基于单片机的自行车测速系统设计

Ｉ一　史子蕴　……………………一一　基于　片机的自行车测速系统设计　广东工业大学自动化学院谭巨兴　南方电网清远市连南供电局谭巨滔　【摘錾】本文主要是对测速系统的设计与应用进行了研究，以单片机为核心，利用Ａ４４Ｅ霍尔传感器设计出一种可以即时显示速度和路程的测速系统，并用液晶显示器　ＣＤ１６０２显示出来。　【关键词】传感器；单片机；即时测速　．１前言　用５ｘ７点阵图形来娃示字符的液晶盟永器，根　据　示的容鼠可以分为１行ｌ６个字、２行１６个　字、２ｆｊ：２０个字等等，以满足对多个物理量的　输出显示。本设讣中。要盟示多个物理量，显　目　结聚　屏幕共有两行，｝：而一行鼎永累计时　间，　一行最示速度和路程。　预期的结果］：作。每部分程序都调试好后，将　其合理组合并补充，编写完整的程序，写入芯　片．最后进行集成调试，直到电路板完全可以　正常工作，实物图如图２所示。　随着人们对低碳生活的追求．特别是在交　通拥挤的城市，自行军成为代步及休闲运动的工　具　因此爱好白行车运动的人卜分需要一款能测　速的装置，以便更好知Ｉ道自己的运动情况。　２总体设计　整个系统是以单片机作为控制模块，其工　作原理是：Ａ４４Ｅ霍尔传感器检测自行车的轮胎　的运转情况，将不同的车速转变成不同的频率　的脉冲信号输入到单片机进行处理和计算，最　后把即时信息显示存Ｉ　ＣＤ１６０２液晶显示器上，让　人们清楚知道当前的速度、累计运动时间和路　程等物理量，系统的总框图如图ｌ所示。　我们先把磁铁放在自行车的车轮上．而霍尔　４．系统的硬件设计　自行车测速系统的硬件电路主要由以下几　个构成：核心的　Ｈ‘机芯，｛　８９ｃ５２，负责处理送　进来的信号并输ｆ“给鼹示模块：ＬＣＤＩ６０２，单片　机通过写命令和写数据把信息写到液ｆ　板【二；　Ａ４４Ｅ，采集磁感　并转化为低电平信号；通过　稳　器件７８０５，把电源稳定在５ｖ左右；存储模　块ＡＴ２４Ｃ０ｌ，存储和读信息，同时系统还包括了　晶振电路，复位电路，存储电路等外嗣电路。　４．１显示电路　传感器就放在车架，转动自行车的转轴，磁铁也就　跟着一起转动，从而使霍尔传感器周围的磁场发生　变化，传感器在磁钢经过时，产生一个脉冲低电　压，记录自行车转动＿『一周。将霍尔传感器的输　出引脚与单片机的Ｐ３．２脚相连。测速度的原理：　定义测量的时间问隔为　自行车车轮转过的圈数　ｇ。假设车轮周长为Ｃ，则速度为：ｖ＝ｃｑ／ｔ．，在中　断子程序里调用时钟喃数，实现时间的累加，最　后在中断子程序里输　累计时间，速度和路程。　单片机芯片通过连接液晶鼎示引脚Ｒｓ，选　择数字寄存器和指令寄存器；通过连接Ｒｗ来选　取读或写信号。这两个引脚和显示器Ｉ：的引脚　ＤＯ　Ｄ７控制瞥片机接收并处理的信号在显示器　屏幕显示出来。　４．２时钟电路　利用单片机内部的高增益反相放大器，　矗＿ｉＸＴＡＬｌ｛ＨＸＴＡＬ２引脚ｌ　外接定时元件，内部振　荡。定时元件一般采用石英晶体和电容组成的　７结束语　图２测避计的实物图　本文通过　片机作为控制模块，删霍尔传　感器Ａ４４Ｅ收集信号，｝；Ｉ＝｛＿由ＬＣＤ１６０２液晶鼢示器覆　示的测速系统。该测述系统采用模块化设计，　具有成本低廉，耗能少，电路简单等特点，达　到，测速和记录　程的要求。软件部分按功能　模块编写并通过调用　序实现，结构清晰。但　是还有承待改进之处，例如测述系统集成不　高，町以选择更小的芯片和器什；在系统的结　构卜町以增加报警模块，以提醒超速。　参考文献　【１］Ｉｎｔｅ１．ＭＣＳ一５１　Ｆａｍｉｌｙ　ｏｆ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｃｈｉｐ　Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｓ［Ｍ］　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：Ｅｎｇｌｅｗｏｏｄ　Ｃｌｉｆｆｓ，１９９０：１５—１７　渣　：联震荡回路。两电容大小可起频率微调的作　用，电容大小要和晶体的容性负载值相匹配，　否则不易起振。１个机器周期等于ｌ２个时钟周　期，本设计中，晶振采用１２ＭＨＺ。　５软件分析与设计　５．１软件实现原　图１测递系统总框图　器　县　嚣・　磁铁装在车轮｜　，霍尔传感器装在车架。　每当有磁铁经过（即车轮转‘圈）的时候，传　感器输出一个低脉冲，将霍尔传感器的输出引　脚　单片机的Ｐ３．２脚相连。设置单片机的定时　器０工作于方式１，并Ｈ初始化为５０ｍｓ溢出。每　来２Ｏ次中定时／ｉｋ数器溢出中断（Ｈ口１秒）计算　一３．硬件选择　整个系统包括ｒ三人部分，分别是：传感　器模块、单片机模块以及显示模块。　３．１传感器的选择　Ａ４４Ｅ霍尔开关集成电路应蚪ｊ霍尔效应原理。　其输入为磁感应性度。输出是一个数字电压讯　号，霍尔传感器Ａ４４Ｅ在测速系统中的主要作用　是对车轮转速信息进行采集。它具有一致性好、　次速度（以查询的方式获取低电平脉冲，在　【２１路国庆，赵晓博，胡立强　脉冲检测方法的霍尔传感器　在里程表中的应用Ⅱ】机械设计与制造，２００９（１）：８７　８９．　３张友德，赵志英　时亮．单片微型机原理、应用与实　秒内蒙计低电平脉冲的次数）。其　｛１每一秒　内的路程等于速度的值，在中断子　序里调用　性能稳定、可靠性高、响应速度快、安装简便，　可和各种逻辑电路接　直接对接的特点。　３．２单片机的选择　时钟函数，实现时问的累加，最后征中断子程　序　输出累计时间，即时速度和路程。　５．２主程序描述　验ＩＭ］．上海：复旦大学出版社，２０００：１０—２０　【４］苏凯，刘庆国，陈国平．ＭＣＳ．５１系列单片机系统原理与　设计【Ｍ１．２００３：１—４．　【引粱淼，欧阳三泰，王侃夫自动检测技术及应用【Ｍ】北　京：机械工业出版社，２００６：１６２．　本文选用的控制模块足ＡＴ８９Ｃ５２单片机，　ＡＴ８９Ｃ５２是低电压，高性能ＣＭＯＳ　８位单片机，　首先对系统初始化，因为Ｐ３．２连接任霍　尔传感器上，传感器靠近磁铁时就会产生低电　平，当Ｐ３．２＝０表求行感应信号。当累计时间足　整数秒时就输ｍ累计时间和即时速度及路程。　６．调试　把编译产生的可执行代码文件写入芯片，　观察硬件电路是否能按照预期的结果工作，若　不能。则检查修改棚心的程序，甚　修改硬什　片内含８Ｋ　ｂｙｔｅｓ的可反复擦写的只读程序存储　器（ＰＥＲＯＭ）￣Ｈ２５６　ｂｙｔｅｓ的随机存取数据存储器　【６】康华光，陈大钦电子技术基础（数字部分）【Ｍ】　北京：高　等教育出版社，１９９９：２４５．３１８．　王雷，俞鹏ｐｒｏｔｅｌ２００４］￣理图与ＰＣＢｉ￣＂计实例【Ｍ］．北京：：　机械工业出版社，２００５：２４２—２５１　（ＲＡＭ），与标准ＭＣＳ　５１指令系统及８０５２产Ｉ　引脚兼　容，片内置通阁８位巾央处理器（ＣＰＵ）和ＦＩａｓｈ存储　单元，功能强大，适合于复杂控制应用场合。　３，３显示模块的选择　作者简介：谭巨兴（１９８７一），男，广东从化人，厂　东工业大学在读研究生，研究方向：设备故障诊断。　本设计选用Ｉ　ＣＩ）１６０２液晶显示器，是２８一屯子世界　一种　电路，反复以ｊ　过　．直至硬件电路司‘以按照