自行车里程速度表的工作原理及设计

现在，很多人都把骑自行车作为一项锻炼身体的运动项目，如果在自行车上加装一个里程速度表，就可以知道自己骑车的速度和行程，从而很好地控制运动量。本文介绍一种用单片机制作的自行车里程速度表。里程和速度显示可进行切换，采用三位数码管显示，最大可显示里程为99.9km。显示最高速度可为99.9km/h。该里程速度表也可以用在电动自行车和速度不超过100km/h的摩托车上。

一、电路原理

电路如图1所示。由检测传感器、单片机电路和数码显示电路等组成。

检测传感器由永久磁铁和开关型霍尔集成电路UGN3020.组成。

UGN3020由霍尔元件、放大器、整形电路及集电极开路输出电路等组成。

其功能是把磁信号转换成电信号。图2a是其内部框图。霍尔元件H为磁敏元件，当垂直于霍尔元件的磁场强度随之变化时，其两端的电压就会发生变化，经放大和整形后，即可在③脚输出脉冲电信号。其工作特性如图2b所示。由于有一定的磁滞效应。可保证开关无抖动。Bop为工作点“开”的磁场强度，Brp为释放点“关”的磁场强度。永久磁铁固定在车轮的辐条上，UGN3020固定在车轮的叉架上。

检测传感器的工作原理如下：车轮每转一周，磁铁经过UGN3020一次，其③脚就输出一个脉冲信号。UGN3020输出的脉冲信号作为单片机AT89C2051的外中断信号。从P3.2口输入。单片机测量脉冲信号的个数和脉冲周期。根据脉冲信号的个数计算出里程，根据脉冲信号的周期计算出速度并送数码管显示。Sl用来进行里程和速度显示的切换，在初始状态下显示的是速度。数码管DS1～DS3、VT1～VT3、R4～R13等组成显示电路。使用共阳数码管。P3.3～P3.5为数码管的动态扫描位驱动。P1.0～P1.6作数码段码输出。

二、程序设计

程序用C语言编写，由主程序、外中断O服务程序、11D中断服务程序、延时子程序等模块组成。主程序主要完成程序初始化和键盘处理。

外部中断0服务程序由测量、计算、读数等部分组成，TO中断服务程序由计时、动态扫描显示、自行车停车判断等部分组成。

从P3.2口输入的脉冲信号作为外中断O的中断请求信号。采用沿触发方式。在测量速度时，由于车轮转动脉冲信号的频率很低，不适宜使用计数的方式进行测量，所以采用测脉冲周期的方法进行测量。用脉冲信号系统来控制计时信号，通过计时数计算出脉冲周期，用车轮的周长除以周期便可得到自行车的行驶速度。在测量里程时，用脉冲信号个数乘以车轮的周长便可获得行驶里程。需要说明的是：脉冲信号周期和个数是同时测量的。要做的只是用按钮开关Sl切换显示。

本文的程序是针对车轮直径为26英寸的自行车编写的。

对于其他规格的自行车。

只要改写程序spm=14904（常量1），n和sPIN=207（常量2）×c即可。为了避免使用浮点数。运算结果长度是以百米为单位的，数据读出时，在第三位数加小数点就换算成千米了。为方便读者制作，现列出各种规格的轮径和轮周长、程序常量的对应值见附表，供参考。