基于单片机的自行车里程表设计论文附程序
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
自行车里程表
设计论文
【摘要】以AT89S52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。
【关键词】单片机LCD干簧管累计里程速度
【作品要求】
设计一个可以适用自行车的轻便、省电、全天候野外使用的自行车里程表。(1)基计要求
总里程〈999.99km;
可以轮流显示或选择显示(用十进制数):
里程——当前行驶里程;
速度——当前平均速度km/h;
最大速度——本次行驶中的最大速度;
时间——当前行驶累计时间,时、分、秒;
电源不高于5V,体积小、结构可靠,便于安装及使用。
(2)发挥部分
可以显示最大加速度;用可编程器件实现;用单片机实现
【方案设计与讨论】
1.速度测量原理
测量自行车的速度的原理有两种:
1)测量一定时间间隔t1里自行车车轮转过的圈数qs。假设车轮周长为tc,
则速度V=tc*qs/t1
2)测量自行车车轮转过一圈的时间t2,则速度V=tc/t2
本里程表是根据原理2计算速度的。
2.传感器的选择
1)红外对管。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
杂和容易受外来光线、灰尘等的影响。
2)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。
3)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,缺点是比较脆弱和不够稳定。
本里程表选用干簧管作为传感器。给干簧管套上废弃笔杆,可克服其脆弱的缺点;软件防抖可克服其不够稳定的缺点。
3.显示模块的选择
1)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,亮度太低,在阳光下几乎看不见显示内容,失去使用价值。
2)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。
3)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。
【功能描述】
以AT89S52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,包括当前行驶累计时间、当前行驶累计里程(m/km自动调整)、当前速度(km/h)、最大速度(km/h)、平均速度(km/h)、加速度(m/s2)、当前时间等,各参数分屏显示。可更改自行车轮胎直径,适应不同的自行车,通用性好。本里程表具有时钟功能,不安装在自行车上时也可作为时钟使用,实用性高。
【操作说明】
里程表板面如上图所示,包括电源2pin排针、干簧管3pin排针、液晶显示器、液晶背光开关、电源开关、电源LED指示灯、功能按钮SW1-SW5、Reset 按钮。
接通电源或按Reset后,显示欢迎画面:
DigitalBikeMeter
Welcome….
2秒后进入时钟设置画面:
Set Time
00:00:00
按SW1-SW3调整时钟后,按SW4确认。
接着进入自行车轮胎半径设置画面:
Set Bike Tire L=
55cm
默认设置为55cm,对应22英寸自行车轮胎半径。
按SW1、SW2调整轮胎直径后,按SW4确认,里程表开始工作。
各项参数分成四屏选择显示,按动SW5(Disp)按以下次序进行切换:
【结构框图】
系统由干簧管、设置选择模块、显示模块、蜂鸣器模块、供电模块和单片机小系统构成。由设置选择模块选择显示模式后,单片机实时采集、处理后显示。
【具体硬件电路及工作原理】
S::
当前行驶累计里程(单位自动调整) S<1000m,格式xxx.x m, S>1000m,格式xxx.xx km ) Time :当前行驶累计时间
V: 当前速度(km/h ) Vm: 最大速度(km/h )
Va: 平均速度(km/h ) a: 加速度(m/s2)
Time Now 当前时间
里程、速度、加速度等都是由干簧管测量。已知自行车轮胎的直径tl,轮子每转动一圈,安装在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qs加1。两个相邻的下降沿信号的时间由单片机定时器1计时(设为ssj),那么计算累计里程S和当前速度V的公式为:
S=tl*3.14*qs V=tl*3.14/ssj
若速度大于28.8km/h(8m/s)则P2.4输出低电平,蜂鸣器报警,提示速度过大。处理速度数据时同时刷新最大速度及计算Vm、平均速度Va、加速度a。
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。
【相关元器件及其简介】