1、 - 1 - 基于单片机的基于单片机的 自行车里程表自行车里程表、测速仪、测速仪 单片机大作业单片机大作业 目目 录录 摘要 第一章 系统设计 1.1 设计任务和要求 1.1.1 设计任务 1.1.2 基本要求 1.2 总体设计方案 1.2.1 系统总体设计思路 1.2.2 方案设计与讨论 1.3 功能描述 1.4 操作说明 1.5 结构框图 1.6 原理说明 第二章 硬件设计 2.1 硬件电路 2.2 主要元件介绍 第三章 软件设计 3.1 系统主程序流程图 - 2 - 3.2 仿真截图 3.3 源程序代码 基于基于 80C51 单片机的单片机的 自行车里程表自行车里程表、测速仪、测速仪 摘
2、摘 要要： 本文介绍了一种基于单片机控制的简易自动自行车速度以及里程计算系 统，包括自行车里程表的硬件构成，软件逻辑以及程序代码。该里程测速系统以 AT89C51 作为系统控制核心，采用光电传感器来检测信号，通过一定时间间隔 内对信号的采集，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 LCD 以及 LED 上显示车辆行驶里程、平均速度和瞬时速度，并且具 有超速报警功能。 关键词关键词：自行车测速；单片机；光电传感器，LCD/LED 显示 一、系统设计 1.1 设计任务和要求 1.1.1 设计任务 设计一个自行车里程表、测速仪，可以将自行车一段时间内的行驶里程，瞬 时速度
3、，平均速度在 LCD 上显示出来，有一个能用 LCD 显示的腕式自行车里程显 示器，传感器采用霍尔元器件，安装在自行车的车轮上； 1.1.2 基本要求 能实时显示当前的车速和行驶里程； 能去除或保留原先的里程数； 电池供电。 1.2 总体设计方案 1.2.1 系统总体设计思路 本系统实现自行车运行过程中对行驶里程、当前瞬时速度、平均速度进行测量和 显示。总体设计思路如图 1 所示。系统包括控制器模块、信号检测采集模块、显 示模块、电源模块四部分。 - 3 - 系统工作时，传感器采集到信号（用按键代表脉冲、或者用频率输入代表信 号输入） 传输给单片机， 单片机计数器统计脉冲个数， 定时器记录相应
4、时间长度， 经过运算，将行驶里程、平均速度送给 LCD 显示，当前（瞬时）速度送给 7 段数 码管显示。 1.2.2 方案设计与讨论 速度测量原理 测量自行车的速度的原理有两种： 测量一定时间间隔 t 里自行车车轮转过的圈数 q。假设车轮周长为 c，则速 度 V=c*q/t 测量自行车车轮转过一圈的时间 t，则速度 V=c/t 本里程表是根据第 一个原理计算速度的。 传感器的选择 红外光电传感器。 把红外对管分别安装在自行车车轮的两侧， 当车轮转动时， 辐条会阻挡红外对管的光路， 接收管输出低电平， 单片机根据此信号可计算里程、 速度等。 红外对管的优点是测量精度高， 缺点是安装比较复杂和容易
5、受外来光线、 灰尘等的影响。 开关型霍尔传感器。 霍尔传感器是利用霍尔效应把磁输入信号转换成电信号 的器件。把开关型霍尔传感器安装在自行车贴近车轮的支架上，磁钢安装在辐条 上，当磁钢靠近霍尔传感器的时候，传感器输出一个无抖动的低电平，单片机根 据此信号可计算里程、速度等。霍尔传感器的优点是稳定和安装简易，缺点是成 本较高。 干簧管。干簧管是一种磁敏的有触点无源电子开关元件，应用在里程表上的 原理与开关型霍尔传感器类似，把干簧管安装在自行车贴近车轮的支架上，磁钢 安装在辐条上，当磁钢靠近霍尔传感器的时候，干簧管闭合，单片机根据此信号 可计算里程、速度等。干簧管的优点是成本低廉和安装简易，缺点是比
6、较脆弱和 不够稳定。 本里程表选用开关型霍尔传感器，稳定、安装简易。 显示模块的选择 动态扫描 LED 数码管显示。里程表的显示内容以数字为主，利用 LED 数码管 可基本满足使用要求，且成本较低。但是用动态扫描的方式驱动数码管，亮度太 电源模块 控制器模块 信号输入模块 显示模块 - 4 - 低，在阳光下几乎看不见显示内容，失去使用价值。 串行静态 LED 数码管显示。把单片机的串行口设置为方式 0（同步移位寄存 器） ，输出显示信息，可实现 LED 数码管的静态显示，其亮度令人满意。但由于 要使用 74HC164/74LS164 串并转换芯片驱动 LED 数码管，因此会带来体积大、成 本高、功耗高等的缺点。 LCD 液晶显示模块。液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特 点，现在字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件 了。 本里程表使用 1602 LCD 作为显示模块。外加四个七段管 LED 用来显示 5 秒内的 当前速度（近似瞬时速度） 【功能描述】 以 AT89C51 型单片机为核心，实时测量并显示自行车行驶过程中的各项参 数，包括当前行
