摘要随着居民生活水平的不断提高，自行车不再仅仅是普通的运输、代步的工具，而是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。
自行车速度/里程表能够满足人们最基本的需求，让人们能清楚地知道当前的速度、里程等物理量。
本论文主要阐述一种基于霍尔元件的自行车速度/里程表的设计。
以AT89S52 单片机为核心，A04E 霍尔传感器测转数，实现对自行车里程/速度的测量统计，并能将自行车的里程数及速度用LED实时显示。
文章详细介绍了自行车速度/里程表的硬件电路和软件设计。
硬件部分利用霍尔元件将自行车每转一圈的脉冲数传入单片机系统，然后单片机系统将信号经过处理送显示。
软件部分用C语言进行编程，采用模块化设计思想。
该系统硬件电路简单，子程序具有通用性，完全符合设计要求。
关键词：里程/速度；霍尔元件；单片机；LED显示AbstractWith the developing of people’s life, the bicycle is not only the universal tool of transportation and substitute for walking, but becomes the first choice of entertainmenting and exercising. The bicycle mileage/speed can fulfill the basic need of people’s life, so that they can learn the speed and the mileage of the bicycle. In these paper, the bicycle mileage/speed design based on the Hall element is elaborated. By AT89S52 as kernel, using A04E Hall element to measure revolution, the measure and statistic are achieved. The bicycle speed can be displayed on LED. In this article, the hardware circuit and software design of bicycle mileage/speed instrument are introduced in detail. About the hardware, the pulse number is transmitted of one cycle of the bicycle into Single Chip Microcomputer system. Then the signal processed by Single Chip Microcomputer system is sent to display scream. About the software, in C language, the program is designed in the mode of modules. The system has simple hardware, common sub-program, and meet the demand of design.Keywords: Mileage / speed; Hall element; Single Chip Microcomputer; LED目录1 绪论 (1)1.1课题产生的背景 (1)1.2课题的主要任务及内容 (2)2 自行车速度/里程表总体方案设计 (4)2.1 任务分析与实现 (4)2.2 自行车速度/里程表硬件方案设计 (4)2.2.1 里程/速度测量传感器的设计 (5)2.2.2 方案的确定 (7)2.3 自行车速度/里程表软件方案设计 (7)3 自行车速度/里程表硬件电路设计 (9)3.1 概述 (9)3.2 传感器及其测量系统 (9)3.2.1 霍尔传感器的测量原理 (10)3.2.2 集成开关型霍尔传感器 (11)3.3 单片机的原理及应用 (12)3.3.1 单片机原理简介 (12)3.3.2 单片机的引脚功能介绍 (14)3.3.3 单片机中断系统介绍 (17)3.3.4 单片机定时/计数功能介绍 (18)3.4 单片机外围电路的设计 (19)3.4.1 时钟电路的设计 (19)3.4.2 复位电路的设计 (20)3.4.3 显示电路的设计 (21)3.4.4 报警电路的设计 (22)4 自行车速度/里程表软件程序设计 (24)4.1 概述 (24)4.2 自行车速度/里程表总体程序设计 (24)4.3 中断子程序的设计 (25)4.4 数据处理子程序的设计 (26)4.5 显示子程序的设计 (28)5 系统调试与分析 (30)5.1 自行车速度/里程表系统调试 (30)5.1.1 调试系统简介 (30)5.1.2 系统仿真 (30)5.1.3 硬件电路的搭建 (31)5.2 调试故障及原因分析 (31)5.3 调试结果 (32)5.3.1 速度显示 (32)5.3.2 里程显示 (33)5.3.3 超速报警显示 (34)6 社会经济效益分析 (35)结束语 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录Ⅰ自行车速度/里程表硬件系统原理图 (40)附录Ⅱ元件清单 (41)附录Ⅲ程序清单 (42)1 绪论1.1课题产生的背景自行车被发明及使用，到现在已有两百多年的历史，这两百年间，人类在不断的尝试与研发过程中，将玩具式的木马车转换到今日各式新颖休闲运动自行车。
自行车发展的目的，也从最早的交通代步的工具，转换成休闲娱乐运动的用途。
1791年，法国人西弗拉克发明了最原始的自行车。
它只有两个轮子而没有传动装置，人骑在上面，需用两脚蹬地驱车向前滚动。
1801年，俄国人阿尔塔马诺夫设计出世界上第一辆用踏板踩动的自行车。
1817年德国人德雷斯，在自行车上装了方向舵，使其能改变行使方向。
1839年，苏格兰人麦克米伦制造出木制车轮，装实心橡胶轮胎、前轮小、后轮大、坐垫较低、装有脚踏板和曲柄连杆装置，骑者可以双脚离开地面的自行车。
同年，麦克米伦又将木制自行车改为铁制自行车。
1867年，英国人麦迪逊设计出第一辆装有钢丝辐条的自行车。
1869年德国斯图加特出现了由后轮导向和驱动的自行车，同时车上采用了滚动轴承、飞轮、脚刹、弹簧等部件。
1886年英国人詹姆斯，把自行车前后轮改为大小相同，并增加了链条，使其车型与现代自行车基本相同。
1887年，德国曼内斯公司将无缝钢管首先用于自行车生产。
1888年英国人邓洛普用橡胶制造出内胎，用皮革制造出外胎，以此作为自行车的充气轮胎。
从此，基本奠定了现代自行车的雏形。
时至今日，自行车已成为全世界人们使用最多，最简单，最实用的交通工具。
随着居民生活水平的不断提高，自行车不再仅仅是普通的运输、代步的工具，而是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。
因此，人们希望自行车的功用更强大，能给人们带来更多的方便。
自行车里程/速度表，作为自行车的一大辅助工具，也正是随着这个要求而迅速发展的，其功能也逐渐从单一的里程显示发展到速度、时间显示，甚至有的还具有测量骑车人的心跳、显示骑车人热量消耗等功能。
本设计采用了MCS-51系列单片机设计一种体积小、操作简单的便携式自行车速度/里程表，它能自动地显示当前自行车行走的距离及运行的速度。
单片微型计算机自1976年问世以来发展非常迅速，现在已成为微型计算机一个很重要的分支，在现实生活中应用越来越广泛，已经对人类产生了巨大的影响，尤其是美国Intel公司的MCS—51系列单片机，由于其集成度高、处理功能强、性能价格比高、可靠性高、系统结构简单，可以灵活的与其他芯片组成众多的测量电路用于速度、温度、深度、高度、湿度、光强等方面的测量和研究等特点，在我国现代化生活、生产中已经得到了广泛的应用，如在工业检测控制、仪器仪表、电子工业、机电一体化等众多领域取得了令人瞩目的成果。
本设计利用MCS—51系列单片机扩展方便、可靠性能高、处理功能强、速度高等特点，实现对自行车里程和速度的测量。
1.2课题的主要任务及内容本课题主要任务是利用霍尔元件、单片机等部件设计一个可用LED数码管实时显示里程和速度的自行车速度/里程表。
基于此任务，本课题的内容主要分为软件和硬件两大部分，在遵循软硬件相结合的原则下，先熟悉软件环境，然后进行硬件电路设计，再根据设计的硬件进行软件编程，进行模块化设计，并对各模块进行调试，再焊接电路板，最后软硬件进行调试。
本文主要介绍了自行车速度/里程表的设计思想、电路原理、方案论证以及元件的选择等内容，整体上分为硬件部分设计和软件部分设计。
本文首先扼要介绍了该课题的产生背景、主要任务和内容；接着针对该课题的任务进行方案论证，包括硬件方案和软件方案的设计；继而具体介绍了自行车速度/里程表的硬件设计，包括传感器的选择、单片机的选择、显示电路的设计；然后阐述了该自行车速度/里程表的软件设计，包括数据处理子程序的设计、显示子程序的设计；最后针对仿真过程和硬件搭建过程中遇到的问题进行了具体说明与分析，对本次设计进行了系统的总结，并对其进行了综合经济效益分析。
本文的核心部分是第3、4、5章。
这3章内容具体介绍了硬件设计过程、软件设计过程和系统仿真过程。
具体的硬件电路包括AT89S52单片机的外围电路以及LED显示电路等。
在实验板上每一个硬件电路焊接完成后，每一部分单独调试，在各个部分调试成功后，联调整个硬件电路，最后做出分析，得出结论。
软件设计包括：芯片的初始化程序、定时中断采样子程序、显示子程序等，软件采用C语言编写，软件设计的思想主要是自顶向下，模块化设计，各个子模块逐一设计，再分别进行调试，最后联调整个程序，判断是否达到预期的要求，得出结论。
仿真是整个设计的重要一环，也是设计能否实现的关键。
2 自行车速度/里程表总体方案设计2.1 任务分析与实现本次毕业设计的题目是：自行车速度/里程表的设计。
其设计的任务是：以通用MCS-51单片机为处理核心，用传感器将车轮的转数转换为电脉冲，进行处理后送入单片机。
里程及速度的测量，是经过MCS-51的定时/计数器测出总的脉冲数和每转一圈的时间，再经过单片机的计算得出的，其结果通过LED显示器显示出来。
本系统总体思路如下：假定轮圈的周长为L，在轮圈上安装m个永久磁铁，则测得的里程值最大误差为L/m。
经综合分析，本设计中取m=1。
当轮子每转一圈，通过开关型霍尔元件传感器采集到一个脉冲信号，并从引脚P3.2中断0端输入，传感器每获取一个脉冲信号即对系统提供一次计数中断。