基于單片機(jī)的速度里程表的設(shè)計

王晴　廖松城

【摘要】本文闡述了一種自行車的速度里程表的設(shè)計，以AT89C52 單片機(jī)為核心，A44E 霍爾傳感器測轉(zhuǎn)數(shù)，實現(xiàn)對自行車?yán)锍?速度的測量統(tǒng)計，并能將自行車的里程數(shù)及速度用LED 實時顯示。介紹了總體系統(tǒng)設(shè)計及任務(wù)、硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計及系統(tǒng)仿真調(diào)試。該系統(tǒng)硬件電路簡單，子程序具有通用性，完全符合設(shè)計要求。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；LED 顯示； Proteus

自行車速度里程表已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵罚瑥V泛用于個人家庭及比賽等公共場合，給人們的生活、出行、工作帶來了極大的方便，由于自行車速度里程表的數(shù)字集成電路的發(fā)展和采用了先進(jìn)的傳感器技術(shù)，使得自行車速度里程表有測量準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點，它還可用于測速、里程計算及自動控制等各個領(lǐng)域。盡管目前市場上已有現(xiàn)成的自行車速度里程表集成電路芯片出售，價格便宜，使用也很方便。但鑒于自行車速度里程表的基本組成包含了數(shù)字電路、單片機(jī)及自動檢測的主要組成部分。因此進(jìn)行自行車速度里程表的設(shè)計是必要的，研究自行車速度里程表及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實的意義。

一、總體系統(tǒng)設(shè)計及任務(wù)

通過單片機(jī)設(shè)計自行車速度里程表[1]，在單片機(jī)的選擇上我們選擇通用 MCS-51 單片機(jī)，以它作為核心處理部分，傳感器可以自動把自行車車輪的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成電脈沖并進(jìn)行處理然后送入單片機(jī)。單片機(jī)會測量出自行車騎行過程的總脈沖數(shù)和每轉(zhuǎn)一圈的時間，單片機(jī)運算得出具體數(shù)據(jù)，最終在 LED 顯示器上顯示出來。

單片機(jī)會連接顯示器，根據(jù)設(shè)計程序的不同按下按鍵所顯示的信息也不同，里程鍵和速度鍵都是相互獨立的模塊。除此之外單片機(jī)還會設(shè)計過速警報程序，就是當(dāng)自行車的行駛速度超過原本設(shè)定的一個固定值時，系統(tǒng)會發(fā)出警報信號，里程表會發(fā)出警鳴聲提示騎車人。

二、硬件系統(tǒng)設(shè)計

設(shè)計自行車?yán)锍瘫恚娐吩O(shè)計則是最基礎(chǔ)也是最重要的部分，它需要做到能夠?qū)⑿盘柌东@并進(jìn)行放大整形，單片機(jī)能夠準(zhǔn)確而迅速的進(jìn)行信號處理，數(shù)碼管能夠?qū)崟r顯示信息且不存在跳頻和閃爍等錯誤。而配合電路支持這些功能最主要的部件就是傳感器和單片機(jī)。 本文設(shè)計的核心部件是單片機(jī)，所有功能都需要它的支持。

三、軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計

根據(jù)設(shè)計的要求和硬件結(jié)構(gòu)等條件將單片機(jī)系統(tǒng)分成好幾個相互獨立的功能模塊，然后再根據(jù)排列好的模塊順序逐個編寫各個模塊程序，這種模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計的長處是整個系統(tǒng)的想結(jié)構(gòu)層次分明，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時可以快速找到出錯的模塊并修正而不會影響到其他的功能模塊，從而提升了工作效率，在速度里程表的設(shè)計里，需要設(shè)計很多個功能程序，單片機(jī)計算行車速度的時候，那么就需要速度調(diào)用子程序；單片機(jī)計算行車?yán)锍痰臅r候那么就需要里程調(diào)用子程序；因為需要連接 LED 顯示屏，那么自然顯示子程序也是必不可少的，除此之外還要設(shè)計中斷子程序和延時子程序。

四、系統(tǒng)仿真調(diào)試

Proteus[2]是一款由英國公司開發(fā)的EDA工具軟件，它除了有一般EDA工具軟件的仿真功能之外，還能仿真單片機(jī)和外圍器件。它可以實現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及為控制系統(tǒng)及為控制系統(tǒng)和外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的短路仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設(shè)計等全部功能，可以在還沒有目標(biāo)原型時對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和驗證。本文利用proteus軟件來對我們的構(gòu)想進(jìn)行仿真，設(shè)計流程圖如圖2所示。

五、結(jié)論

里程表的里程是根據(jù)接霍爾元件輸出的脈沖總數(shù)乘以車輪的周長所的出來的，速度是根據(jù)車輪周長除以車輪轉(zhuǎn)一圈所用的時間。當(dāng)按下開關(guān)，LED 顯示器上會顯示自行車的即時速度，當(dāng)速度超過預(yù)定的某一速度時，里程表將會啟動報警系統(tǒng)發(fā)出警鳴聲。

最終通過 Proteus 軟件進(jìn)行仿真設(shè)計，得出的結(jié)果符合課題設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，能夠準(zhǔn)確的顯示對里程和速度的顯示，可以適用于一般場合。不過設(shè)計的不足之處在于若自行車行駛過快，那么顯示器上的數(shù)字也會跳的過快，應(yīng)當(dāng)考慮將其設(shè)置為定時跳轉(zhuǎn)一次，方便觀察。

本次設(shè)計的自行車速度里程表具有廣泛的應(yīng)用前景，基于如此簡單的電路設(shè)計和低廉的成本，便能夠滿足人們對于高性能、多功能自行車?yán)锍瘫淼男枨螅軌驊?yīng)用于家用和測試等各種場合。

參考文獻(xiàn)：

[1]張懷強(qiáng)，周通，陸坤，何為民.基于單片機(jī)與光電傳感器的電動自行車速度與里程表的設(shè)計[J].今日電子，2006，（7）：49-54

[2]代啟化.Proteus在單片機(jī)電路系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用[J].自動化與儀器儀表，2006，（6）：84-87