基于STC15单片机的自行车智能码表设计

李静静，张增财，王守志

（临沂大学信息科学与工程学院，山东 临沂 276000）

0 引言

随着社会的发展和生活水平的提高，自行车又重新回到人们的视线里，人们对于自行车的租用也不仅仅局限于代步和运输，更多的是希望自行车的娱乐功能和锻炼功能越来越多，并希望可以在娱乐的同时也能锻炼身体[1-3]。自行车的码表成为增强自行车上述功能不可缺少的一部分，将它安装在自行车上，可以检测到自行车的实时速度、平均速度、运行轨迹、天气、舒适程度，码表能尽可能准确地反映骑行状况，让人们对自己运动的当天有所准备，也对自己的运动状况有所了解，能更科学的运动健身。

1 系统分析

自行车码表一般由安装于前车圈钢条上的感应磁铁、前叉上的感应器、顺着前叉蜿蜒而上的连接线、置于握把上面的码表座和座上面的码表等几部分组成。码表的工作原理是车圈旋转时感应器捕捉到感应磁铁带来的信息，通过连接线传输至码表，码表对此进行处理后计算出速度（瞬时速度平均速度）、总路程等信息并显示。

2 系统功能设计

本文设计的自行车智能码表以实用为主，添加了一些较为人性化的功能，减少了一些不需要的功能。智能码表分为硬件部分和软件Android部分。

2.1 硬件端

如图1所示，硬件模块主要由STC15单片机、Air800、OLED、霍尔传感器与按键模块构成。硬件部分主要是负责数据处理，获取GPS信息，实时上传经纬度数据，测得骑行速度、路程并将当前的速度、经纬度显示出来。

STC15单片机作为主控芯片，实现数据的处理，按键的检测，串口数据的传递，霍尔传感器所传数据的接收、速度的计算和显示的功能。按键作为功能键使用，总共有两个按键，一个是模式切换，另一个实现按键翻页，模式按键带有按下提示音，换页按键带有LED灯的提示功能，通过硬件表示已经进行换页操作[4]。霍尔传感器放到车轮的支架上，将磁铁吸到自行车轱上，通过检测每次通过的磁通量产生中断来计算自行车轮胎转的圈数（每两次中断则是轮胎转圈一次），通过相应的算法计算自行车的总路程、平均车速和瞬时速度。Air800则是获取GPS信息，将其上传到阿里云物联网云平台，也通过串口线将其发送到单片机串口，单片机读出串口数据后进行数据处理，将其在OLED显示屏上显示[5]。

2.2 Android端

以Java语言为基础，结合Android移动开发平台，并利用百度地图开放平台、和风天气提供的URL完成在手机上显现地图、查询绘制轨迹和查询天气。软件设计框图如图2所示。

在Android中就是通过多个Activity协同工作来完成某一项应用的过程，并用Button来实现从一个Activity进入到另外一个Activity的，显示不同的信息。在整个应用形成过程中一共用到三个Activity。第一个Activity是利用百度地图API来显示客户端在一定时间段骑行所记录的距离以及最后的速度。直接调用百度地图的定位SDK，显示在第一个界面上。通过Datepicker和TimePicker输入时间以后，将时间转化为时间戳，将时间戳传到画轨迹的部分，返回到第一个界面，在地图面界上画出轨迹，实现查询要求时间的轨迹。第二个Activity是在百度地图定位的基础上利用服务期端的数据来查询客户端上传的数据，并且利用和风天气的API来显示实时天气以及天气状况，Air800传上服务器的数据通过Gson解析后，调用显示在手机客户端的第二个主界面上。第三个Activity也是利用和风天气API来显示当天实时天气和之后七天的天气信息，全国各个地区的天气都可以进行查询[6-8]。第三个主界面为天气界面，包括之后三天的天气情况、PM2.5、AQI、舒适程度、汽车指数、运动建议，此外，这个页面可以左滑或者点击按钮，查看全国各省市的天气情况和天气预报，也可以下拉刷新。同时应用TextView将从服务器返回的数据显示出来，可以在Layout中修改它的具体信息。

3 结语

该设计实现了自行车码表的智能化，骑行者可以通过屏幕查看自己的当前所在位置，骑行速度，里程以及骑行时间，通过Android端可以查看当前的位置，通过输入时间查询可以查看骑行轨迹，当地以及各个地区的天气状况，结合当前热门的物联网技术，能对自行车码表进行改进，具有一定的推广价值。希望将来还会对智能码表的现有功能继续完善，并逐步将一些其他的实用性的功能添加进去，如卡路里消耗与心率等健康信息的显示，添加社区模块与他人进行数据分享等，推动全城运动。