1、 第第 1 1 页页 自行车里程表电路设计自行车里程表电路设计 摘要：介绍了自行车里程表研究的意义，提出了自行车里程表的设计方案，详细阐述了采 用 STC89C52、霍尔传感器、LED 数码管等设计制作自行车里程表的过程。 关键词：里程表；单片机；霍尔传感器；LED 数码管 1 引言 自行车由于本身低碳环保及方便等优点，成为居民喜爱的交通、健身工具。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，它能计算出里程数,使运动者运动适量,达到健康运动与代 步的最佳效果。现在汽车上都装载有里程表，但是由于成本昂贵，不太适合应用在自行
2、车 上。本里程表的设计具有结构简单，成本低廉，显示清晰，稳定可靠等优点，并且可进行 扩充。 2 设计要求 （1）以单片机为控制核心，采用霍尔传感器检测自行车轮胎的运转情况，通过抗干 扰处理和计算后，由数码管显示自行车的里程； （2）总里程999.9Km； （3）可扩展显示自行车速度。 3 方案论证 3.1 方案 1 （1）利用霍尔传感器产生里程数的脉冲信号； （2）利用单片机自带的计数器 T1 对霍尔传感器脉冲信号进行计数； （3）对数据进行处理，用 LED 显示里程数。 实现：利用软件编程，对数据进行处理得到需要的数值。 最终实现目标：自行车里程显示功能。整个设计过程包括硬件电路的搭建，软件
3、的编 程，系统的调试，调试通过后，固化程序，脱离开发系统运行。 3.2 方案 2 总体思路与方案 1 一致，依然利用单片机自带的计数器对霍尔传感器产生里程数的脉 冲信号进行计数，但是数据显示模块采用 LCD 显示，更能清晰的显示里程数。 3.3 方案比较 本设计采用方案 1，数码管低功耗，容易控制，占用 CPU 资源少，价格比较便宜，比 较实用。 4 硬件设计 4.1 框图 本系统是由数据采集，单片机控制系统，数据存储 3 部分构成。其中数据的采集是由 霍尔传感器来完成的，它的输出是矩形脉冲，经过 RC 滤波后就向单片机系统提供转速信 号。其中关键的处理由单片机系统来完成，单片机将对 INT0
4、 脚的接收的信号进行计数， 信号由显示部分送 LED 进行显示，显示当前的行驶里程情况。在本次行驶过后数据存入 EEPROM 中，以便下次行驶时在其基础上继续计数送出显示总共的里程数，到记忆的目的。 以上所述就是整个系统的总体设计思想。 利用霍尔元件对里程进行测量，将霍尔元件安装在车前叉的一侧，在车圈侧面贴一个 磁片，当磁片经过霍尔元件时，霍尔元件输出端的电压发生变化产生脉冲，单片机根据脉 冲数来计算里程。该设计能实时地将所测的累计里程数显示出来，信号送入单片机前应对 第第 2 2 页页 其进行放大整形，然后通过单片机计算出里程，再将所得的数据存储到数据存储器，并由 LED 显示模块交替显示所
5、测里程。本设计的里程数的算法是一种大概的算法（假设在一定 时间内自行车是匀速行进） 。原理框图如图 1 所示。 4.2 电路原理图和电路原理 本设计所用的霍尔传感器是一块集成芯片，它结合了采样和放大功能于一体。首先我 们把磁钢放在自行车的转轴上， 而霍尔元件就放在与其水平的转轴上， 当我们完成安装后， 转动自行车的转轴，磁钢也就跟着一起转动，从而使霍尔传感器周围的磁场发生变化，这 种变化将会导致霍尔电压变化从而产生一个方波，再通过其内部的整形和放大，产生出一 个适合外部电路的脉冲电压。假定轮圈的周长为 L，在轮圈上安装 1 个磁铁，则测得的里 程值最大误差为 L。当轮子每转一圈，通过开关型霍尔
6、元件传感器采集到一个脉冲信号， 并从引脚 P3.2 口中断 0 端输入，传感器每获取一个脉冲信号即对系统提供一次计数中断， 每次中断代表车轮转动一圈，中断数 n 轮圈的周长 L 的乘积即为里程值。电路原理如图 2 所示。 STC89C52 传 感 器 显示电路 数 据 储 存 EEPROM 图图 1 1 原理框图原理框图 第第 3 3 页页 图图 2 2 电路原理图电路原理图 5 软件设计 5.1 软件编程实现 5.1.1 系统软件框图 本系统软件采用模块化设计方法， 整个系统由初始化模块、 里程计算模块、 数据转 BCD 码模块、里程显示模块、数据存储、读取模块、定时器中断服务模块以及其他功能模块组 成，如图 3 所示。 初始化 模块 里 程 显 示 模 块 E E P R O M 数 据 读 出 模 块 中 断 服 务 模 块 图图 3 3 系统软件框图系统软件框图 第第 4 4 页页 5.1.2 总体程序设计 自行车里程表的软件设计包括上电初始化程序、中断子程序、里程调用子程序、LED 显示子程序、延时子程序等部分，下面将分析其主要部分。 在主程序模块
