自行車里程速度表的工作原理及設(shè)計

現(xiàn)在，很多人都把騎自行車作為一項鍛煉身體的運動項目，如果在自行車上加裝一個里程速度表，就可以知道自己騎車的速度和行程，從而很好地控制運動量。本文介紹一種用單片機制作的自行車里程速度表。里程和速度顯示可進行切換，采用三位數(shù)碼管顯示，最大可顯示里程為99.9km。顯示最高速度可為99.9km/h。該里程速度表也可以用在電動自行車和速度不超過100km/h的摩托車上。

一、電路原理

電路如圖1所示。由檢測傳感器、單片機電路和數(shù)碼顯示電路等組成。

檢測傳感器由永久磁鐵和開關(guān)型霍爾集成電路UGN3020.組成。

UGN3020由霍爾元件、放大器、整形電路及集電極開路輸出電路等組成。

其功能是把磁信號轉(zhuǎn)換成電信號。圖2a是其內(nèi)部框圖?；魻栐﨟為磁敏元件，當垂直于霍爾元件的磁場強度隨之變化時，其兩端的電壓就會發(fā)生變化，經(jīng)放大和整形后，即可在③腳輸出脈沖電信號。其工作特性如圖2b所示。由于有一定的磁滯效應(yīng)?？杀ＷC開關(guān)無抖動。Bop為工作點“開”的磁場強度，Brp為釋放點“關(guān)”的磁場強度。永久磁鐵固定在車輪的輻條上，UGN3020固定在車輪的叉架上。

檢測傳感器的工作原理如下：車輪每轉(zhuǎn)一周，磁鐵經(jīng)過UGN3020一次，其③腳就輸出一個脈沖信號。UGN3020輸出的脈沖信號作為單片機AT89C2051的外中斷信號。從P3.2口輸入。單片機測量脈沖信號的個數(shù)和脈沖周期。根據(jù)脈沖信號的個數(shù)計算出里程，根據(jù)脈沖信號的周期計算出速度并送數(shù)碼管顯示。Sl用來進行里程和速度顯示的切換，在初始狀態(tài)下顯示的是速度。數(shù)碼管DS1～DS3、VT1～VT3、R4～R13等組成顯示電路。使用共陽數(shù)碼管。P3.3～P3.5為數(shù)碼管的動態(tài)掃描位驅(qū)動。P1.0～P1.6作數(shù)碼段碼輸出。

二、程序設(shè)計

程序用C語言編寫，由主程序、外中斷O服務(wù)程序、11D中斷服務(wù)程序、延時子程序等模塊組成。主程序主要完成程序初始化和鍵盤處理。

外部中斷0服務(wù)程序由測量、計算、讀數(shù)等部分組成，TO中斷服務(wù)程序由計時、動態(tài)掃描顯示、自行車停車判斷等部分組成。

從P3.2口輸入的脈沖信號作為外中斷O的中斷請求信號。采用沿觸發(fā)方式。在測量速度時，由于車輪轉(zhuǎn)動脈沖信號的頻率很低，不適宜使用計數(shù)的方式進行測量，所以采用測脈沖周期的方法進行測量。用脈沖信號系統(tǒng)來控制計時信號，通過計時數(shù)計算出脈沖周期，用車輪的周長除以周期便可得到自行車的行駛速度。在測量里程時，用脈沖信號個數(shù)乘以車輪的周長便可獲得行駛里程。需要說明的是：脈沖信號周期和個數(shù)是同時測量的。要做的只是用按鈕開關(guān)Sl切換顯示。

本文的程序是針對車輪直徑為26英寸的自行車編寫的。

對于其他規(guī)格的自行車。

只要改寫程序spm=14904（常量1），n和sPIN=207（常量2）×c即可。為了避免使用浮點數(shù)。運算結(jié)果長度是以百米為單位的，數(shù)據(jù)讀出時，在第三位數(shù)加小數(shù)點就換算成千米了。為方便讀者制作，現(xiàn)列出各種規(guī)格的輪徑和輪周長、程序常量的對應(yīng)值見附表，供參考。