电子科技制作设计论文
自行车里程表 Designed by Jason
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 【作品要求】
LCD 干簧管 累计里程 速度
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
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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。
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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。 附：轮胎直径大小英寸与厘米对照表 英寸 厘米 16” 40cm 18” 45cm 20” 50cm 22” 55cm 24” 61cm 26” 66cm 28” 71cm 28.5” 72cm 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：
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S 000.0m Time 00:00:00 V 00.00km/h Vm 000.00km/h Va 00.00km/h a 0.00m/s2 Time Now 00:00:00 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
【结构框图】
4*AA电池组 89S52LCD显示 蜂鸣器 单片机开关功能选择 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。
干簧管
【具体硬件电路及工作原理】
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【相关元器件及其简介】
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。
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