自行车里程速度计软件

题目：自行车里程和速度计的设计（软件部分）

一、选题的依据及课题的意义

在科技日益发达的当今社会，新型技术不断被研发并辐射到社会的实际运用中去，随着人们环境意识的不断增强，人们都在寻着能够省时省力节能的新型代步工具！都在为共创和谐的节约型社会而努力！

据全国市场需求调查,有高达76%的市民将电动自行车作为代步交通工具。对于普通工薪阶层而言,汽车好卖却难养,动辄成百上千的养护费用，上班路途相对遥远,自行车既浪费时间又浪费体力，公交出行不灵活又有时间限制且拥挤,而电动自行车正好弥补了这一切，其出行自如，轻巧灵便，费用低廉，安全便捷的性能被广大消费者所看好！又可大大提高通行率,告别堵车带来的烦恼，其续航力也可满足人们的日常所需。

随着居民生活水平的不断提高，自行车的使用不仅仅再是普通的代步工具，而逐渐成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选工具。行驶途中，若是时间充足，可以当做普通自行车骑行锻炼身体，时间紧急可以电驱动行驶来节省时间。随着时间的推移，原始简单的电动自行车已不再满足人们的心里，人们都希望完善自行车的功用，以给人们带来更多的方便。自行车里程速度表作为自行车的一大辅助工具也正是随着这个趋势而迅速发展的，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。

如今的自行车（电动自行车）大都没有里程表，即使有基本也都是机械表，读起来不够直观，作为一个全新的应用领域, 简单明了、经济实惠的电子里程表/速度计将会取代现有的机械表。

二、研究概况及发展趋势综述

在过去一直以来，市场上的自行车里程表功能大多设计简单且价格昂贵，不能够给使用者带来更方便、快捷的信息，这种自行车里程计数表最大的缺点就是功能简单，价格昂贵，使用不方便。

而现在随着自行车里程速度表作为自行车的一大辅助工具的发展,其功能逐渐完善了里程显示，并且发展到了速度、时间显示，甚至有的还会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、里程等物理量以及相关人体数据，使人的锻炼达到最佳效果。

将来里程表的设计可以具有结构简单，成本低廉，显示清晰，稳定可靠等优点。并且可以进行扩充，扩展出其他各加实用的功能，让使用者更加方便、快捷的了解现在所处的情况。

三、研究内容及系统方案

设计制作一个自行车里程和速度计，能自动显示自行车行驶的总里程与行车速度，具有超速提醒功能，里程数据自动记忆，也可应用于电动自行车、摩托车、汽车等机动车。

通过软件控制单片机的功能是单片机的主要特点和优点，程序的设计要考虑合理性和可读性，遵循模块化设计的原则，采用自顶向下的设计方法。模块化设计使程序的可读性好、修改及完善方便。

方案选择

方案一：基于单片机与光电传感器的电动自行车速度与里程表

整个系统由初始化模块、频率测量模块、速度，里程计算模块、数据转ＢＣＤ码模块、速度显示模块、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。

系统软件总体流程图如下图所示。

本设计以AT89C2051为核心，通过光光电传感器来检测自行车的运转情况进而实现自行车的速度，里程的计算及里程的累计，存储，最后用6位的LED能直观的将速度与里程显示给用户，并且在速度高于一定的值时可自动向用户报警，从而达到智能速度里

程表。

方案二：基于单片机与霍尔传感器的电动自行车速度与里程表

通过软件控制单片机的功能是单片机的主要特点和优点，程序的设计要考虑合理性和可读性，遵循模块化设计的原则，采用自顶向下的设计方法。模块化设计使程序的可读性好、修改及完善方便。

软件设计包括主程序、行车过程中里程和速度计算子程序、延时子程序、中断服务子程序、显示子程序等等。

中断子程序是将传感器产生的信号接入外部中断0，将经过74LS74分频后的信号接入外部中断1，利用中断和定时器对分别对里程进行累加、每转一周的时间进行测量。

数据处理子程序是将进入单片机的脉冲信号与实际要显示值之间有一定的对应关系，经过软件编程显示所需要的值。

显示子程序是将数据处理的结果送显示器显示。

系统软件总体流程图如下图所示。

初始化

P3.0=1?

计算里程显示里程

计算速度

显示速度N

开始

方案一和方案二的比较

光电元件对光特别敏感，当白天行驶时，外界光源将导致光电元件发出错误信号; 光电元件对环境的要求相当高，如果光电元件被泥沙或灰尘所覆盖，光敏电阻就不能再进行工作;在雾天和雨天光敏电阻的工作的效果也不好。而编码器必须安装在车轴上，这样安装就会给用户带来很多不便。霍尔元件不受天气的影响，即便被泥沙或灰尘覆盖对工作也不会有任何影响。由霍尔元件加整形电路构成的霍尔开关系统，具有输出响应快，数字脉冲性能好，安装方便，性能可靠，不受光线、泥水等因素影响，价格便宜等优点。

霍尔器件具有许多优点, 它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高(可达 1MHz) ，耐震动，不怕灰尘，油污，水汽及烟雾等的污染或腐蚀。霍尔线性器件的精度高，线性度好，霍尔开关器件无触点，无磨损，输出波形清晰，无抖动，无回跳，位置重复精度高。取用各种补偿和保护措施的霍尔器件工作温度范围宽，可达-55℃～150℃。

故本设计采用方案二。

在主程序模块中，需要完成对各接口芯片的初始化、自行车里程和速度的初始化、中断向量的设计以及开中断、循环等待等工作。另外，在主程序模块中还需要设置启动/清除标志寄存器、里程寄存器、速度寄存器，并对它们进行初始化。然后主程序将根据各标志寄存器的内容，分别完成启动、清除、计程和计速等不同的操作。

P1.0和P1.1口分别用于显示里程状态和速度状态。P1.2、P1.3、P1.6和P1.7口分别用于设置轮圈的大小，低电平有效。P3.0是用于里程和速度切换的，低电平为显示速度，高电平为显示里程。中断0用于对轮子圈数的计数输入，轮子每转一圈，霍尔传感器输出一个低电平脉冲。将根据里程寄存器中的内容计算和判断出行驶里程数。中断1用于控制定时器T1的启/停，当输入为0时关闭定时器。此控制信号是将轮子圈数的计数经二分频后形成。这样，每次定时器T1的开启时间刚好为转一圈的时间，根据轮子的周长就可以计算出自行车的速度。其程序流程如下图所示。