基于单片机的自行车测速里程表设计

基于单片机的自行车测速里程表设计

摘要:随着科技的迅速发展和人们生活水平的提高，人们对于生活质量的要求也日益增加，尤其是对健身的要求。自行车不仅仅是普通的运输、代步的工具，而是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。因此，人们希望自行车的功能更强大，能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要求而迅速发展的，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。自行车的速度里程表能够满足人们最基本的需求，让人们能清楚地知道当前的速度、里程等物理量。

本论文主要阐述一种基于霍尔元件的自行车的速度里程表的设计,该里程测速系统以 STC89C52 作为系统控制核心，采用霍尔传感器来检测信号，通过一定时间间隔内对信号的采集，结合自行车本身车轮参数，经过单片机对采集信号进行分析计算，最终在LCD1602上显示当前的速度，里程，时间，并且具有超速报警功能。该系统硬件电路简单，子程序具有通用性，完全符合设计要求。

关键词：STC89C51单片机;LCD显示;里程/速度;霍尔传感器

第一章绪论…………………………………………………………………………1

1.1系统研究的背景………………………………………………………………….1

1.2课题研究的意义….………………………………………………………….2

1.3自行车测速里程表国内外研究现状…….………………………………….3

1.4课题研究的主要内容…………….………………………………………….4

第二章系统设计……………………………………………………………………5

2.1课题总体设计及思路……………………………………….………….……5

2.2系统框图……………………………………………………….……….……5

2.3方案选择与论证………………………………………………………….….5

第三章硬件电路设计………………………………………………………………7

3.1单片机最小系统……………………………………………………………..7

3.1.1单片机的基本结构…………………………………………………..8

3.1.2单片机工作基本时序………………………………………………10

3.2复位电路……………………………………………………………………10

3.3按键电路……………………………………………………………………11

3.4 LCD1602显示电路…………………………………………………………12

3.5霍尔元件简介………………………………………………………………12

3.6时钟芯片DS1302…………………………………………………………...13

3.7报警模块…………………………………………………………………....15

第四章软件设计……………………………………………………………………16

4.1概述…………………………………………………………………………16

4.2总体程序设计………………………………………………………………16

4.3 LCD1602程序………………………………………………………………17

4.4软件程序设计………………………………………………………………18

第五章系统调试…………………………………………………………………..21

5.1系统硬件调试………………………………………………………………21

5.1.1常见的故障……………………………………………………...….21

5.1.2硬件调试的方法……………………………………………………21

5.2系统软件调试………………………………………………………………21

5.2.1系统调试的方法……………………………………………………21

第六章结论…………………………………………………………………..23

小结与致谢……………………………………………………………………..24

参考文献……………………………………………………………………......25

第一章绪论

1.1该课题研究的背景

由于中国的经济水平与发达国家还有着不小的距离，现阶段的经济情况也限制着人们的消费水平。但同时，为了追求节能减排的理念，自行车这一交通工具也日益成为人们出行的最佳选择，例如最近火热的共享单车，我们只要下载APP，扫码就能骑车，不得不说真的是方便简单的出行方式。但是，唯一不足的就是，自行车上没有类似于骑车等机动车一样的显示仪器，它能显示速度，行驶时间，最高行驶速度系统。如果有了这个系统，人们就会下意识的更为安全的出行，毕竟最近单车损坏的新闻比较多。本次课题是以此位目的，希望设计一个多功能而又低成本的测速仪器。以了解实时情况,特别是对于喜欢骑单车的市民群众。图们需要一种仪器，功能多，简单方便。可以显示总里程，速度时间等，最好能和app同步，能自动显示当前单车移动的距离和行驶时速。今后希望也能成为自行车的出厂标配，内置于单车里，同样也希望在更广泛的使用方面能养狗用到。想的深远点，单车运动员也可以测量并记录数据，分析训练过程，根据分析的结果，可以调整自己的训练步骤及计划。我想，这都是非常有意义的！

1.2该课题研究的意义

现在，现代科技水平的发展，有关自行车里程表技术也在不断进步和提高。伴随着人们对生活水平质量逐步提高，我们对自行车所负载的要求也越来越高，消费者不单单要求速度显示准确。还要具备一些完成计程，显示等基本工作，同时还要有显示屏幕、时间、记忆等其他一些附加功能。除开这些核心功能，外观材质等其他元素，现在也是主导消费的几大原因。

本设计主要是运用单片机技术对里程计进行了简单的模拟，而随着单片机技术的不断发展，单片机在自行车里程计行业的应用将会越来越广泛。由于经济水平和人口原因，我们CHINA依旧是世界乃至全球最多使用自行车的国家，没办法谁叫中国人多呢。在目前，汽车广布的年代，自行车又回归到了它曾经辉煌的时代。它方便快捷，往往能在高峰时刻更快出行。它使用简单，基本人人都会用，它也做到了低碳环保，全靠人力，同时还能健身。想想你也许要花几百到健生房去，有时都坚持不下来，不如一辆自行车，健身又能陶冶情操。无为是一种全新的生活方式。社会终究是发展的，我们也不可能做到回到几十年前，骑“老坦克”的年代，人们更希望见到一些集成度较高的自行车。例如现在的乐视推出了智能单车，虽说比较贵；小米也有智能步行器。这些种种的项目发明，都将众多功能集成于一体。即便目前市场上已有的自行车速度里程表集成电路芯片出售，价钱便宜，使用也很便利。但鉴于自行车速度里程表的基本构成包括了数字电路、单片机及主动检测的主要组成部分。应以自行车速度里程表的设计是需要的，研究其以及扩大它应用范围，有着非常现实的意义。

1.3 自行车测速里程表国内外研究现况

近代科技的发展，无论是电脑行业，还是其他电子行业，科技的进步必将使硬件的性能飞速发展，用数字的测速方式去代替老旧的测速发电式。基本使用测频法、周期法、周期法来完成转速的测量。本系统采用霍尔元件脉冲发生元件，主要就要求性价比要高，便宜又高效。同时也兼具一定的抗干扰能力。也因为这一元器件的实用领域广泛与历史悠久，在全球的市场容量也比较稳定，每年的增长率也保持在5到10%左右。中国作为世界最大的制造大国，众多的传感器零件都在中国制造。随着制成的进步，例如intel芯片，性能终有瓶颈，也难被人们吐糟发布产品升级不够，俗称挤牙膏。该怎么减少功耗、成本是现在的新问题。

从多方面的角度看，自行车依旧有许多发展前进，在我们现在所提到的，加入测速，里程。在复杂的还有GPS加持，更专业点的车友协会，更会加入轮胎，轮毂的转速。同时放眼未来，不单单是在自行车上加东西，其本身就会发生设计改变，据悉，国外已有无轮毂的高科技自行车，运用电磁技术，做到行驶。话题回到中国，国外资本主义的发展，和我国大量的人员生产力，在利益层面，使得大陆市场在国际舞台上比重日益增加。

1.4 课题研究的主要内容

本次课题整体上分为软硬件两部分，运用霍尔元件、单片机等设计实现。主要功能：LCD来显示时间，里程速度，超速报警功能。本论文也主要讲了其设计测速装置的设计逻辑，以及单片机和传感器的选择，时钟芯片，显示电路的设计方面等多方面内容。

参考文献

[1].李全利.单片机原理及应用技术[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2].楼然苗，李光飞. 51系列单片机设计实例[M]. 北京航空航天大学出版社，2006.

[3].姜秀英,姜涛等.传感器与自动检测技术[M].北京：中国电力出版社，2009.

[4].阎焕忠, 王长涛, 马斌. 单片机控制里程转速表的设计. 沈阳建筑工程学院学报（自然科学版）,2002, 4: 145-148.

[5].张友德，赵志英，涂时亮.单片机微机原理，应用与实验[M].上海：复旦大学出版社，2003：122-136.

[6].陈享成,耿长青.基于单片机的LCD显示终端设计[J].电力自动化设备,2007年09期.

[7].蔡希彪,曹洪奎.单片机电子时钟系统的设计与仿真[J].中国科技信息,2007年04期.

[8].李光飞.单片机设计实例指导[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.

[9].王为青,程国钢.单片机Keil Cx51应用开发技术[M].北京:人民邮电出版社，2007.