基于单片机的自行车里程表设计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。

主要阐述一种基于霍尔元件的自行车里程表的设计。

以AT89C52 单片机为核心，A44E 霍尔传感器测转数，实现对自行车里程/速度的测量统计，采用24C02 实现在系统掉电的时候保存里程信息，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。

软件部分用汇编语言进行编程，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 AT89C52 as kernel, using A44E Hall element to measure revolution, the measure and statistic are achieved. The range informations are saved by 24C02 when the power is off, 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 assemble language, the program is designed in the mode of modules. The system has simple hardware, common sub-program, and meet the demand of design.Key words: Mileage / speed; Hall element; Single Chip Microcomputer;LED目录第1章绪论 (5)1.1 课题产生的背景 (5)1.2 课题的主要任务及内容 (5)第2章自行车里程表总体方案设计 (7)2.1 任务分析与实现 (7)2.2 自行车里程表硬件方案设计 (7)2.3 自行车里程表软件方案设计 (11)第3章自行车里程表硬件电路设计 (13)3.1 概述 (13)3.2 传感器及其测量系统 (13)3.3 芯片简介 (15)3.4 单片机外围电路的设计 (22)第4章自行车里程表软件程序设计 (27)4.1 概述 (27)4.2 自行车里程表总体程序设计 (27)4.3 中断子程序的设计 (29)4.4 数据处理子程序的设计 (29)4.5 显示子程序的设计 (32)第5章系统调试与分析 (34)5.1 自行车里程表系统调试 (34)5.2 调试故障及原因分析 (35)结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录Ⅰ自行车里程表硬件系统原理图.第1章绪论1.1 课题产生的背景自世界上第一辆自行车问世至今已有200多年的历史了。

18世纪末，法国人西夫拉克发明了最早的自行车。

这辆最早的自行车是木制的，其结构比较简单。

世界上第一批真正实用型的自行车出现于19世纪初。

在20世纪,自行车在中国获得了前所未有的普及和发展。

从某种意义上来说，中国是一个自行车的王国。

每天清晨和落日时分，滚滚车流在中国的城市中碾动，这是最为壮观的一道风景，这是一条现代中国流动的长城。

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的速度里程表。

本文主要介绍了自行车里程表的设和软件部分设计。

本文首先扼要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的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的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。

具体的硬件电路包括AT89C52单片机的外围电路以及LED显示电路等。

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，软件采用汇编语言编写，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。

第2章自行车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：自行车里程表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，再经过一系列的计算得出的，其结果通过显示器显示出来。

本系统总体思路如下：里程及速度传感器采用霍尔元件，用一个霍尔芯片、一个小磁铁，霍尔芯片紧贴齿轮，磁铁放在芯片后面。

齿轮转动一周霍尔元件与小磁铁靠近一次，这样可以改变通过霍尔芯片的磁通量，霍尔芯片可以输出类似正弦的波形，用运放放大波形，后面接一级比较器，把正弦波转换为方波，方波的频率和齿轮的转速成正比。

自行车里程的测量是通过霍尔元件输出端的电压发生变化产生脉冲，通过计数器，根据脉冲数计算里程。

自行车速度的测量是通过定时器测出车轮转一周所用的时间t，车轮周长L除以时间t就是自行车的速度。

要求达到的各项指标及实现方法如下：1. 利用霍尔传感器产生里程数的脉冲信号。

2. 对脉冲信号进行计数。

实现：利用单片机自带的计数器T0对霍尔传感器脉冲信号进行计数。

3. 对数据进行处理，要求用LED显示里程总数和即时速度。

实现：利用软件编程，对数据进行处理得到需要的数值。

最终实现目标：自行车里程表具有里程、速度测试与显示功能，采用单片机作控制，可根据车圈的不同设置常用的四种尺寸，显示电路可显示里程及速度，当开关S打开时，LED切换显示当前里程；当开关S闭合时，LED切换显示当前速度v；若自行车超速，系统发出报警提示。

整个设计过程包括硬件电路的搭建，软件的编程，系统的调试，调试通过后，固化程序，脱离开发系统运行。

2.2 自行车里程表硬件方案设计自从1971年微型计算机问世以来，随着大规模集成电路技术的不断进步，微一个向稳定可靠，小而廉价的单片机方向发展。

所谓的单片机，就是把中央处理器CPU、只读存储器ROM、定时/计数器以及I/O 接口电路等集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

从组成和功能上看，它具有微型计算机的含义。

单片机由于将CPU、内存和一些必要的接口集成到一个芯片上，并且面向控制功能将结构作了一定的优化，所以它有一般芯片不具有的特点：1. 体积小、重量轻；2. 电源单一、功耗低；3. 功能强、价格低；4. 全部集成在一块芯片上，布线短、合理；5. 数据大部分在单片机内传送，运行速度快、抗干扰能力强、可靠性高。

目前，单片机被广泛的应用于测控系统、工业自动化、智能仪表、集成智能传感器、机电一体化产品、家用电器领域、办公自动化领域、汽车电子与航空航天器电子系统以及单片机的多机系统等领域。

2.2.1里程/速度测量传感器的设计1. 速度传感器的设计测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。

要测速，首先要解决是采样的问题。

在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。

使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。

只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，将脉冲送入单片机中进行计算，即可获得转速的信息。