用单片机制作的自行车里程速度表

单片机

现在很多人都把骑自行车作为一项锻炼身体的运动项目，如果在自行车上加装一个里程速度表，就可以知道自己骑车的速度和行程，从而很好地控制运动量。本文介绍一种用单片机制作的自行车里程速度表，里程和速度显示可进行切换，采用三位数码管显示，最大可显示里程为99.9km，显示最高速度可为99.9km／h。该里程速度表也可以用在电动自行车和速度不超过100km／h的摩托车上。一、电路原理电路见图1，由检测传感器、单片机电路和数码显示电路等组成。[tpDIZI20070429015101] 检测传感器由永久磁铁和开关型霍尔集成电路UGN3020组成。UGN3020 由霍尔元件、放大器、整形电路及集电极开路输出电路等组成，其功能是把磁信号转换成电信号，图2a是其内部框图。霍尔元件H为磁敏元件，当垂直于霍尔元件的磁场强度随之变化时，其两端的电压就会发生变化，经放大和整形后，即可在③脚输出脉冲电信号。其工作特性见图2b。由于有一定的磁滞效应，可保证开关无抖动。Bop为工作点“开”的磁场强度，Brp为释放点“关”的磁场强度。永久磁铁固定在车轮的辐条上， UGN3020固定在车轮的叉架上。检测传感器的工作原理如下：车轮每转一周，磁铁经过UGN3020一次，其③脚就输出一个脉冲信号。UGN3020输出的脉冲信号作为单片机AT89C2051的外中断信号，从P3.2口输入。单片机测量脉冲信号的个数和脉冲周期。根据脉冲信号的个数计算出里程，根据脉冲信号的周期计算出速度并送数码管显示。S1用来进行里程和速度显示的切换，在初始状态下显示的是速度。[tpDIZI20070429015102] 数码管DS1～DS3、VT1～VT3、R4～ R13等组成显示电路，使用共阳数码管。P3.3～P3.5为数码管的动态扫描位驱动。P1.0～P1.6作数码段码输出。二、程序设计程序用C语言编写，由主程序、外中断0服务程序、T0中断服务程序、延时子程序等模块组成。主程序主要完成程序初始化和键盘处理，外部中断0 服务程序由测量、计算、读数等部分组成，T0中断服务程序由计时、动态扫描显示、自行车停车判断等部分组成。从P3.2口输入的脉冲信号作为外中断0的中断请求信号，采用沿触发方式。在测量速度时，由于车轮转动脉冲信号的频率很低，不适宜使用计数的方式进行测量，所以采用测脉冲周期的方法进行测量，用脉冲信号系统来控制计时信号，通过计时数计算出脉冲周期，用车轮的周长除以周期便可得到自行车的行驶速度。在测量里程时，用脉冲信号个数乘以车轮的周长便可获得行驶里程。需要说明的是：脉冲信号周期和个数是同时测量的，要做的只是用按钮开关S1切换显示。本文的程序是针对车轮直径为26英寸的自行车编写的。对于其他规格的自行车，只要改写程序spm＝14904（常量1）／ n和spm＝207（常量2）×c即可。为了避免使用浮点数，运算结果长度是以百米为单位的，数据读出时，在第三位数加小数点就换算成千米了。为方便读者制作，现列出各种规格的轮径和轮周长、程序常量的对应值见附表，供参考。[tpDIZI20070429015103] 定时器T0的中断定时时间为5ms，每中断一次计时变量n加1，因此n的单位为5ms。例如：自行车车轮转一周对应的n值为100，则对应的时间为 0.5s，由此可得自行车的速度为14.9km／h。如果n的值达到 1000，即5秒钟仍没有发生外部中断，即表示自行车没有前进，n也被清零，速度显示为0。读数采用三位显示，T0中断一次显示一位数，中断3次就可以刷新一次数据，即 15ms刷新一次数据。三、安装与调试传感器的安装与调试是一个关键。将它安装在前轮的位置，把一块小永久磁铁固定在车轮的辐条上，UGN3020作防潮密封后固定在前叉上，使得车轮转动时磁铁从它的前面经过，并使两者相遇时间隔尽量小。安装时，要使磁铁的s极面向 UGN3020的正面。判定磁铁极性方法是：把磁铁的两个极分别靠近UGN3020的正面，当其③脚电平由高变低时即为正确的安装位置。传感器安装完成后，转动车轮，UGN3020的 ③脚应有脉冲信号输出，否则说明两者的间隔偏大，应缩小距离，直至转动时③脚有脉冲信号输出为止。一般间隔为5mm左右，如果间隔小于 5mm仍无脉冲信号输出，说明磁铁的磁场强度偏小，应予以更换。调试结束后，把里程速度表安装在车把手上，打开电源，骑动自行车，这时数码管显示的是速度，如果要显示里程，只要按一下s1，如果要回到显示速度，再按一下s1即可。