自行车里程表设计

专业综合课程设计

题目自行车数字里程表设计学院管理科学与工程学院专业电子信息工程

班级 08信工(3)班

学号*********

姓名钟素娟

摘要

自行车里程表是用于远距离连续测量自行车行驶速度和距离的仪表。它分为传感器、单片机和显示器三部分。目前,里程表普遍使用在汽车和摩托车上, 是一种机械测量装置,测试精度相对低,自行车上使用里程表的还很少见。针对这种情况,研制数字化里程表用于自行车上是非常有必要的。本文介绍的自行车里程表是采用以AT89C51单片机为中央处理器,结合高精度的采样电路、控制电路、显示电路,方便地实现了智能化、高精度、高可靠性、高效率的自行车里程表的设计,并且使用方便。

如今，随着现代电子电路的快速发展，以及电子行业对现有电子工程技术的不断需求，特别是对实际操作实践的电子人才的需求越来越多，所以加强个人动手能力﹑重视实践应该是电子发展需求的必然趋向。实践动手能力的培养是一种综合能力，这种能力当然是在一定难度的前提下完成的，通过一定数量的实践才能逐步形成的。因此在培养实践能力的同时，要通过实践来不断的发现问题和解决问题的途径和方法，从而提高实践能力。

近年来，随着单片机档次的不断提高，功能的不断完善，其应用日趋成熟、应用领域日趋扩大，特别是工业测控、尖端武器和日用家电等领域更是因为有了单片机而生辉增色。单片机应用技术已成为一项新的工程应用技术。

关键词：里程计，AT89C51，霍尔传感器，DS1302，键盘矩阵

第一章自行车数字里程表系统设计 (4)

1.1课程设计目的 (4)

1.2课程设计主要任务及内容 (4)

1.3课程设计技术指标 (4)

1.4自行车数字里程表系统设计 (4)

1.4.1系统硬件构成 (4)

1.4.2设计思路 (5)

第二章自行车数字里程表硬件设计 (5)

2.1概述 (5)

2.2数据采集模块 (6)

2.2.1传感器 (6)

2.2.2 时间芯片 (8)

2.2.3键盘矩阵 (8)

2.3控制模块 (9)

2.3.1概述 (9)

2.3.2单片机最小系统 (9)

2.3.3中断系统 (11)

2.4显示模块 (11)

2.5其他介绍 (12)

2.5.1复位电路 (12)

2.5.2报警设计 (12)

第三章自行车数字里程表软件设计 (12)

3.1概述 (12)

第四章PROTEUS仿真 (15)

4.1概述 (15)

4.2仿真结果图如下示 (16)

参考文献 (16)

第一章自行车数字里程表系统设计

1.1 课程设计目的

1．训练对所学知识的综合应用能力。

2．学会查找资料、分析资料。

3．懂得如何按要求的指标确定方案。

4．学习对主要参数性能进行测量。

1.2 课程设计主要任务及内容

用单片机设计一个可以适用各种自行车的数字里程表，可显示里程、速度、时间等信息。学习、了解、掌握程序设计方法和了解自行车的数字里程表的基本工作原理。用传感器将所测转速转变为数字脉冲信号，然后再将数字脉冲信号数据传输于核心单片机处理，单片机将根据设计程序计算在一定时间内数字脉冲的频率，再由计数值最终得到路程里数并通过终端显示设备显示出来。附加报警功能，在速度超过某一个固定值后，指示灯发亮，提示需要减速。

1.3课程设计技术指标

计数方式：十进制

里程显示位数：4位

速度显示位数：2位

1.4自行车数字里程表系统设计

1.4.1系统硬件构成

系统硬件以AT89C51为核心,包括以下三个模块电路

1.数据采集模块(霍尔传感器采集数据、时间芯片DS1302、键盘矩阵)

2.控制模块(AT89C51)

3.LCD显示模块(LM016L)

图 1 系统构成框图

1.4.2设计思路

基本思路：假设自行车车轮的半径为R，R的值根据自行车半径的不同由编程是内部设定或键盘输入给定，则L=2*3.14*R。在轮圈上安装一个永久磁铁，则轮子每转一圈，通过开关型霍尔传感器的电平就会发生一次跳变，跳变产生一个脉冲信号，从引脚P3.5计数器T1端输入，并通过计数器对其进行计数为N 在规定的周期T时间内的路程S=N*L，而在该周期内的速度V=S/T，当前的总路程为lc=lc+S。

计时功能由时间芯片DS1302来选取，如果当时间不符合时，则由键盘对时间进行初始化设置来调整时间，然后通过定时器来完成时间计时功能，键盘还可以对不同规格的自行车半径来作选择。

在LCD上需显示的内容为time，sd，lc。由AT89C51控制显示数据，实时刷新。

1.5自行车数字里程表软件设计

自行车的软件设计部分采用模块化设计的方法，包括主模块，数据采集子模块，控制子模块，显示子模块等。

第二章自行车数字里程表硬件设计

2.1概述

自行车数字里程表的硬件设计主要包括运用传感器对外部信号进行采集，单片机对数据进行处理，液晶显示的设计，单片机是设计的核心。

系统硬件仿真电路图

2.2数据采集模块

2.2.1传感器

1.传感器的选择

里程测量传感器的选择方案有：使用编码器对自行车车轮的圈数进行测量、使用红外光敏电阻对里程进行测量、利用霍尔传感器对自行车里程进行测量。

编码器的安装相对来说比较复杂；红外光敏电阻不仅对光敏感，还对环境和天气的要求也高，这些因素都能严重影响测量的效果；而霍尔传感器完全能避免上述的不足之处，由霍尔元件加整形电路构成的霍尔开关系统，不仅安装方便，不受光线和环境的影响，而且具有输出响应快，数字脉冲性能好，既简单又经济适用，所以本设计采用霍尔传感器来对里程进行测量。

2.霍尔传感器的原理

当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为U=K·I·B/d，其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场的磁感应强度，d是薄片的厚度，由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。而利用霍尔效应制成的元件叫做霍尔元件，霍尔元件接线图如下图所示。