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1.1 课题背景
自行车被发明及使用到现在已有两百多年的历史,这两百年间人类在不断的尝试与
研发过程中,将玩具式的木马车转换到今日各式新颖休闲运动自行车,自行车发展的目
的也从最早的交通代步的工具转换成休闲娱乐运动的用途。
随着居民生活水平的不断提高,自行车不再仅仅是普通的运输、代步的工具,而是
成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。因此,人们希望自行车的功用更强大,能给人们带
来更多的方便。自行车里程速度表作为自行车的一大辅助工具也正是随着这个要求而迅
速发展的,其功能也逐渐从单一的里程显示发展到速度、时间显示,甚至有的还具有测
量骑车人的心跳、显示骑车人热量消耗等功能。本设计采用了 MCS-51 系列单片机设计
一种体积小、操作简单的便携式自行车的速度里程表,它能自动地显示当前自行车行走
的距离及运行的速度。
1.2 课题主要任务及内容
本课题主要任务是利用霍尔元件、单片机等部件设计一个可用 LED 数码管实时显示
里程和速度的自行车的速度里程表。本文主要介绍了自行车的速度里程表的设计思想、
电路原理、方案论证以及元件的选择等内容,整体上分为硬件部分设计和软件部分设计。
本文首先扼要对该课题的任务进行方案论证,包括硬件方案和软件方案的设计;继
而具体介绍了自行车的速度里程表的硬件设计,包括传感器的选择、单片机的选择、显
示电路的设计;然后阐述了该自行车的速度里程表的软件设计,包括数据处理子程序的
设计、显示子程序的设计;最后针对仿真过程遇到的问题进行了具体说明与分析,对本
次设计进行了系统的总结。
具体的硬件电路包括 STC89C52 单片机的外围电路以及 LED 显示电路等。
软件设计包括:芯片的初始化程序、定时中断采样子程序、显示子程序等,软件采
用汇编语言编写,软件设计的思想主要是自顶向下,模块化设计,各个子模块逐一设计。
1.3 任务分析与实现
本设计的任务是:以通用 MCS-51 单片机为处理核心,用传感器将车轮的转数转换
为电脉冲,进行处理后送入单片机。里程及速度的测量,是经过 MCS-51 的定时/计数器
测出总的脉冲数和每转一圈的时间,再经过单片机的计算得出,其结果通过 LED 显示器
显示出来。
本系统总体思路如下:假定轮圈的周长为 L,在轮圈上安装 m 个永久磁铁,则测得
的里程值最大误差为 L/m。经综合分析,本设计中取 m=1。当轮子每转一圈,通过开关
型霍尔元件传感器采集到一个脉冲信号,并从引脚 P3.2 中断 0 端输入,传感器每获取
一个脉冲信号即对系统提供一次计数中断。每次中断代表车轮转动一圈,中断数 n 轮圈
的周长为 L 的乘积为里程值。计数器 T1 计算每转一圈所用的时间 t,就可以计算出即时