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基于单片机的自行车里程速度表
摘要: 本设计采用简单、可靠的霍尔元件传感器和AT89C2051单片机系统实现了自行车里程、速度、时间的实时测量,测得的数据由LED数码管显示,切换显示时采用蜂鸣器提示,本设计外围电路简单,元件少,体积小,超速时采用光、语音报警提示。
关键词: 单片机;LED数码管显示器;自行车;里程;速度

近年来,随着人们生活水平的不断提高,各种变速自行车,赛车等高档自行车正在步入每个普通家庭,骑自行车郊游、旅行或体育锻炼已经成为许多人所喜爱的一项活动。这时人们往往希望了解一下自行车的行使速度,以便估算出到达目的地的大概时间,决策其后的行动计划,如果利用速度传感器,固然可以获得较高精度的自行车速度,但是价格比较昂贵,人们难以接受。随着电子技术的广泛应用,传统仪表逐渐被以微处理器为核心的电子控制数字仪表所取代。于是具有价格低廉,结构简单、安装方便、可靠性到等特点的数字式自行车速度里程表的问世,将给喜欢骑自行车的旅游者带来佳音。
本设计采用了MCS-51系列单片机设计一种体积小、操作简单的便携式自行车里程速度表,它能自动地显示当前自行车行走的距离及运行的速度和总时间,本设计还带有超速声光报警提示、切换显示时蜂鸣提示,当行走每十公里的整数倍的路程时,蜂鸣器提示等功能,能给骑车人带来很大的方便。
传统的速度里程表的功能有两个:
一是用指针指示车辆行驶的瞬时车速,二是用机械计数器记录车辆行驶的累计里程。用软轴驱动的传统车速里程表存在着很多的缺陷,因为软轴在高速旋转时,由于受钢丝交变应力极限的限制而容易断裂,同时,软轴布置过长会出现形变过大或运动迟滞等现象,而且,对于不同的车型,转速里程表的安装位置也会受到软轴长度及弯曲度的限制。


新生事物不会因传统的存在而停止它前进的步伐,电子数码科技今天已渗透到工业,农业,民用的产品的点点滴滴。新概念汽车里程表直接用数字显示速度、里程,另外还有时间显示和温度测量以及超速报警。不只是为达到目的,更是为了享受驾驶的快感。
本设计是一个十分实用的设计。像这种电子计程表是一定会在实际应用之中有它的用武之地,市场前景十分广阔。
其设计的具体功能要求是:
(单位:米/秒);
(单位:米);
*;
。
要达到课题要求其难点在于:
。
,液晶输出的中断与数据采集造成里程和速度的误差
测量传感器模块设计方案
方案一:
利用红外线传感器(红外对管),检出自行车前轮车条这一速度的特征参量,将其转变为计数脉冲采用
红外光电传感器,进行非接触式检测。当有物体挡在红外光电发光二极管和高灵敏度的光电晶体管之间时,传感器将会输出一个低电平,而当没有物体挡在中间时则输出为高电平,从而形成一个脉冲。
方案二:
利用编码器对车轮的圈数进行测量。将旋转编码器安装在车轴上,这样每当车轮转过一定的距离编码器就会发出一个脉冲。利用脉冲数对里程进行测量。采用
红外光电传感器,进行非接触式检测。当有物体挡在红外光电发光二极管和高灵敏度的光电晶体管之间时,传感器将会输出一个低电平,而当没有物体挡在中间时则输出为高电平,从而形成一个脉冲。
方案三
利用霍尔型非接触式转速传感器对里程进行测量。将霍尔元件安装在车前叉的一侧,在轮圈侧面贴一个磁片。当磁片经过霍尔元件时,霍尔元件输出端的电压发生变化产生脉冲,单片机根据脉冲数计算里程。
光敏电阻对光特别敏感,当白天行驶时,外界光源将导致光敏电阻发出错误信号;光敏电阻对环境的要求相当高,如果光敏电阻或发光二极管被泥沙或灰尘所覆盖,光敏电阻就不能再进行准确测量;在雾天和雨天光敏电阻的测量的效果也不好。而编码器必须安装在车轴上,安装较为复杂,这样就会给用户带来很多不便。霍尔元件不但不受天气的影响,即使被泥沙或灰尘覆盖对测量也不会有影响。而且安装方便,不受光线、泥水等因素影响的优点。
故本设计采用方案三。

总体思路:
假定轮圈的周长为L,在轮圈上安装m个永久磁铁,则测得的里程值最大误差为L/m。经综合分析,本设计中取m=1。当轮子每转一圈,通过开关型霍尔元件传感器采集到一个脉冲信号, 计数器T0端输入,传感器每获取一个脉冲信号即对系统提供一次计数中断。每秒钟所获取的中断数目再乘以轮圈周长即为速度v,在时间t内走过的总路程s为t个v的总和。当速度键按下时,LED切换显示当前速度v,速度指示灯亮;若自行车超速,系统发出报警提示,指示灯闪烁;当时间键按下时,LED切换显示当前所用时间,时间指示灯亮。当