基于單片機(jī)的速度里程表的設(shè)計(jì)

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(jì)，以AT89C52 單片機(jī)為核心，A44E 霍爾傳感器測(cè)轉(zhuǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自行車?yán)锍?速度的測(cè)量統(tǒng)計(jì)，并能將自行車的里程數(shù)及速度用LED 實(shí)時(shí)顯示。介紹了總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)及任務(wù)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及系統(tǒng)仿真調(diào)試。該系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)單，子程序具有通用性，完全符合設(shè)計(jì)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(gè)人家庭及比賽等公共場(chǎng)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(cè)量準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，它還可用于測(cè)速、里程計(jì)算及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。盡管目前市場(chǎng)上已有現(xiàn)成的自行車速度里程表集成電路芯片出售，價(jià)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(dòng)檢測(cè)的主要組成部分。因此進(jìn)行自行車速度里程表的設(shè)計(jì)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?，F(xiàn)實(shí)的意義。

一、總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)及任務(wù)

通過單片機(jī)設(shè)計(jì)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(dòng)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(huì)測(cè)量出自行車騎行過程的總脈沖數(shù)和每轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間，單片機(jī)運(yùn)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(huì)連接顯示器，根據(jù)設(shè)計(jì)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(dú)立的模塊。除此之外單片機(jī)還會(huì)設(shè)計(jì)過速警報(bào)程序，就是當(dāng)自行車的行駛速度超過原本設(shè)定的一個(gè)固定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，里程表會(huì)發(fā)出警鳴聲提示騎車人。

二、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)自行車?yán)锍瘫?，電路設(shè)計(jì)則是最基礎(chǔ)也是最重要的部分，它需要做到能夠?qū)⑿盘?hào)捕獲并進(jìn)行放大整形，單片機(jī)能夠準(zhǔn)確而迅速的進(jìn)行信號(hào)處理，數(shù)碼管能夠?qū)崟r(shí)顯示信息且不存在跳頻和閃爍等錯(cuò)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(jì)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(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)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(gè)相互獨(dú)立的功能模塊，然后再根據(jù)排列好的模塊順序逐個(gè)編寫各個(gè)模塊程序，這種模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的長(zhǎng)處是整個(gè)系統(tǒng)的想結(jié)構(gòu)層次分明，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)可以快速找到出錯(cuò)的模塊并修正而不會(huì)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(jì)里，需要設(shè)計(jì)很多個(gè)功能程序，單片機(jī)計(jì)算行車速度的時(shí)候，那么就需要速度調(diào)用子程序；單片機(jī)計(jì)算行車?yán)锍痰臅r(shí)候那么就需要里程調(diào)用子程序；因?yàn)樾枰B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(jì)中斷子程序和延時(shí)子程序。

四、系統(tǒng)仿真調(diào)試

Proteus[2]是一款由英國(guó)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(shí)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(jì)等全部功能，可以在還沒有目標(biāo)原型時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)證。本文利用proteus軟件來對(duì)我們的構(gòu)想進(jìn)行仿真，設(shè)計(jì)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(zhǎng)所的出來的，速度是根據(jù)車輪周長(zhǎng)除以車輪轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間。當(dāng)按下開關(guān)，LED 顯示器上會(huì)顯示自行車的即時(shí)速度，當(dāng)速度超過預(yù)定的某一速度時(shí)，里程表將會(huì)啟動(dòng)報(bào)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(jì)，得出的結(jié)果符合課題設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，能夠準(zhǔn)確的顯示對(duì)里程和速度的顯示，可以適用于一般場(chǎng)合。不過設(shè)計(jì)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(huì)跳的過快，應(yīng)當(dāng)考慮將其設(shè)置為定時(shí)跳轉(zhuǎn)一次，方便觀察。

本次設(shè)計(jì)的自行車速度里程表具有廣泛的應(yīng)用前景，基于如此簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)和低廉的成本，便能夠滿足人們對(duì)于高性能、多功能自行車?yán)锍瘫淼男枨?，能夠?yīng)用于家用和測(cè)試等各種場(chǎng)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(dòng)自行車速度與里程表的設(shè)計(jì)[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(jì)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2006，（6）：84-87