基于单片机的速度里程表的设计

王晴　廖松城

【摘要】本文阐述了一种自行车的速度里程表的设计，以AT89C52 單片机为核心，A44E 霍尔传感器测转数，实现对自行车里程/速度的测量统计，并能将自行车的里程数及速度用LED 实时显示。介绍了总体系统设计及任务、硬件系统设计、软件系统的总体设计及系统仿真调试。该系统硬件电路简单，子程序具有通用性，完全符合设计要求。

【关键词】单片机；LED 显示； Proteus

自行车速度里程表已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭及比赛等公共场合，给人们的生活、出行、工作带来了极大的方便，由于自行车速度里程表的数字集成电路的发展和采用了先进的传感器技术，使得自行车速度里程表有测量准确、性能稳定、携带方便等优点，它还可用于测速、里程计算及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的自行车速度里程表集成电路芯片出售，价格便宜，使用也很方便。但鉴于自行车速度里程表的基本组成包含了数字电路、单片机及自动检测的主要组成部分。因此进行自行车速度里程表的设计是必要的，研究自行车速度里程表及扩大其应用，有着非常现实的意义。

一、总体系统设计及任务

通过单片机设计自行车速度里程表[1]，在单片机的选择上我们选择通用 MCS-51 单片机，以它作为核心处理部分，传感器可以自动把自行车车轮的转数转换成电脉冲并进行处理然后送入单片机。单片机会测量出自行车骑行过程的总脉冲数和每转一圈的时间，单片机运算得出具体数据，最终在 LED 显示器上显示出来。

单片机会连接显示器，根据设计程序的不同按下按键所显示的信息也不同，里程键和速度键都是相互独立的模块。除此之外单片机还会设计过速警报程序，就是当自行车的行驶速度超过原本设定的一个固定值时，系统会发出警报信号，里程表会发出警鸣声提示骑车人。

二、硬件系统设计

设计自行车里程表，电路设计则是最基础也是最重要的部分，它需要做到能够将信号捕获并进行放大整形，单片机能够准确而迅速的进行信号处理，数码管能够实时显示信息且不存在跳频和闪烁等错误。而配合电路支持这些功能最主要的部件就是传感器和单片机。 本文设计的核心部件是单片机，所有功能都需要它的支持。

三、软件系统的总体设计

根据设计的要求和硬件结构等条件将单片机系统分成好几个相互独立的功能模块，然后再根据排列好的模块顺序逐个编写各个模块程序，这种模块化结构设计的长处是整个系统的想结构层次分明，当系统出现问题时可以快速找到出错的模块并修正而不会影响到其他的功能模块，从而提升了工作效率，在速度里程表的设计里，需要设计很多个功能程序，单片机计算行车速度的时候，那么就需要速度调用子程序；单片机计算行车里程的时候那么就需要里程调用子程序；因为需要连接 LED 显示屏，那么自然显示子程序也是必不可少的，除此之外还要设计中断子程序和延时子程序。

四、系统仿真调试

Proteus[2]是一款由英国公司开发的EDA工具软件，它除了有一般EDA工具软件的仿真功能之外，还能仿真单片机和外围器件。它可以实现数字电路、模拟电路及为控制系统及为控制系统和外设的混合电路系统的短路仿真、系统协同仿真和PCB设计等全部功能，可以在还没有目标原型时对系统进行调试和验证。本文利用proteus软件来对我们的构想进行仿真，设计流程图如图2所示。

五、结论

里程表的里程是根据接霍尔元件输出的脉冲总数乘以车轮的周长所的出来的，速度是根据车轮周长除以车轮转一圈所用的时间。当按下开关，LED 显示器上会显示自行车的即时速度，当速度超过预定的某一速度时，里程表将会启动报警系统发出警鸣声。

最终通过 Proteus 软件进行仿真设计，得出的结果符合课题设计的标准，能够准确的显示对里程和速度的显示，可以适用于一般场合。不过设计的不足之处在于若自行车行驶过快，那么显示器上的数字也会跳的过快，应当考虑将其设置为定时跳转一次，方便观察。

本次设计的自行车速度里程表具有广泛的应用前景，基于如此简单的电路设计和低廉的成本，便能够满足人们对于高性能、多功能自行车里程表的需求，能够应用于家用和测试等各种场合。

参考文献：

[1]张怀强，周通，陆坤，何为民.基于单片机与光电传感器的电动自行车速度与里程表的设计[J].今日电子，2006，（7）：49-54

[2]代启化.Proteus在单片机电路系统设计中的应用[J].自动化与仪器仪表，2006，（6）：84-87