内容发布更新时间 : 2024/12/23 3:36:07星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

引 言

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。

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。自行车简易数字里程表作为自行车的一大辅助工具也随着这个需求而面世，其功能也逐渐从单一的里程显示发展到速度、时间显示。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的速度里程表，它能自动地显示当前自行车行驶的里程及速度。

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1602液晶显示里程和速度的自行车速度里程表。本文主要介绍了自行车的速度里程表的设计思想、电路原理和元件的选择等内容，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，包括单片机的选择、传感器的选择、显示电路的设计；然后简要阐述了自行车的速度里程表的软件设计思路；最后针对仿真过程遇到的问题进行了说明与分析，对本次设计进行了系统的总结。

具体的硬件电路包括STC89C52单片机的外围电路以及液晶显示电路等。 软件设计包括：芯片的初始化程序、定时中断子程序、显示子程序等，软件采用C语言编写。

第一部分 设计任务

1.1 设计要求

（1）设计一个可以适用各种自行车的数字里程表，可显示里程、速度等信息。 （2）学习、了解自行车数字里程表的基本工作原理。

1.2 方案设计

采用单片机实现：用霍尔传感器将所测转速转变为数字脉冲信号，然后再将数字脉冲信号数据传输于核心单片机处理，单片机将根据设计程序计算在一定时间内数字脉冲的频率，再由计数值最终得到里程数并通过终端显示设备显示出来。且附加报警功能，在速度超过某一个固定值后，蜂鸣器响，提示需要减速。

第二部分 系统硬件平台的设计

2.1 总体设计方案说明

本设计的任务是：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，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a个永久磁铁，则测得的里程值最大误差为La。经综合分析，本设计中取a=1。当轮子每转一

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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。每次中断代表车轮转动一圈，中断数n与轮圈的周长L的乘积为里程值。计数器T1计算每转一圈所用的时间time，就可以计算出即时速度speed。若自行车超过限定速度，系统发出报警信号，蜂鸣器响。

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T1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：自行车的速度里程表具有里程、速度测试与显示功能，采用单片机作控制，显示电路可显示里程及速度。

图1 系统框图

2.2 单片机最小系统

2.2.1 STC89C52单片机

U119XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617d0d1d2d3d4d5d6d7RSGNDE18XTAL29RST293031PSENALEEA12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51

图2 STC89C52单片机 2.2.2 时钟电路 STC89C52系列是1T的8051单片机，STC89C52系统时钟兼容传统8051。系列单片机有两个时钟源：内部RC振荡时钟和外部晶体时钟。 在单片机内有一个高增益反相放大器，反相放大器的输入端为XTAL，输出端为XTAL2,由该放大器、晶振和两个33PF的电容构成的振荡电路做单片机的时钟电路。

图3 时钟电路

2.2.3 复位电路

复位电路原理是单片机RST引脚接收到2us以上电平信号,只要保证电容的

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充放电时间大于2us，即可复位，所以电路中的电容是可改变的,按键按下，电容处于一个短路电路中，电容释放所有的电能，电阻两端电压升高系统复位。且

振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周 期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。

图4 复位电路

2.3 显示模块

1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背

光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别， 1602LCD及两者尺寸差别如下图所示：

图6 液晶显示模块图

1602引脚说明表格如下：

编号 1 2 3 4 符号 Vss VDD VO RS 引脚说明 电源地 电源正极 液晶显示对比度调节端 数据命令选择端（HL） 编号 9 10 11 12 符号 D2 D3 D4 D5 引脚说明 数据口 数据口 数据口 数据口