自行车里程表电路设计 - 毕业设计

安阳师范学院本科学生毕业设计报告

自行车里程表电路设计

系（院） 物理与电气工程学院 专 业 电气工程及其自动化

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自行车里程表电路设计

陈乐乐

（安阳师范学院 物理与电气工程学院 河南 安阳 455000）

摘要：介绍了自行车里程表研究的意义，提出了自行车里程表的设计方案，详细阐述了采用STC89C52、霍尔传感器、LED数码管等设计制作自行车里程表的过程。

关键词：里程表；单片机；霍尔传感器；LED数码管

1 引言

自行车由于本身低碳环保及方便等优点，成为居民喜爱的交通、健身工具。在这个背景下，自行车里程表作为自行车的一大辅助工具迅速发展起来。科学、美观、合理设计自行车里程表有一定的实用价值，它能计算出里程数,使运动者运动适量,达到健康运动与代步的最佳效果。现在汽车上都装载有里程表，但是由于成本昂贵，不太适合应用在自行车上。本里程表的设计具有结构简单，成本低廉，显示清晰，稳定可靠等优点，并且可进行扩充。 2 设计要求

（1）以单片机为控制核心，采用霍尔传感器检测自行车轮胎的运转情况，通过抗干扰处理和计算后，由数码管显示自行车的里程；

（2）总里程<999.9Km；

（3）可扩展显示自行车速度。 3 方案论证 3.1 方案1

（1）利用霍尔传感器产生里程数的脉冲信号；

（2）利用单片机自带的计数器T1对霍尔传感器脉冲信号进行计数； （3）对数据进行处理，用LED显示里程数。

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：自行车里程显示功能。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。 3.2 方案2

总体思路与方案1一致，依然利用单片机自带的计数器对霍尔传感器产生里程数的脉冲信号进行计数，但是数据显示模块采用LCD显示，更能清晰的显示里程数。

3.3 方案比较

本设计采用方案1，数码管低功耗，容易控制，占用CPU资源少，价格比较便宜，比较实用。 4 硬件设计 4.1 框图

本系统是由数据采集，单片机控制系统，数据存储3部分构成。其中数据的采集是由霍尔传感器来完成的，它的输出是矩形脉冲，经过RC滤波后就向单片机系统提供转速信号。其中关键的处理由单片机系统来完成，单片机将对INT0脚的接收的信号进行计数，信号由显示部分送LED进行显示，显示当前的行驶里

程情况。在本次行驶过后数据存入EEPROM中，以便下次行驶时在其基础上继续计数送出显示总共的里程数，到记忆的目的。以上所述就是整个系统的总体设计思想。

利用霍尔元件对里程进行测量，将霍尔元件安装在车前叉的一侧，在车圈侧面贴一个磁片，当磁片经过霍尔元件时，霍尔元件输出端的电压发生变化产生脉冲，单片机根据脉冲数来计算里程。该设计能实时地将所测的累计里程数显示出来，信号送入单片机前应对其进行放大整形，然后通过单片机计算出里程，再将所得的数据存储到数据存储器，并由LED显示模块交替显示所测里程。本设计的里程数的算法是一种大概的算法（假设在一定时间内自行车是匀速行进）。原理框图如图1所示。

显示电路 传 感 器 STC89C52 数据储存 EEPROM 图1 原理框图

4.2 电路原理图和电路原理

本设计所用的霍尔传感器是一块集成芯片，它结合了采样和放大功能于一体。首先我们把磁钢放在自行车的转轴上，而霍尔元件就放在与其水平的转轴上，当我们完成安装后，转动自行车的转轴，磁钢也就跟着一起转动，从而使霍尔传感器周围的磁场发生变化，这种变化将会导致霍尔电压变化从而产生一个方波，再通过其内部的整形和放大，产生出一个适合外部电路的脉冲电压。假定轮圈的周长为L，在轮圈上安装1个磁铁，则测得的里程值最大误差为L。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口中断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，每次中断代表车轮转动一圈，中断数n轮圈的周长L的乘积即为里程值。电路原理如图2所示。