馬雪麗　蘭佳棋　齊世雄

摘 要：隨著社會的發(fā)展，人們生活水平越來越高，自行車不再僅僅是普通的交通工具，而是人們用來鍛煉的首選之物。速度里程表可以準(zhǔn)確的記錄騎行的速度及行駛過的里程。本報(bào)告主要闡述一種基于霍爾元件的自行車的速度里程表的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：51單片機(jī);霍爾傳感器;自行車?yán)锍?速度;LED實(shí)時顯示

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

1 目的

51單片機(jī)是最關(guān)鍵的部分，旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)轉(zhuǎn)換成電脈沖通過霍爾傳感器來實(shí)現(xiàn)，然后根據(jù)霍爾傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理過的數(shù)據(jù)在傳送給單片機(jī)。我們需要用定時器或者是計(jì)數(shù)器來對總的脈沖數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以及自行車的車輪在旋轉(zhuǎn)一圈的時候所用的時間，單片機(jī)處理了之后，就可以算出里程和速度。最后可以將結(jié)果用LED顯示器展示出來。

2 要求

（1）測量校園小藍(lán)車的里程/速度;車輪半徑是26cm;速度大于12km/h時，就會報(bào)警。（2）霍爾傳感器是產(chǎn)生脈沖信號的工具。（3）需要對傳感器傳出的脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，我們在實(shí)際情況中通過使用單片機(jī)提供的計(jì)數(shù)器來對脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。（4）我們需要用LED顯示器來展現(xiàn)里程還有速度，然后進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的處理。在實(shí)際的操作中我們需要用相關(guān)的軟件來進(jìn)行編程，處理數(shù)據(jù)，以獲得所需的值。

以便實(shí)現(xiàn)我們最終的目的，也就是這個系行車的速度里程表具顯示里程和騎行速度的功能，通過單片機(jī)來進(jìn)行控制，并且顯示電路能夠顯示速度和里程數(shù)。

3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）硬件設(shè)計(jì)。1）51單片機(jī)：用來儲存測速和計(jì)數(shù)的程序，是控制的核心部分，51單片機(jī)的選擇具有高速，低功耗，小尺寸和豐富的資源的優(yōu)點(diǎn)。2）1601液晶：它是液晶顯示器的輸出裝置，用來顯示自行車的速度，具有高顯示，數(shù)字接口以及單片機(jī)接口具有簡單、可靠、體積小、重量輕、低功耗的特點(diǎn)。3）直流電源插座：與計(jì)算機(jī)監(jiān)視器等專用電源相匹配的插座，為設(shè)備提供直流電源。4）電阻：導(dǎo)體會對電流產(chǎn)生阻礙的作用。導(dǎo)體的電阻會隨著長度等因素的變化而變化，以歐姆為單位。5）獨(dú)立按鍵：它可以被用作普通按鈕和中斷信號。它比普通的按鍵響應(yīng)速度更快。它并不需要經(jīng)常查詢的程序按鈕狀態(tài)，所述按鈕的一端接地，另外一端會被連接到I/O引腳上面，在按下按鈕的時候呈現(xiàn)為低電平，否則就是高電平。在編輯程序的時候，我們只需要對高低電平進(jìn)行檢測就能夠知道按鈕有沒有被按下。6）發(fā)光二極管：①與蜂鳴器一起作為主要報(bào)警系統(tǒng)。②機(jī)軸每轉(zhuǎn)一圈，在霍爾傳感器的輸出口會有低電平產(chǎn)生，并且會被傳送到單片機(jī)上面，那么對應(yīng)的二極管就會亮了。7）蜂鳴器：當(dāng)速度超過規(guī)定值時，它就會發(fā)出警報(bào)聲作為聲音的報(bào)警裝置。8）可調(diào)電阻：①通過改變阻值，來改變和它串聯(lián)的用電器的電壓和電流。②保護(hù)其它的用電器。③獲取更多的數(shù)據(jù)??。9）輕觸按鍵：用手按下去之后就接通電路了，松開之后就和電路斷開連接了。10）霍爾元件3144：印章面面向自己，管腳朝向下面，從左到右依次是：1電源正，2電源負(fù)，3輸出（信號）。11）雙電壓比較器：LM393系列主要是由兩個達(dá)到2.0的偏移電壓指標(biāo)的獨(dú)立的電壓比較器。??12）晶體管：晶體管的全名是半導(dǎo)體晶體管也稱雙極晶體管、晶體三極管，它是一種控制電流將弱信號放大為具有大振幅值的電信號并且還作為非接觸式開關(guān)的半導(dǎo)體器件。13）電解電容器：電解電容器就是電容介質(zhì)，因?yàn)殡娊庖和繉邮蔷哂袠O性的，所以我們在實(shí)際的操作中一定不要接錯。它主要是由兩個金屬極以及中間的絕緣介質(zhì)組成的。所以它具有濾波 、儲能等功能。?

（2）軟件設(shè)計(jì)。在我們設(shè)計(jì)軟件的過程中，主要設(shè)計(jì)的程序包括主程序、行駛的里程等程序。

4 組成部分

（1）顯示部分。它將從單片機(jī)收到的速度/里程通過電信號顯示在數(shù)碼顯示器上，更加容易觀察。

（2）復(fù)位電路。振蕩電路復(fù)位電路顧名思義也就是利用這種電路把它恢復(fù)到最初的狀態(tài)下。

（3）振蕩電路。晶振電路在工作的過程中主要的工作就是為單片機(jī)提供合格的時鐘信號。把一次充電以及方面的過程算作是一個完整的周期。單片機(jī)的脈沖電流主要是通過振蕩電路產(chǎn)生的，門電路會在每次脈沖之后執(zhí)行一次任務(wù)。

（4）超速報(bào)警。當(dāng)單片機(jī)檢測到速度超過最大速度的時候，會給裝置發(fā)送報(bào)警信號，然后會利用三極管產(chǎn)生的放大電流使蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號。

（5）電源部分。當(dāng)電路處在正常工作狀態(tài)時，電源輸出正常電流，紅色的LED長亮。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

6 總結(jié)

本次實(shí)驗(yàn)我們收獲良多，溫習(xí)了電路板的焊接以及順序的安排，檢查電路的環(huán)節(jié)?？吹诫娐穲D，首先分析每個部分，通過查閱資料完成了對電路圖的理解，知道了每個元器件的作用及電路圖的運(yùn)行原理。知道了單片機(jī)的用處及怎么工作的，首次見到電壓比較器，知道了它的原理是怎樣的。

在系統(tǒng)軟件方面，我們會使用keil編程軟件改寫程序，用匯編語言將程序改成適合測量的狀態(tài)并檢查改錯。還學(xué)會將程序改成HEX文件導(dǎo)入單片機(jī)，使其工作。

這次的實(shí)驗(yàn)使我們明白了分工合作的重要性，合理分工可以使我們的效率提高，還能將學(xué)到的東西用于生活中。我們通過制作這個霍爾測速學(xué)到了書本上沒有講到的知識，非常感謝這次的實(shí)驗(yàn)豐富了我們的知識，提升了我們的思維與動手能力，感謝老師們的指導(dǎo)。

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