摘 要：隨著自行車的普及，人們?cè)絹?lái)越追求擁有功能豐富的自行車，智能化、安全化成為自行車的進(jìn)化方向。文章介紹了一款應(yīng)用于自行車的簡(jiǎn)易自行車數(shù)字里程表的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)可以測(cè)量并且可以顯示自行車的當(dāng)前行駛速度、里程，行駛時(shí)間計(jì)時(shí)和超速報(bào)警的功能，讓騎行者可以清晰直觀地知道當(dāng)前的行駛狀況，還可以通過(guò)簡(jiǎn)單的按鍵操作來(lái)修改時(shí)間參數(shù)和報(bào)警速度，本設(shè)計(jì)具有實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：智能；數(shù)字里程表；單片機(jī)；霍爾傳感器

引言

隨著禁摩令和綠色環(huán)保公交的推行，汽車和自行車漸漸成為主要的代步工具。其中，自行車的靈活性使得它成為主要的短途代步工具，在人們生活中的地位愈加重要，同時(shí)，人們對(duì)自行車的功能要求也有所提高，傳統(tǒng)只有單一騎行功能的自行車已經(jīng)不再滿足人們的需求。自行車將會(huì)是智能汽車之后的下一個(gè)智能化領(lǐng)域，相信有朝一日自行車會(huì)和汽車一樣，許多電子設(shè)備都可以應(yīng)用在自行車上，使得騎行更方便、更安全。

本設(shè)計(jì)可靈活安裝在自行車上后，騎行者就可以在騎行時(shí)隨時(shí)看到現(xiàn)在的時(shí)間以及當(dāng)前行駛的速度、行駛了的里程和行駛了的時(shí)間，還有超速提醒，行駛更加安全，通過(guò)對(duì)里程和時(shí)間的計(jì)算騎車者可以選擇最優(yōu)路線，節(jié)省時(shí)間。而且本設(shè)計(jì)成本不高，容易安裝拆卸、可靠性還可以、功耗低，本設(shè)計(jì)可以普遍應(yīng)用在自行車上。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案

本設(shè)計(jì)由硬件部分和軟件部分組成，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，硬軟件結(jié)合，電路簡(jiǎn)單，制作方便。硬件部分由單片機(jī)最小系統(tǒng)、時(shí)鐘電路、測(cè)速電路、報(bào)警電路、顯示電路、按鍵電路各功能電路組成，以STC89C52單片機(jī)作為主控芯片，3144霍爾傳感器作為測(cè)速元件將速度這個(gè)物理量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)脈沖的形式，通過(guò)程序控制單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算處理實(shí)現(xiàn)測(cè)速，蜂鳴器作為報(bào)警元件，1602LCD作為顯示元件，DS1302作為時(shí)鐘芯片；軟件部分用C語(yǔ)言編寫，實(shí)現(xiàn)各功能。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案

以STC89C52作為主控芯片。根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)法通過(guò)霍爾傳感器將自行車行駛的速度即車輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)輸出到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在車輪上和霍爾傳感器相對(duì)應(yīng)的位置安裝一顆磁鋼，單片機(jī)每接收到一個(gè)從霍爾傳感器輸出的脈沖信號(hào)代表車輪轉(zhuǎn)了一圈，對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)時(shí)即是對(duì)車輪轉(zhuǎn)1圈進(jìn)行計(jì)時(shí)，即可通過(guò)計(jì)算得到速度、里程；將里程數(shù)和速度值通過(guò)1602顯示出來(lái)。當(dāng)速度超過(guò)設(shè)定的固定值后，蜂鳴器響。在硬件電路的基礎(chǔ)上通過(guò)軟件編程，實(shí)現(xiàn)以上功能。

系統(tǒng)硬件電路主要分成四個(gè)模塊，分別是單片機(jī)最小系統(tǒng)、測(cè)速模塊、鐘模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊。

3 系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì)

程序采用C語(yǔ)言編寫，設(shè)計(jì)的思想主要是自頂向下，模塊化設(shè)計(jì)。通過(guò)判斷標(biāo)志位是否為1，如果為1，說(shuō)明要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，同時(shí)將標(biāo)志位清零，以保證下次能正常判斷。

3.1 傳感器安裝

將磁鋼粘在自行車的輻條上，將霍爾傳感器用膠布粘貼在自行車前叉的內(nèi)側(cè)，霍爾傳感器到前輪軸心的距離必須等于磁鋼到前輪軸心的距離。除了安裝位置，還要注意磁鋼和霍爾傳感器的安裝方向，粘之前可以先手動(dòng)讓磁鋼接近一下傳感器，如果顯示速度為0，可以換一個(gè)方向再試，直到確認(rèn)霍爾傳感器能感應(yīng)的是磁鋼的哪一面為止，再進(jìn)行安裝，如圖1。

3.2 測(cè)試與分析

為了方便表達(dá)，這里選用近距離測(cè)量做測(cè)試。在圖2中的兩棵樹之間的距離約為10m，把本設(shè)計(jì)安裝好在自行車上后，從第一棵樹處出發(fā)，到第二棵樹時(shí)顯示的里程為0.010km，即為10m，說(shuō)明可靠性還是挺高的。

4 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)的調(diào)試與仿真結(jié)果達(dá)到預(yù)設(shè)要求。經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在誤差允許的范圍，無(wú)論轉(zhuǎn)速高或轉(zhuǎn)速低，可靠性還是比較高的。

參考文獻(xiàn)

[1]楊繼生，劉芬.霍爾傳感器A44E在車輪測(cè)速中的應(yīng)用研究[J].電子測(cè)量技術(shù)，2009，32（10）：100-102.

[2]路國(guó)慶，趙曉博，胡立強(qiáng)，等.脈沖檢測(cè)方法在霍爾傳感器在里程表中的應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009（1）：87-89.

[3]趙樹磊，謝吉華，劉永峰.基于霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置[J].江蘇電器，2008，28（10）：53-56.

[4]黃無(wú)雙.微機(jī)控制電機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)速系統(tǒng)[J].儀器儀表用戶，2005，12（2）：24-25.

[5]何勇，王生澤.光電傳感器及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

作者簡(jiǎn)介：譚穗妍，女，漢族，廣東省羅定人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：電子工程。