基于单片机的自行车里程监测系统的设计

陈艳荣 周瀚良

摘  要：本设计是一种基于单片机的自行车里程监测系统，采用STC89C52RC单片机为核心处理芯片，液晶显示器使用LCD1602，速度测量使用霍尔传感器，温度传感器使用DS18B20，时间由时钟芯片DS1302进行计算，报警声音提示采用了无源蜂鸣器，并设有按键进行操作。本系统可以显示自行车骑行速度、行驶的总里程数、当前的温度和时间，超速报警，功能全面，价格低廉，实用性强。

关键词：单片机;显示器;霍尔感器

中图分类号：TP368         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）34-0088-02

Abstract： This design is a kind of bicycle mileage monitoring system based on single-chip microcomputer， which uses STC89C52RC single-chip microcomputer as the core processing chip， LCD1602 as the liquid crystal display， Hall sensor for speed measurement， DS18B20 as the temperature sensor， clock chip DS1302 for time calculation， passive buzzer for the alarm， and keys are equipped for operation. The system can display bicycle speed， total mileage， current temperature and time， overspeed alarm， comprehensive function， low price and strong practicability.

Keywords： single chip microcomputer; monitor; Hall sensor

1 概述

随着人类科技的发展，人们对生活质量的要求也日益增加，自行车不再仅仅是普通的代步、运输的工具，而是成为人们锻炼、休闲，近距离上班等活动的首选。自行车码表作为自行车行驶的监测系统，是自行车的重要辅助工具。骑行者不仅能够根据码表上显示的数据及时调整自己的骑行状态，也可以使用户集中精力处理行进过程中的突发事件。自行车走过了200多年的发展历程，自行车码表也随之蓬勃发展。目前市面上的自行车码表款式很多，但大部分自行车码表价格非常高，或者功能不够齐全，所以设计一个功能齐全而且价格低廉的自行车监测系统非常有必要。

2 系统总体设计

本设计是一种基于单片机的自行车里程监测系统，它由控制系统、传感器模块、温度检测系统、时间检测系统、报警系统、显示系统、按键系统、电机驱动电路构成。总体设计框图如图1所示。

3 硬件设计

此设计中，所监控的信号由霍尔传感器转换成数字脉冲信号，然后将数字脉冲信号的数据传输到核心单片机进行处理，其它各个模块也将所监测到的信号传输到单片机，单片机将根据软件设计的程序计算出当前速度、公里数、温度、时间，并通过终端显示设备显示出来，且附加报警功能。如果速度超过所设定的速度值之后，蜂鸣器开始发声报警，提示需要减速。综合电路设计，最终PCB如图2所示：

4 软件设计

程序首先进行寄存器初始化、定时器初始化，然后进行定时器中断，再进行判断是否达到中断，如果是显示器开始亮起，若为否则继续判断。接下来通过按键设置当前时间和报警速度，温度传感器通过感应直接显示在显示屏上。然后进行超速判断，若超过设置的速度则蜂鸣器开始报警。如图3所示：

5 实物调试

通过一系列的软件、硬件调试之后本设计的各项功能都如期实现。如图4所示，显示屏上显示有速度、时间、温度、行驶路程。

当按下S4按键时进入设计模式，可以进入设计报警速度、设置时间以及所有数据清零的界面，如图5、6所示。

6 结束语

本设计主要是通过电机转动来模仿自行车的车轮转动情况，通过霍尔传感器、DS18B20温度传感器、DS1302时钟芯片接收到的信号传输至单片机，最终在LCD1602液晶显示屏上显示出骑行速度、总里程、当前天气温度、当前时间，而且可以通过按键进行设置部分功能数值，实现了价格便宜、测量精确、可靠性强的自行车里程检测系统的设计目标。

本设计如期实现设计目标，但是科技是不断发展的，各项电子设备都在向智能化、综合化、无线化发展，自行车码表的设计不止于此。自行车码表的供电系统完全可以通过太阳能板供电，且可通过蓝牙、WIFI等无线设备与手机等移动设备进行连接互动，可以实现导航功能。自行车监测系统也可以联合心脏监测系统，实时监测骑行者的身体相关指标，加入语音播报系统，让骑行者更好地了解相关数据，调整骑行状态。

参考文献：

[1]翟正和.霍尔传感器测量发动机转速与电压[N].电子报，2012-06-17（010）.

[2]張士伟.基于单片机的自行车码表设计[J].价值工程，2019，38（05）：143-145.

[3]徐雷，崔子晨，刘俊俊，等.基于DS18B20温度监测报警系统的设计与实现[J].安庆师范大学学报（自然科学版），2020，26（01）：89-92.