基于单片机的多功能自行车里程表的设计设计

基于单片机的多功能自行车里程表的设计设计

基于单片机的多功能自行车里程表的设计

摘要

本文设计了一种基于霍尔元件的自行车的速度和里程测量系统。以AT89C52单片机为核心，A44E霍尔传感器测转数，从而实现对自行车里程、速度的测量统计，采用AT24C02实现在系统掉电的时候保存里程信息，并可以将自行车的里程和速度的物理量用LED显示出来。硬件部分是利用霍尔元件将自行车每转一圈的脉冲数传入单片机系统，然后单片机系统将信号经过处理送往显示装置；软件部分用汇编语言进行编程，采用模块化设计思想。

关键词：速度；里程；霍尔元件；AT89C52单片机

Abstract

I am based on the design of a Holzer element to the bicycle's speed and mileage measurement system in this thesis. The main content is take AT89C52 single chip as the core, A44E Holzer sensor in measuring speed, thus realizing the bicycle mileage and speed measurement statistics, the use of AT24C02 realize in save mileage information when the system power off, and can be displaying the bicycle mileage and speed of the physical quantity in the LED. The hardware part of the Holzer element will take the pulse number of every turn to bike transfer to SCM system, then SCM system will signal is processed to display device; use the assembly language programming in the software part,啊pplication the idea of modularization.

Keywords: Speed; course; Holzerelement; AT89C52 SCM

目录

第一章前言.................................................................................................................... １1.1课题背景.................................................................................................................. １1.2课题设计的任务和要求.......................................................................................... １1.3课题设计的内容...................................................................................................... １第二章自行车里程表的总体设计方案.. (2)

2.1霍尔传感器 (2)

2.2设计思路 (2)

2.3硬件设计 (2)

2.4软件设计 (3)

第三章自行车里程表的电路设计 (5)

3.1测量系统 (5)

3.2数据处理系统 (6)

3.3时钟电路的设计 (8)

3.4显示电路设计 (8)

第四章软件部分设计 (9)

4.1系统总程序设计 (9)

4.2数据处理程序设计 (9)

第五章总结 (11)

参考文献 (12)

附表 (13)

第一章前言

1.1 课题背景

自行车是一种普遍的交通工具。而随着社会的发展，交通日益拥挤，能源也开始变得紧张，人们的视线开始向自行车转移，自行车也加入到了健身器材的行列。但自行车有它设计的局限性，不能将速度、里程的数据直观的显示给人们。本文的设计是对自行车的一些完善，可以通过设备将速度、里程清晰直观的显示给人们，让人们能够清楚的了解到自行车的时速、行程。

1.2 课题设计的任务和要求

研究测量自行车速度和里程的方案，并设计出电路，以实现对自行车的速度和里程两个物理量的测量和显示。

1.3 课题设计的内容

本文是介绍的是以霍尔元件和单片机为基础设计的出的电路，原理是先在单片机中设定自行车的车轮周长tc，通过霍尔元件测量自行车车轮转动一周的时间t，然后将数据传输给单片机，其中时速V=tc/t，而里程L=tc*T/t，T为行驶总时间。数据是通过外部电路经由霍尔元件传给单片机，单片机将数据处理过之后再经过外部电路转输给LED，将数据显示具体化，从而使人们可以直观的看到自行车的速度和行驶里程。

第二章自行车里程表的总体设计方案

2.1 霍尔传感器

霍尔传感器是一种能够实现磁电转换的传感器，它可以检测出磁场的变化。霍尔传感器具有很多优点：体积小、寿命长、、功耗低、耐振动、结构坚固、抗污染和腐蚀能力较强。

霍尔效应：在一块半导体薄片上，其长度为L，宽度为B，厚度为D，当他被置于磁场强度为B的磁场中时，如果在其相对两边通入控制电流I，且电流方向与磁场方向成正交，则在半导体的另外相对两边产生一个大小为控制电流I与磁场强度B乘积成正比的电势Uh，即Uh=KhIB，其中Kh为霍尔元件的灵敏度系数，该电势就称为霍尔电势。

2.2 设计思路

本文设计思路为：假定车轮的周长为L，在车轮上安装1个永久磁铁，当车轮每转一周，通过开关霍尔元件可以采集到一个脉冲信号，并从引脚P3.2中断O端输入，霍尔元件每获取一个脉冲信号就对系统提供一次计数中断，每次中断则表示车轮转动一周，所以自行车的里程为中断数n和车轮周长L的乘积；通过计数器T1计算出车轮每转一周所用的时间t，就可以计算出速度v。当测量里程按键被按下时，里程指示灯亮，LED显示为里程数；当测量速度按键被按下时，速度指示灯亮，LED 显示为速度值。

2.3 硬件设计

测速首先要解决的问题是采样，使用单片机进行测量，可以可以使用脉冲计数法，车轮每转一周可以产生数量固定的脉冲，并送入单片机中进行计算，就可以获得速度的信息。因霍尔传感器不受天气、光线等影响，也不会受到灰尘的影响，所以本文采用霍尔传感器。霍尔传感器机械结构较为简单，可以在转轴齿轮上粘几粒永久磁钢，霍尔传感器固定在前叉上面。当车轮转动时，霍尔传感器接触到永久磁钢时就会有信号输出，当车轮不停转动时就会有连续信号输出。粘磁钢的时候要注意，霍尔传感器对磁场的方向十分敏感，粘上磁钢后如果没有信号输出，则可以换个方向试试。霍尔传感器是磁敏元件，常用的采集信号的有A44E，该传感器与三极管很相似，有三个管脚，只要接上电源和地就可以工作，工作电压较宽，其外形如图2-1所示。