霍尔传感器自行车车速超速报警装置

马雪丽　兰佳棋　齐世雄

摘 要：随着社会的发展，人们生活水平越来越高，自行车不再仅仅是普通的交通工具，而是人们用来锻炼的首选之物。速度里程表可以准确的记录骑行的速度及行驶过的里程。本报告主要阐述一种基于霍尔元件的自行车的速度里程表的设计。

关键词：51单片机;霍尔传感器;自行车里程/速度;LED实时显示

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.099

1 目的

51单片机是最关键的部分，旋转的圈数转换成电脉冲通过霍尔传感器来实现，然后根据霍尔传感器传输的数据进行处理，将处理过的数据在传送给单片机。我们需要用定时器或者是计数器来对总的脉冲数进行统计，以及自行车的车轮在旋转一圈的时候所用的时间，单片机处理了之后，就可以算出里程和速度。最后可以将结果用LED显示器展示出来。

2 要求

（1）测量校园小蓝车的里程/速度;车轮半径是26cm;速度大于12km/h时，就会报警。（2）霍尔传感器是产生脉冲信号的工具。（3）需要对传感器传出的脉冲数据进行计数，我们在实际情况中通过使用单片机提供的计数器来对脉冲信号进行计数。（4）我们需要用LED显示器来展现里程还有速度，然后进行相关数据的处理。在实际的操作中我们需要用相关的软件来进行编程，处理数据，以获得所需的值。

以便实现我们最终的目的，也就是这个系行车的速度里程表具显示里程和骑行速度的功能，通过单片机来进行控制，并且显示电路能够显示速度和里程数。

3 系统的设计

（1）硬件设计。1）51单片机：用来储存测速和计数的程序，是控制的核心部分，51单片机的选择具有高速，低功耗，小尺寸和丰富的资源的优点。2）1601液晶：它是液晶显示器的输出装置，用来显示自行车的速度，具有高显示，数字接口以及单片机接口具有简单、可靠、体积小、重量轻、低功耗的特点。3）直流电源插座：与计算机监视器等专用电源相匹配的插座，为设备提供直流电源。4）电阻：导体会对电流产生阻碍的作用。导体的电阻会随着长度等因素的变化而变化，以欧姆为单位。5）独立按键：它可以被用作普通按钮和中断信号。它比普通的按键响应速度更快。它并不需要经常查询的程序按钮状态，所述按钮的一端接地，另外一端会被连接到I/O引脚上面，在按下按钮的时候呈现为低电平，否则就是高电平。在编辑程序的时候，我们只需要对高低电平进行检测就能够知道按钮有没有被按下。6）发光二极管：①与蜂鸣器一起作为主要报警系统。②机轴每转一圈，在霍尔传感器的输出口会有低电平产生，并且会被传送到单片机上面，那么对应的二极管就会亮了。7）蜂鸣器：当速度超过规定值时，它就会发出警报声作为声音的报警装置。8）可调电阻：①通过改变阻值，来改变和它串联的用电器的电压和电流。②保护其它的用电器。③获取更多的数据??。9）轻触按键：用手按下去之后就接通电路了，松开之后就和电路断开连接了。10）霍尔元件3144：印章面面向自己，管脚朝向下面，从左到右依次是：1电源正，2电源负，3输出（信号）。11）双电压比较器：LM393系列主要是由两个达到2.0的偏移電压指标的独立的电压比较器。??12）晶体管：晶体管的全名是半导体晶体管也称双极晶体管、晶体三极管，它是一种控制电流将弱信号放大为具有大振幅值的电信号并且还作为非接触式开关的半导体器件。13）电解电容器：电解电容器就是电容介质，因为电解液涂层是具有极性的，所以我们在实际的操作中一定不要接错。它主要是由两个金属极以及中间的绝缘介质组成的。所以它具有滤波 、储能等功能。?

（2）软件设计。在我们设计软件的过程中，主要设计的程序包括主程序、行驶的里程等程序。

4 组成部分

（1）显示部分。它将从单片机收到的速度/里程通过电信号显示在数码显示器上，更加容易观察。

（2）复位电路。振荡电路复位电路顾名思义也就是利用这种电路把它恢复到最初的状态下。

（3）振荡电路。晶振电路在工作的过程中主要的工作就是为单片机提供合格的时钟信号。把一次充电以及方面的过程算作是一个完整的周期。单片机的脉冲电流主要是通过振荡电路产生的，门电路会在每次脉冲之后执行一次任务。

（4）超速报警。当单片机检测到速度超过最大速度的时候，会给装置发送报警信号，然后会利用三极管产生的放大电流使蜂鸣器发出报警信号。

（5）电源部分。当电路处在正常工作状态时，电源输出正常电流，红色的LED长亮。

5 实验结果

6 总结

本次实验我们收获良多，温习了电路板的焊接以及顺序的安排，检查电路的环节。看到电路图，首先分析每个部分，通过查阅资料完成了对电路图的理解，知道了每个元器件的作用及电路图的运行原理。知道了单片机的用处及怎么工作的，首次见到电压比较器，知道了它的原理是怎样的。

在系统软件方面，我们会使用keil编程软件改写程序，用汇编语言将程序改成适合测量的状态并检查改错。还学会将程序改成HEX文件导入单片机，使其工作。

这次的实验使我们明白了分工合作的重要性，合理分工可以使我们的效率提高，还能将学到的东西用于生活中。我们通过制作这个霍尔测速学到了书本上没有讲到的知识，非常感谢这次的实验丰富了我们的知识，提升了我们的思维与动手能力，感谢老师们的指导。

参考文献：

[1]李全利.单片机原理及应用技术[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]楼然苗，李光飞.51系列单片机设计实例[M].北京航空航天大学出版社，2006.

[3]姜秀英，姜涛等.传感器与自动检测技术[M].北京：中国电力出版社，2009.

[4]阎焕忠，王长涛，马斌，单片机控制里程转速表的设计[J].沈阳建筑工程学院学报（自然科学版），2002（04）：145-148.