健康运动与代步的最佳效果。随着自行车里程表的发展,其功能也逐渐从单一的里程显示发展到速度、时间显示,甚至有的还具有测量骑车人的心跳、显示骑车人热量消耗等功能,让人能清楚地知道当前的速度、时间、里程等物理量。如佛山高明华劲
3、电子公司的自行车里程表MS-601,能动态显示行驶里程、骑车时间、实时车速等。2 工作原理此设计的优点在于我们能够随时随地的读出速度与里程数,主要是将输到单片机中的传感器信号的频率实时的测出来,但是因为信号的衰减性、干扰等的影响,在单片机接受信号以前要对信号放大并矫形,然后再经过单片机可以得到速度和里程,最好把这些数据存储到相应的存储器,并由液晶1602显示出所测的速度与里程。设计时,应综合的思考测量的准确度与系统的反应时间。在本设计中速度是通过测脉冲的频率而算出来的,所以有比较高的准确度。在计算里程的时候我们往往要假设自行车是处于理想状态当中的。而实际中,误差往往不会超过数米,而整个里程往往
4、都有几千米,所以误差很小。但是为了能随时的读出数据,系统的所有模块都运用了快捷的算法。另外,还要力所能及的让其他的子模块在编程时具有通用性以及高效性。本设计的所有数据都用液晶1602显示。3 电源电路如图1所示。外部由12V经7805降压芯片提供电源,给霍尔传感器和单片机系统供电。由于电流可达数值较高,且允许时间较长,所以三极管选用功率高的。二极管用于控制电流大小,避免电流过大烧坏元件。当然,实验设计工程中为了简便,我们直接由一个12V的电源经78M05稳压后得到+5V电压给单片机系统和霍尔传感器稳定供电。4 液晶1602显示电路图2为液晶1692显示原理图,液晶显示的原理是利用液晶的物理特性
5、,通过电压对其显示区域进行控制,有电就有显示,这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点,目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。5 系统结构图3为系统结构图,改系统由霍尔传感器、液晶1602显示部分、电源电路部分和单片机构成。单片机可以实时采集、处理显示。具体硬件电路及工作原理:里程、速度等都是由霍尔传感器测量。已知自行车轮胎的直径D,轮子每转动一圈,咱装到车轮辐条上的磁钢接近干簧管一次,干簧管闭合,送一个下降沿信号给单片机的外部中断0,产生一次中断,圈数n加1.两个相邻的下降沿脉冲信号的时间由单片机定
6、时器1计算(设为t),那么计算单程累计里程S和当前速度V的公式为:S=D*n V=D*/t处理各项数据时同时计算刷新并显示数据。单片机定时器0定时时间为50ms,每20次刷新系统时钟及计算累计行驶时间。6 结论该课题的主要任务是开发一个以MCS-52单片机为核心的自行车的速度里程表。本设计主要分为硬件部分和软件部分,硬件部分着重考虑硬件电路的简单使用性,所以尽可能简化硬件电路,节省线路板的空间,达到硬件电路最优化设计。软件采用C程序语言编写,采用模块化设计思想,程序可读性强。通过仿真、实验验证了系统的可行,达到设计要求的指标,实现对自行车里程/速度的计算功能,并用1602液晶显示,里程与速度分
7、别根据以下公式求得:里程=脉冲总数轮子周长速度=1s内的路程/1ms1000此公式将显示出里程值和速度值,。当车轮转的一圈,小磁铁绕过霍尔元件时,霍尔元件输出一个脉冲,根据车轮周长计算出里程数。显示速度时,LED会根据转速显示不同的速度值。当速度超过一定数值时,将启动报警系统。参考文献1 张怀强,周通. 基于单片机与霍尔传感器的自行车速度与里程表的设计2006, 3(4): 61-64.2 吴敏.一种基于单片机的速度测量系统M.北京:北京航空航天大学出版社,2009.3 张友德. 单片微型机原理、应用与实验M.上海: 复旦大学出版社 ,2005.4 张志良. 单片机原理及控制技术(第2版).北京:机械工业出版社, 2005.5 余永?. MCS-51系列单片机实用接口技术M.北京:北京航空航天大学出版, 1993.唐志将,邵阳学院信息工程系电子科学与技术专业学生通讯(指导老师)彭森,邵阳学院信息工程系教师