簡易自行車里程表設計

朱鴻志

摘要：隨著現代社會對綠色出行的提倡及全民養生健身意識的覺醒，自行車逐漸成為我們生活中首選的中短途代步工具。對于那些喜愛騎行健身的人來說，自行車車載速度里程表顯得尤為重要。而老式的傳統里程表由于是機械構造，長期使用磨損嚴重，容易造成極大的誤差。因此，電子里程表便應運而生，成了自行車最好的車載伴侶。在這樣一個大背景下，本次課設我設計的電子里程表采用光電傳感器，LCD1602液晶顯示器，AT89C51，通過按鍵達成輸入車輪周長，存儲里程，顯示速率等基本用途。

Abstract： With the promotion of green travel in modern society and the awakening of the consciousness of national health and fitness， bicycles have gradually become the preferred medium and short-distance transportation tools in our lives. For those who like to ride fitness， bicycle speedometer is particularly important. The old-fashioned traditional odometer belongs to mechanical structure and has been worn for a long time， so it is easy to cause great errors. Therefore， the electronic odometer came into being and became the best companion for bicycles. Under such a large background， the electronic odometer the author designed uses photoelectric sensors， LCD1602 liquid crystal display and AT89C51， and achieves the basic purposes of inputting wheel circumference， storing mileage and displaying speed through buttons.

關鍵詞：光電傳感器;LCD1602液晶顯示器;AT89C51

1? 設計原理與設計要求

1.1 設計原理

本次課設使用51單片機完成簡易自行車里程表的設計要求，使用對射光電傳感器，LCD1602液晶顯示器及51單片機，實現對自行車速度和里程的實時顯示并保存里程。且增加按鍵設置，通過按鍵自行輸入自行車的車輪周長，并通過按鍵調取。LED燈每檢測到一次信號脈沖，閃爍一次。

本次設計主要有兩部分，分別是硬件部分以及軟件部分。硬件部分根據課程設計要求，選擇上述硬件模塊，即對射光電傳感器，普中51單片機以及LCD1602液晶顯示器，并在接下來的硬件模塊部分中詳細介紹其功能，引腳等。軟件部分采用C語言為編寫語言，采用模塊化設計思想作為程序的指導思想，有很強的糾錯能力以及可讀性。通過按鍵模塊輸入自行車周長，經過程序編寫實現對自行車里程以及速度的計算功能，且可以通過矩陣按鍵保存5次里程記錄，并用LCD1602液晶顯示。自行車的里程與速度分別根據以下公式求得：

里程=脈沖數量×自行車車輪周長

速度=里程/時間

此公式將顯示出里程值和速度值。當車輪轉的一圈，光電傳感器輸出一個脈沖，根據車輪周長的計算公式計算出里程數。用定時器定時一秒，每隔兩秒掃描刷新，實時顯示，如圖1。

1.2 設計要求

1.2.1 基本要求

①使用對射光電傳感器，計算速度和里程，在LCD1602上顯示;②通過按鍵可輸入車輪周長;③帶有測速指示LED燈，每檢測到信號，LED閃一次。

1.2.2 擴展功能

可以通過按鍵對里程表數據進行保存，能查詢速度。

2? 硬件電路部分

2.1 AT89C51

AT89C51是具有功耗低，性能高等特點的CMOS 8位微控制器。其Flash存儲器具有4K在系統可編程功能。程序存儲器被片上Flash允許在系統編程，同時也適于常規編程器。單片機可擦除只讀儲存器壽命為1000次的寫/擦循環。與MSC-51兼容，全靜態工作在0Hz-24MHz也是AT89C51的主要特性。引腳圖參見圖2。

2.2 LCD1602

說起現在單片機應用設計中最常見的液晶顯示器件，LCD1602無疑是人們最先想到的。它憑借著體積小，功耗低等突出特點受到單片機使用者們的青睞。它的顯示容量為16*2個字符，并且帶有字符對比度調節和背光。LCD1602有RS、R/W、E三個控制端口及8位數據總線D0-D7，5V為其最佳工作電壓。引腳圖參見圖3。

2.3 光電傳感器

光電傳感器的工作原理基于光電效應，可以將光信號轉變為電信號。光電效應是指光照射在某些物質上時，物質的電子吸收光子的能量而發生了相應的電效應現象。

常見的光電傳感器有對射式和反射式兩種，在這里就不多說了。對射式光電開關是通過對射式本身的發射器向本身的接收器發送紅外線信號完成觸點動作的，通過阻隔紅外線信號來控制觸點的開和關。本課程設計中我們采用的是對射式光電傳感器。當發射器和接收器之間被遮擋，接收器沒有采集到對應的信號，傳感器將會輸出一個低電平。當發射器和接收器之間沒有被隔開時，傳感器會輸出高電平，從而形成一個脈沖。我們就是利用這個脈沖計算得出數據的。