单片机的自行车里程表设计
目录
【ABSTRACT】
Along with the progress of The Times, peoples quality of life in gradually improve, cycling as a healthy environmental protection of transport become peoples first choice sports fitness equipment. Bike spec is one of the important tools of bicycle, can truly reflect the status of cycling, reasonable to calculate the speed and mileage, so that the driver in a timely manner to adjust their own state, control and reasonable distance, to achieve the desired effect of the health sports and walking. This thesis completed a based on hall components of the design and manufacture of bicycle speed odometer. Its core component for C51 to A44E hall sensor revolution, based on single chip microcomputer minimum system module, set to start w *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
ith the module, hall pulse module, digital tube display module design and software program to write, will measure results real-time display by LED.
【 key words 】 : ST89C51 microcontroller; A44E hall sensor; Speed; The mileage
一、引言
（一）课题背景
在这个科技不断发展的年代，人们的生活质量也在不断得到改善和提高，所以自行车对于当代人而言已经不仅仅局限于运输、代步的工具了，而是成为了休闲，娱乐以及锻炼的代名词。多元化的自行车功能成为了现当代的人们的追求，越来越多的人希望通过自行车运动达到健康锻炼的目的。自行车里程速度表随着这个需求而逐渐成为许多自行车所必备的功能之一，随着人们要求的不断提高，现在的自行车里程表已经发展到同时可以显示速度及里程了，更有甚者可以对运动者的心跳进行量测，抑或是显示运动者在运动过程中所消耗的热量的多少。
本设计采用89C51单片机作为主要硬件，完成了一款自行车里程表的设计制作，具有体积小，便携及操作较为简单等优点。
（二）课题的主要任务及内容
课题的主要任务：
1.确定设计总体方案。
2.设计各功能模块，说明各种功能模块的功能及工作原理，选择各功能模块用到的元器件，并确定主要元器件的参数。
3.完成电路原理图（包括电源部分）设计。
4.完成电路软件设计。
5.完成实物的制作与功能调测。
具体工作包括：
1. 运用霍尔传感器的原理使电路产生关于里程数的脉冲信号；
2. 使用单片机内部的计数器计数脉冲信号的多少；
3. 同时采用软件编程，编写相关数据的程序，并用液晶显示屏显示总里程及当前的速度；
预期目标：完成自行车速度历程表的设计与制作。要求能够具备里程、速度的数据清零、数据测试与显示功能。
二、硬件设计
（一）硬件设计原理框图
本系统基本原理如下：设车轮周长为L，在车轮上装m个磁铁，测量得到的总里程数的最大差值为L/m。经分析，当m取1时，每当轮子转动一圈之后，霍尔传感器都将会接受到一个脉冲信号，并且会将此脉冲信号输入到P3.2口的中断0端口，霍尔传感器在会对系统提供一次计数中断当收集到一个脉冲信号时，当轮子转动了一圈之后即完成了一个计时中断，中断信号的数量（用n表示）和轮子的周长（用l表示）相乘就可以得到所行使的里程数。计数器通过对轮子转动一周需要的时间（表示为t）作统计，可算出当前的行驶速度v。当按下开关键的时候，液晶显示器将会同时显示当前行驶速度和里程数。故本设计的电路主要由晶振电路，单片机，复位电路，LCD显示模块，电机电路，霍尔传感器电路模块组成，其原理框图如图1所示。
图1 硬件设计原理框图
（二）关于传感器及其测量系统
本次设计采用霍尔传感器将许多非电力、非磁性的量例如location、Velocity, displacement, acceleration, angles, revolutions, rotational speed an和 angular velocity以及Working state变化过程所花费的时间等，会转变成一个电量，用来检测和控制变成电量以此来检测及控制。
1.霍尔传感器测量的原理
磁敏传感器是霍尔传感器采用了霍尔效应从而制造出来的。其原理是将一个导体或半导体放在一个磁场里面，并且给它加一个电流I，假如电流与B磁场垂直，则会产生一个电势差Uh在和磁场的方向以及I方向都垂直的方向上，我们称此效应为霍尔效应。霍尔效应的基本原理图如下图2所示。
图2 霍尔效应原理图
2. 集成开关型霍尔传感器
此类型的传感器是一种最常见的传感器，它由稳压器，硅霍尔片，差分放大器，OC门输出和施密特触发器五部分构成，具有输出稳定可靠的特点。根据本次设计要求，拟采用A44E型号集成开关型霍尔传感器为信息获取部分的核心元件。其外观及内部电路如图3及图4所示。
图3 集成开关型霍尔传感器
3.霍尔传感器的应用
本设计中霍尔传感器1脚接电源，2脚接地，3脚输出，就是当它感应到磁的时候它就会输出一个低电平，给单片机P3.2口，通过外部中断来计数，通过程序来实现计算里程和速度的目的。其电路图如图4所示。
图4 霍尔传感器电路模块
4.电机模块
本设计采用一个3-6V的电机，并且与一滑动变阻器电阻相串联，当滑动变阻器阻值调大时，电机转动慢，当滑动变阻器阻值调小时，电机转动快，以此来模拟自行车在骑行过程中的快慢。其电路图如下图5所示。
图9 晶振电路模块
整体电路图见附录一。
致谢
通过这次的毕业设计，我从中学习和了解到了诸多知识，知识层面得到了一定的升华。当然在此过程中也遇到了很多的难题和不懂的地方，一开始看到这个题目的时候我自以为这题目不是太难，可是通过的认真的分析和实际自己动手制作过程中不断的遭遇挫折与失败，我才感觉自己当初想的过于简单化了。后来是在老师不厌其烦的知道与帮助下，我才对我这次毕业设计的题目有了豁然开朗的感觉。同时也对其制作有了一定的思路。
【ABSTRACT】
Along with the progress of The Times, peoples quality of life in gradually improve, cycling as a healthy environmental protection of transport become peoples first choice sports fitness equipment. Bike spec is one of the important tools of bicycle, can truly reflect the status of cycling, reasonable to calculate the speed and mileage, so that the driver in a timely manner to adjust their own state, control and reasonable distance, to achieve the desired effect of the health sports and walking. This thesis completed a based on hall components of the design and manufacture of bicycle speed odometer. Its core component for C51 to A44E hall sensor revolution, based on single chip microcomputer minimum system module, set to start w *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
ith the module, hall pulse module, digital tube display module design and software program to write, will measure results real-time display by LED.
【 key words 】 : ST89C51 microcontroller; A44E hall sensor; Speed; The mileage
一、引言
（一）课题背景
在这个科技不断发展的年代，人们的生活质量也在不断得到改善和提高，所以自行车对于当代人而言已经不仅仅局限于运输、代步的工具了，而是成为了休闲，娱乐以及锻炼的代名词。多元化的自行车功能成为了现当代的人们的追求，越来越多的人希望通过自行车运动达到健康锻炼的目的。自行车里程速度表随着这个需求而逐渐成为许多自行车所必备的功能之一，随着人们要求的不断提高，现在的自行车里程表已经发展到同时可以显示速度及里程了，更有甚者可以对运动者的心跳进行量测，抑或是显示运动者在运动过程中所消耗的热量的多少。
本设计采用89C51单片机作为主要硬件，完成了一款自行车里程表的设计制作，具有体积小，便携及操作较为简单等优点。
（二）课题的主要任务及内容
课题的主要任务：
1.确定设计总体方案。
2.设计各功能模块，说明各种功能模块的功能及工作原理，选择各功能模块用到的元器件，并确定主要元器件的参数。
3.完成电路原理图（包括电源部分）设计。
4.完成电路软件设计。
5.完成实物的制作与功能调测。
具体工作包括：
1. 运用霍尔传感器的原理使电路产生关于里程数的脉冲信号；
2. 使用单片机内部的计数器计数脉冲信号的多少；
3. 同时采用软件编程，编写相关数据的程序，并用液晶显示屏显示总里程及当前的速度；
预期目标：完成自行车速度历程表的设计与制作。要求能够具备里程、速度的数据清零、数据测试与显示功能。
二、硬件设计
（一）硬件设计原理框图
本系统基本原理如下：设车轮周长为L，在车轮上装m个磁铁，测量得到的总里程数的最大差值为L/m。经分析，当m取1时，每当轮子转动一圈之后，霍尔传感器都将会接受到一个脉冲信号，并且会将此脉冲信号输入到P3.2口的中断0端口，霍尔传感器在会对系统提供一次计数中断当收集到一个脉冲信号时，当轮子转动了一圈之后即完成了一个计时中断，中断信号的数量（用n表示）和轮子的周长（用l表示）相乘就可以得到所行使的里程数。计数器通过对轮子转动一周需要的时间（表示为t）作统计，可算出当前的行驶速度v。当按下开关键的时候，液晶显示器将会同时显示当前行驶速度和里程数。故本设计的电路主要由晶振电路，单片机，复位电路，LCD显示模块，电机电路，霍尔传感器电路模块组成，其原理框图如图1所示。
图1 硬件设计原理框图
（二）关于传感器及其测量系统
本次设计采用霍尔传感器将许多非电力、非磁性的量例如location、Velocity, displacement, acceleration, angles, revolutions, rotational speed an和 angular velocity以及Working state变化过程所花费的时间等，会转变成一个电量，用来检测和控制变成电量以此来检测及控制。
1.霍尔传感器测量的原理
磁敏传感器是霍尔传感器采用了霍尔效应从而制造出来的。其原理是将一个导体或半导体放在一个磁场里面，并且给它加一个电流I，假如电流与B磁场垂直，则会产生一个电势差Uh在和磁场的方向以及I方向都垂直的方向上，我们称此效应为霍尔效应。霍尔效应的基本原理图如下图2所示。
图2 霍尔效应原理图
2. 集成开关型霍尔传感器
此类型的传感器是一种最常见的传感器，它由稳压器，硅霍尔片，差分放大器，OC门输出和施密特触发器五部分构成，具有输出稳定可靠的特点。根据本次设计要求，拟采用A44E型号集成开关型霍尔传感器为信息获取部分的核心元件。其外观及内部电路如图3及图4所示。
图3 集成开关型霍尔传感器
3.霍尔传感器的应用
本设计中霍尔传感器1脚接电源，2脚接地，3脚输出，就是当它感应到磁的时候它就会输出一个低电平，给单片机P3.2口，通过外部中断来计数，通过程序来实现计算里程和速度的目的。其电路图如图4所示。
图4 霍尔传感器电路模块
4.电机模块
本设计采用一个3-6V的电机，并且与一滑动变阻器电阻相串联，当滑动变阻器阻值调大时，电机转动慢，当滑动变阻器阻值调小时，电机转动快，以此来模拟自行车在骑行过程中的快慢。其电路图如下图5所示。
图9 晶振电路模块
整体电路图见附录一。
致谢
通过这次的毕业设计，我从中学习和了解到了诸多知识，知识层面得到了一定的升华。当然在此过程中也遇到了很多的难题和不懂的地方，一开始看到这个题目的时候我自以为这题目不是太难，可是通过的认真的分析和实际自己动手制作过程中不断的遭遇挫折与失败，我才感觉自己当初想的过于简单化了。后来是在老师不厌其烦的知道与帮助下，我才对我这次毕业设计的题目有了豁然开朗的感觉。同时也对其制作有了一定的思路。
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