基于單片機的自行車里程監測系統的設計

陳艷榮 周瀚良

摘? 要：本設計是一種基于單片機的自行車里程監測系統，采用STC89C52RC單片機為核心處理芯片，液晶顯示器使用LCD1602，速度測量使用霍爾傳感器，溫度傳感器使用DS18B20，時間由時鐘芯片DS1302進行計算，報警聲音提示采用了無源蜂鳴器，并設有按鍵進行操作。本系統可以顯示自行車騎行速度、行駛的總里程數、當前的溫度和時間，超速報警，功能全面，價格低廉，實用性強。

關鍵詞：單片機;顯示器;霍爾感器

中圖分類號：TP368? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）34-0088-02

Abstract： This design is a kind of bicycle mileage monitoring system based on single-chip microcomputer， which uses STC89C52RC single-chip microcomputer as the core processing chip， LCD1602 as the liquid crystal display， Hall sensor for speed measurement， DS18B20 as the temperature sensor， clock chip DS1302 for time calculation， passive buzzer for the alarm， and keys are equipped for operation. The system can display bicycle speed， total mileage， current temperature and time， overspeed alarm， comprehensive function， low price and strong practicability.

Keywords： single chip microcomputer; monitor; Hall sensor

1 概述

隨著人類科技的發展，人們對生活質量的要求也日益增加，自行車不再僅僅是普通的代步、運輸的工具，而是成為人們鍛煉、休閑，近距離上班等活動的首選。自行車碼表作為自行車行駛的監測系統，是自行車的重要輔助工具。騎行者不僅能夠根據碼表上顯示的數據及時調整自己的騎行狀態，也可以使用戶集中精力處理行進過程中的突發事件。自行車走過了200多年的發展歷程，自行車碼表也隨之蓬勃發展。目前市面上的自行車碼表款式很多，但大部分自行車碼表價格非常高，或者功能不夠齊全，所以設計一個功能齊全而且價格低廉的自行車監測系統非常有必要。

2 系統總體設計

本設計是一種基于單片機的自行車里程監測系統，它由控制系統、傳感器模塊、溫度檢測系統、時間檢測系統、報警系統、顯示系統、按鍵系統、電機驅動電路構成。總體設計框圖如圖1所示。

3 硬件設計

此設計中，所監控的信號由霍爾傳感器轉換成數字脈沖信號，然后將數字脈沖信號的數據傳輸到核心單片機進行處理，其它各個模塊也將所監測到的信號傳輸到單片機，單片機將根據軟件設計的程序計算出當前速度、公里數、溫度、時間，并通過終端顯示設備顯示出來，且附加報警功能。如果速度超過所設定的速度值之后，蜂鳴器開始發聲報警，提示需要減速。綜合電路設計，最終PCB如圖2所示：

4 軟件設計

程序首先進行寄存器初始化、定時器初始化，然后進行定時器中斷，再進行判斷是否達到中斷，如果是顯示器開始亮起，若為否則繼續判斷。接下來通過按鍵設置當前時間和報警速度，溫度傳感器通過感應直接顯示在顯示屏上。然后進行超速判斷，若超過設置的速度則蜂鳴器開始報警。如圖3所示：

5 實物調試

通過一系列的軟件、硬件調試之后本設計的各項功能都如期實現。如圖4所示，顯示屏上顯示有速度、時間、溫度、行駛路程。

當按下S4按鍵時進入設計模式，可以進入設計報警速度、設置時間以及所有數據清零的界面，如圖5、6所示。

6 結束語

本設計主要是通過電機轉動來模仿自行車的車輪轉動情況，通過霍爾傳感器、DS18B20溫度傳感器、DS1302時鐘芯片接收到的信號傳輸至單片機，最終在LCD1602液晶顯示屏上顯示出騎行速度、總里程、當前天氣溫度、當前時間，而且可以通過按鍵進行設置部分功能數值，實現了價格便宜、測量精確、可靠性強的自行車里程檢測系統的設計目標。

本設計如期實現設計目標，但是科技是不斷發展的，各項電子設備都在向智能化、綜合化、無線化發展，自行車碼表的設計不止于此。自行車碼表的供電系統完全可以通過太陽能板供電，且可通過藍牙、WIFI等無線設備與手機等移動設備進行連接互動，可以實現導航功能。自行車監測系統也可以聯合心臟監測系統，實時監測騎行者的身體相關指標，加入語音播報系統，讓騎行者更好地了解相關數據，調整騎行狀態。

參考文獻：

[1]翟正和.霍爾傳感器測量發動機轉速與電壓[N].電子報，2012-06-17（010）.

[2]張士偉.基于單片機的自行車碼表設計[J].價值工程，2019，38（05）：143-145.

[3]徐雷，崔子晨，劉俊俊，等.基于DS18B20溫度監測報警系統的設計與實現[J].安慶師范大學學報（自然科學版），2020，26（01）：89-92.