发布时间 : 星期五 文章基于单片机的自行车速度及里程表设计毕业论文更新完毕开始阅读e0237e37ba68a98271fe910ef12d2af90342a84c
能，稳定性和设计难度上都得到很大的提高。本设计主要是运用单片机技术对里程计进行了简单的模拟，而随着单片机技术的不断发展，单片机在自行车里程表行业的应用将会越来越广泛。
2 自行车里程表系统
2.1 传统的里程表
传统的自行车里程表一般使用基于磁电传感器和单片机。磁电式转速传感器结构简单、成本低，但是存在以下缺点：一是其输出信号的幅值会随着转速的变化而变化。如果车速过快，其输出信号电压值过高，则会出现次脉冲，检测结果与真实转速不符；二是抗电磁波干扰能力较差。所以这种里程表受到磁电式传感器的影响，不能克服以上缺点。
基于霍尔效应式转速传感器和单片机的里程表则能克服上述两个缺点。自行车工作环境较为恶略，震动性大，油污较多而霍尔传感器具有无触点、高寿命、高可靠性、无火花、无自激振荡、温度性好、抗污染能力强、结构简单、坚固、体积小、耐冲击等优点，凭借这些特点从而决定了选择新型的自行车里程表是个很好的选择。
2.2 常用传感器里程表比较
2.2.1 基于能变磁阻式的传感器里程表
能变磁阻式传感器也称电磁感应式传感器，会产生磁脉冲信号，该信号的产生是由于传感器内的转子的传动从而使磁通量的大小发生了变化从而使线圈中的感应电动势也改变了。基于这种里程表的优点则是价格低、形状小、不用外接电源就能产生交流信号、而且温度的稳定性高：不过不好的地方是转子在不转动的时候就没有信号的输出，信号跳动的范围取决于传感器里面转轴的旋转速度，需要专门的处理信号的电路，而且传感器内的气体空间必须要小于2mm。 2.2.2 基于霍尔效应式传感器里程表
霍尔效应式（Hall Effect）传感器所获得的电压信号，是因为传感器内转轴的传动令磁通量的大小发生了变化。转轴经过传感器中的霍尔器件和永磁铁，磁通量的改变与可变化磁阻式的传感器差不多，不过和可变磁阻式不一样的是霍
尔器件所测量的是磁通量的大小而不是变化率。霍尔器件是用介于导体和绝缘之间的材料制成，需要偏置电流，此传感器随着作用于霍尔器件的磁场的磁通量的增大而增大。霍尔传感器使用了两极半导体做法，使变大、热量的补充以及信号的处理全部集中在一张芯片上。基于霍尔传感器里程表的优点则是：价格较便宜、形状小、能测出无转速、有着很好的线条；不过敝处是：温度承受力不高（要低于200），传感器的气体间隔要小于2.5mm，承压力较小。但对于自行车的工作环境，霍尔式里程表受温度极限、压力敏感方面的影响则较小。
2.3 霍尔传感器突出优点
转速传感器的类型有很多，因为霍尔传感器具有坚固、无触点、结构简单、长寿命、无火花、温度性能好、无自激振荡、体积小、抗污染能力强、可靠性高、耐冲击力强等优点，所以采用霍尔效应式传感器作为设计用转速传感器。该传感器是开关元件，直接输出脉冲频率信号，但是由于存在一些电磁噪声干扰，必须将信号采取过滤无用波以及矫正，提升信号波的精确度和抵抗干扰的能力。处理过的信号则转变成了所需要的方波型信号，然后经过单片机的输入采取能力就能准确的获得他脉冲所产生时间，为了控制单位运算以及提供转速和上截止点的基准信号。用霍尔元件做成的速度传感器，在车辆速度范围内信号的幅度变化不大。并且，还可以利用这些输出信号另有用途，如可以控制牵引力，对车辆的导航系统和发动机以及变速器进行管理等。霍尔传感器的好处还在于：信号的输出电压比较高，从而使用因为两端收到的腐蚀和电磁干扰等这些外接因素引起的问题不大；抗气体敏感度能力强，受质量和空气的影响较小等。
霍尔效应传感器里程表装置具有诸多优点，他们无减少了质量触点，结构坚固，质量轻，寿命长，安装方便，功耗小，耐振动。同时，装置当中的器件的耐温范围高。抗震能力强，而且传感器当中的磁场的存在不受介质的影响，所以霍尔器件能暴露在空气中，所以能在环境因素不太好的地方进行工作。另外此传感器的变换器能与处理信号的电路集成在同一个硅片上，体积较小，成本低，同时具有较好的抗电磁干扰性能。
3 自行车里程表硬件设计
3.1自行车里程表具体硬件电路及工作原理
整个设计系统以单片机作为核心，有液晶1602显示、电源、霍尔传感器等器件组成。从霍尔传感器得到脉冲信号，经过信号的处理，转变成单片机能够接
受到的信号，通过单片机的计算和控制，就可以实现车速和里程的显示。以实现车速、里程、时间的直观显示。 工作原理：
此设计的优点在于我们能够随时随地的读出速度与里程数，主要是将输到单片机中的传感器信号的频率实时的测出来，但是因为信号的衰减性、干扰等的影响，在单片机接受信号以前要对信号放大并矫形，然后再经过单片机可以得到速度和里程，最好把这些数据存储到相应的存储器，并由液晶1602显示出所测的速度与里程。
设计时，应综合的思考测量的准确度与系统的反应时间。在本设计中速度是通过测脉冲的频率而算出来的，所以有比较高的准确度。在计算里程的时候我们往往要假设自行车是处于理想状态当中的。而实际中，误差往往不会超过数米，而整个里程往往都有几千米，所以误差很小。但是为了能随时的读出数据，系统的所有模块都运用了快捷的算法。另外，还要力所能及的让其他的子模块在编程时具有通用性以及高效性。本设计的所有数据都用液晶1602显示。 硬件设计——霍尔传感器测转速或转数
如图3-1所示，在非磁性材料的车轮上粘一块磁钢，霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出一个脉冲，从而可测出转数（计数器），若接入频率计，便可测出转数。
图3-1 霍尔传感器测速
按照车轮的周长大小，乘以运行时间内测到的转数，其乘积就是单程的行程。
3.2 其他外围硬件电路
3.2.1 电源电路
如图3-2所示。外部由12V经7805降压芯片提供电源，给霍尔传感器和单片机系统供电。
图3-2 电源电路原理图
由于电流可达数值较高，且允许时间较长，所以三极管选用功率高的。二极管用于控制电流大小，避免电流过大烧坏元件。
当然，实验设计工程中为了简便，我们直接由一个12V的电源经78M05稳压后得到+5V电压给单片机系统和霍尔传感器稳定供电。 3.2.2 液晶1602显示电路
图3-3 液晶1602显示电路原理图
3.2.2.1 液晶显示原理
液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。