基于单片机自行车测速系统设计摘要：随着科技的迅速发展，单片机的应用也越来越广泛，并带动传统控制检测技术不断更新。
现在的车速表大多是电子式的，用LED数码管或LCD即时显示，显示更加直观。
电子式车速表采用接触车速传感器代替软轴传动,可使车速表的安装位置不受距离限制，进一步有效地克服了机械式车速表中的诸多不足。
本次设计给出了以AT89C2051为核心，利用单片机的运算和控制功能，并采用系统化LED显示模块实时显示所测速度的设计方案，以及串口数据存储电路和系统软件。
该方案由于使用了数码管显示模块和E2PROM，以及高效快速算法，因而可在节约系统资源和简化程序设计的基础上保证测量精度和系统实时性。
其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形：信号预处理电路中的放大器用于对待测信号进行放大,以降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机接口的TTL 信号。
通过单片机的设置可使INT0 引脚能够对内部定时器T0 的工作进行控制,这样能精确地测出加到INT0 引脚的正脉冲宽度(即测出脉冲信号的期) 。
速度显示部分采用数码显示, 所得的数据采用I2C总线, 并通过E2PROM来存储, 因而节省了所需单片机的口线和外围器件, 同时也简化了显示部分的软件编程。
本方案实现了电动车速度即时显示，并可通过控制两个按键显示速度或里程，同时加入了超速语音报警功能，使之更加人性化。
关键词：单片机；霍尔传感器；数码显示；语音报警；DC/DC变换器The bicycle’ Speed system design based on single-chipTonghai chen（School of Information Engineering，Hebei University of Technology，Tianjin 300401，China）Abstract:With the rapid development of technology, more and more widespread application of microcomputer, and promote the traditional control detection technology constantly updated. Electronic speedometer flexible shaft using the contact speed sensor instead of driving, speed tables can be installed without distance limitations, and further to effectively overcome the mechanical disadvantages of speed in the table.The AT89C2051 is designed to give the core of computing and the use of microcomputer control, and adopting a systematic LED display module shows the measured real-time speed design, and the serial data storage circuits and system software.The program due to the use of the digital display module and E2PROM, and efficient fast algorithm, thus saving resources and simplifying programming system based on the system to ensure accuracy and real-time. Signal pre-processing circuit which includes signal amplification, wave conversion and waveform shaping: signal pre-processing circuit in the amplifier for the amplified signal could be to reduce the requirements on signal amplitude; wave transformation and wave-shaping circuitry is used to enlarge the signal converted into TTL signals with the microcontroller interface. The INT0 pin is added to the pulse width (ie measured pulse signal period). Speed display part of a digital display, the data collected using I2C bus, and through E2PROM to store, thus saving the need microcontroller port lines and peripheral devices, but also simplifies the display part of the software programming.The program achieved the speed of real-time electric vehicle revealed two buttons can be displayed by controlling the speed or mileage, while adding a speed voice alarm function, make it more humane.Key words: microcomputer；Hall sensor；digital display；voice alarm；DC / DC convert1 前言1.1 研究背景在全球倡导绿色环保的大趋势下，我国加大了对车辆排放和噪声的管理，由于电动自行车具有无污染、低噪声和轻便快捷等优点，是一种绿色环保的交通工具。
随着我国城市规模的迅速扩大及农村道路的日益改善，长期依靠脚踏自行车的人们将会把目标转向电动自行车，对电动自行车需求也会越来越大。
人们对环境的关注以及相关技术的更新，有力地促进了电动自行车的发展。
1.2 研究意义传统的机械式车速表是由旋转磁场作用于转动盘，使转动盘连同车速表指针发生同向的偏转。
当电磁转矩与弹簧产生的阻力矩平衡时，指针偏转停留在某一角度上。
指针偏转角与车速成正比，因而可用其表示车速。
机械式车速表的缺陷是明显的。
由于表盘指针偏转程度正比于软轴的转动时产生的磁力，当转速较低的时候，磁力较小，随转速变化波动较大。
因此，低速时车速表指针摆动剧烈、测量及显示精度不高。
对于发动机后置的车辆，要将车速表指针的偏转动力由变速箱经软轴等传至驾驶室，软轴必然布置的较长，如何将这种长长的转动软轴从结构上布置妥当，肯定是一件十分困难的事情。
现在的车速表大多是电子式的，用LED数码管或LCD显示，使速度显示更加直观。
采用接触车速传感器代替软轴传动,可使车速表的安装位置不受距离限制,有效地克服了机械式车速表中的诸多不足。
电子式车速表更加智能，车速表的功能也更加人性化，如加上了里程累计、超速提醒等功能。
2 总体设计方案速度里程表由信号预处理电路、A T89C2051单片机、数码管显示电路、串口数据存储电路和系统软件组成。
其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。
信号预处理电路中的放大器用于对待测信号进行放大,以降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机接口的TTL 信号；通过单片机的设置可使INT0 引脚能够对内部定时器T0 的工作进行控制,这样能精确地测出加到INT0 引脚的正脉冲宽度(即测出脉冲信号的周期)；速度显示部分采用数码显示模块, 所得的数据采用I2C总线, 并通E2PROM来存储, 因而节省了所需单片机的口线和外围器件, 同时也简化了显示部分的软件编程。
系统软件包括单片机和液晶模块的初始化模块、液晶模块的写数据/ 命令子模块、周期测量模块、速度里程计算模块、数据存储模块、速度和里程显示数据转BCD 码模块、显示数据消多余零模块、数据显示模块以及实时中断服务模块等。
该设计能实时地将所测的速度显示出来, 同时也能够累计显示总里程数。
该速度表能将传感器输入到单片机的脉冲信号的宽度(传感器将车速转变成相应宽度的脉冲信号) 实时地测量出来,然后通过单片机计算出速度和里程, 再将所得的数据存储到串口数据存储器, 并由动态数码显示模块实时显示出所测速度。
本设计用两个按键来控制显示速度或里程。
考虑到信号的衰减、干扰等影响,在信号送入单片机前应对其进行放大整形, 然后再输入到单片机进行测速。
单片机利用定时器T0 的控制功能测出输入信号的周期后, 再利用单片机的算术运算功能将周期转换成速度, 同时每秒钟进行一次里程累计,从而计算出总里程。
最后将得出的速度、里程值存储在E2PROM中, 并根据两个按键的选择情况来显示速度或里程。
为了方便计算要显示数据值的段码, 可再将其转换成压缩的BCD 码, 然后通过查表将要显示的数据值中每一位的压缩BCD 码转换成8 段码送到显示缓冲区, 最后经串口送至液晶显示模块以显示所测的速度或里程。
设计时, 应综合考虑测速精度和系统反应时间。
为了保证系统的实时性, 系统的速度转换模块和显示数据转BCD 码模块都采用快速算法。
另外, 还应尽量保证其它子模块在编程时的通用性和高效性。
本设计的速度和里程值采用2位显示。
系统方框图如图2-1所示。
图2-1 系统方框图3 系统硬件设计3.1 变换电路设计由于电动车电瓶的电源电压大多是24V，36V，48V等，所以把电瓶电源24V转换为单片机所需要的电压5V，本系统采用的是MC34063制作的降压变换电源。
MC34063引脚图及原理框图如图3-1所示：图3-1 MC34063引脚图及原理框图图3-5 速度显示电路掉电保护电路设计为了用户方便、节省电能，本设计加入了系统自动开启与关断功能。
当电动车由静止开始移动时，系统自动开启。
当电动车的速度小于0.1KM/H(261.5型)时，系统认为电动车已停止，经过的延时系统关断电源，单片机进入掉电状态。