1、键入文字 14 基于单片机的基于单片机的自行车里程速度表自行车里程速度表 摘摘 要：要： 本设计采用简单、可靠的霍尔元件传感器和 AT89C2051 单片机系统实现了 自行车里程、速度、时间的实时测量，测得的数据由 LED 数码管显示，切换显示时采用蜂 鸣器提示，本设计外围电路简单，元件少，体积小，超速时采用光、语音报警提示。 关键词：关键词： 单片机；单片机；LEDLED 数码管显示器；自行车；里程；速度数码管显示器；自行车；里程；速度 1.引引 言言 近年来，随着人们生活水平的不断提高，各种变速自行车，赛车等高档自 行车正在步入每个普通家庭，骑自行车郊游、旅行或体育锻炼已经成为许多人 所喜
2、爱的一项活动。这时人们往往希望了解一下自行车的行使速度，以便估算 出到达目的地的大概时间，决策其后的行动计划，如果利用速度传感器，固然 可以获得较高精度的自行车速度，但是价格比较昂贵，人们难以接受。随着电 子技术的广泛应用，传统仪表逐渐被以微处理器为核心的电子控制数字仪表所 取代。于是具有价格低廉，结构简单、安装方便、可靠性到等特点的数字式自 行车速度里程表的问世，将给喜欢骑自行车的旅游者带来佳音。 本设计采用了MCS-51系列单片机设计一种体积小、操作简单的便携式自行 车里程速度表，它能自动地显示当前自行车行走的距离及运行的速度和总时 间，本设计还带有超速声光报警提示、切换显示时蜂鸣提示，当
3、行走每十公里 的整数倍的路程时，蜂鸣器提示等功能，能给骑车人带来很大的方便。 传统的速度里程表的功能有两个： 一是用指针指示车辆行驶的瞬时车速，二是用机械计数器记录车辆行驶的 累计里程。用软轴驱动的传统车速里程表存在着很多的缺陷，因为软轴在高速 旋转时，由于受钢丝交变应力极限的限制而容易断裂，同时，软轴布置过长会 出现形变过大或运动迟滞等现象，而且，对于不同的车型，转速里程表的安装 位置也会受到软轴长度及弯曲度的限制。 键入文字 15 2.2.方案的论证方案的论证 2 2.1.1 课题分析课题分析 新生事物不会因传统的存在而停止它前进的步伐，电子数码科技今天已渗 透到工业，农业，民用的产品的点
4、点滴滴。新概念汽车里程表直接用数字显示 速度、里程，另外还有时间显示和温度测量以及超速报警。不只是为达到目 的，更是为了享受驾驶的快感。 本设计是一个十分实用的设计。像这种电子计程表是一定会在实际应用之 中有它的用武之地，市场前景十分广阔。 其设计的具体功能要求是： 1.实现速度的测量（单位：米/秒）； 2.具有测量行程的功能（单位：米）； 3.速度过快的警告功能*； 4.LCD 显示。 要达到课题要求其难点在于： 1.用霍尔元件数据采集的具体安装和实现效果。 2.单片机对里程和速度的计算，液晶输出的中断与数据采集造成里程和速 度的误差 2.2 2.2 测量传感器模块设计测量传感器模块设计方案
5、方案 方案一： 利用红外线传感器（红外对管），检出自行车前轮车条这一速度的特征参 量，将其转变为计数脉冲采用 红外光电传感器,进行非接触式检测。当有物体挡在红外光电发光二极管 和高灵敏度的光电晶体管之间时,传感器将会输出一个低电平,而当没有物体挡 在中间时则输出为高电平,从而形成一个脉冲。 方案二： 利用编码器对车轮的圈数进行测量。将旋转编码器安装在车轴上，这样每 当车轮转过一定的距离编码器就会发出一个脉冲。利用脉冲数对里程进行测 量。采用 红外光电传感器,进行非接触式检测。当有物体挡在红外光电发光二极管 和高灵敏度的光电晶体管之间时,传感器将会输出一个低电平,而当没有物体挡 在中间时则输出为
6、高电平,从而形成一个脉冲。 方案三 利用霍尔型非接触式转速传感器对里程进行测量。将霍尔元件安装在车前 叉的一侧，在轮圈侧面贴一个磁片。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，单片机根据脉冲数计算里程。 光敏电阻对光特别敏感，当白天行驶时，外界光源将导致光敏电阻发出错 误信号；光敏电阻对环境的要求相当高，如果光敏电阻或发光二极管被泥沙或 灰尘所覆盖，光敏电阻就不能再进行准确测量；在雾天和雨天光敏电阻的测量 的效果也不好。而编码器必须安装在车轴上，安装较为复杂，这样就会给用户 带来很多不便。霍尔元件不但不受天气的影响，即使被泥沙或灰尘覆盖对测量 也不会有影响。而且安装方便，不受光线、泥水等因素影响的优点。 故本设计采用方案三。 键入文字 16 3 3. .系统硬件电路的分析系统硬件电路的分析与设计与设计 3.3.1 1 总体思路：总体思路： 假定轮圈的周长为 L，在轮圈上安装 m 个永久磁铁，则测得的里程值最大 误差为 L/m。经综合分析，本设计中取 m=1。当轮子每转一
