基于单片机的自行车数字显示里程表的实现 摘要：设计采用简单、可靠的霍尔集成开关元件和AT90S8515单片机系统实现了自行车里程的实时测量，测得的里程、速度、加速度由中文字库型液晶显示器显示，超速时采用光、语音报警，人机接口友好，可由键盘方便选择车型及车胎规格。
本系统还设计了发电机与电池充电系统，以及与上位计算机连接的串行接口。测试误差小于1%。 关键词：单片机 光敏电阻 自行车 液晶显示器 1。 AT90S8515介绍 AT90S8515是一种基于精简RISC指令集的嵌入式单片机，它有8K的可下载的FLASH存储空间， 512字节的EEPROM，512字节的SRAM。
它还带有看门狗定时器，2个中断源，2个定时器/计数器。 2。 里程测量传感器模块设计 方案一、使用光敏电阻对里程进行测量。将光敏电阻安装在自行车前叉的一侧，在同等高度的另一侧安上一个高亮度的发光二极管。在同等高度的辐条上贴上一圈黑色材料，并在黑色材料上打上等间距的小孔，这样当小孔经过光敏电阻时，光敏电阻根据光电流的变化发出脉冲，从而测量里程。
方案二、利用编码器对车轮的圈数进行测量。将旋转编码器安装在车轴上，这样每当车轮转过一定的距离编码器就会发出一个脉冲。利用脉冲数对里程进行测量。 方案三、利用霍尔元件对里程进行测量。将霍尔元件安装在车前叉的一侧，在车圈侧面等间隔贴多个磁片。
当磁片经过霍尔元件时，霍尔元件输出端的电压发生变化产生脉冲，单片机根据脉冲数来计算里程。 光敏电阻对光特别敏感，当白天行驶时，外界光源将导致光敏电阻发出错误信号；光敏电阻对环境的要求相当高，如果光敏电阻或发光二极管被泥沙或灰尘所覆盖，光敏电阻就不能再进行测量；在雾天和雨天光敏电阻的测量的效果也不好。
而编码器必须安装在车轴上，这样安装就会给用户带来很多不便。霍尔元件不受天气的影响，即便被泥沙或灰尘覆盖对测量也不会有任何影响。由霍尔元件加整形电路构成的霍尔开关系统，具有输出响应快，数字脉冲性能好，安装方便，性能可靠，不受光线、泥水等因素影响，价格便宜的优点。
所以本设计采用方案三。 3。 显示系统设计 方案一、用数码管显示信息。利用6个数码管显示数字信息，并用8个发光二极管分别指示显示量的内容和单位。例如数码管显示10。00,并且指示速度的发光二极管亮，它表示当前的平均速度为10。00千米／小时。
方案二、用液晶显示器显示信息。利用中文字库型液晶在一屏上同时显示显示内容、数字、单位等。例如液晶显示器显示：速度：10。00km/h。它表示当前的平均速度为10。00千米／小时。 要使数码管的一段正常发光，所需电流为5mA，如果6个数码管的所有段全亮，需要240mA的电流，这对用电池供电的系统来说是不堪重负的。
而 OCMJ4*8中文字库型液晶的正常工作电流为111mA，如果把背光关掉，电流可降为65mA。由中文字库型液晶组成的显示系统具有显示内容多，人机界面友好，更省电等特点，因此本设计采用方案二。 由于液晶的背光的电流很大，因此在白天背光是关掉的，只有在晚上背光才打开。
本设计由光敏电阻判断白天黑夜，然后由单片机控制背光的开关。利用光敏电阻实现的背光开/关判断电路如图1。 图1 背光开/关判断电路 取光敏电阻R26两端的电压输入过零比较器，OUT端为输出端。当为白天时，OUT输出为低电平，输入单片机以后，T1输出高电平，将背光电源关断。
晚上OUT输出为高电平，单片机接受到以后，T1输出低电平，打开背光电源。 4。 人机接口设计 本设计共使用了六个键和一个中文字库型液晶显示器（4*8汉字），键操作功能如下： ·显示选择键：以不同的方式显示信息，按一下显示第一屏内容：时间、里程、速度；再按一下显示第 二屏内容：最高速、最低速、加速度；按第三下显示第三屏内容：累计时间、累计里程、行驶次数；再按一下回到第一屏，依次循环。
·循环显示键：按键则显示内容循环显示。 ·校时键：选择要校准的时间，按一下校准小时，再按一下校准分钟，依次循环。 ·"＋"键：对要校准的时间加1。如果要校准小时，按此键小时加1;如果要校准分钟，按此键分钟加1。如果一直按着此键，则所加时间自加。
·车选键：按此键显示第四屏内容：车型。本设计有24、26、28三种车型共7种车胎规格可供选择，按一次键显示一个车胎规格，再按一次显示下一个车胎规格，7个车胎规格依次循环显示。 ·清零键：按此键本次运行的所有信息全部清零。但是本次行驶里程和本次行驶时间都以加在总累计里程和累计时间上。
5。 发电机与电池充电系统设计 考虑到里程表要用在自行车上，本设计自带发电机和充电电路。将发电机安装自行车前叉上，通过车轮与发电机轴的摩擦使发电机轴转动，从而使发电机发电。发电机发出的交流电经过一个整流桥变为直流，这样便可为电池充电。
6。 稳压电路 由于本设计采用两节5号电池供电，电池只能提供+3V的电压，不能直接给芯片供电，而且电池的电压是不稳定的，为了给系统提供一个稳定的-+5V电压，需要一个高效率的电压转换电路，并具有稳压功能，这里使用的MAXIM公司的高效率开关电源升压芯片MAX761，将2。
5~5V的电池电压为+5V电源给整个系统供电，其转换效率达86%。电压转换电路采用了MAX761芯片，MAX761的输入电压为2。5V~16V，输出电压由电阻R1、R2决定，公式为Vout=12*R2/R1。本设计取R2为24K，R1为56K，所以Vout=5。
14V。最大可提供150mA的电流，电压转换电路如图2所示。 图2 稳压电路 7。 语音报警系统设计 为了保证骑车人的安全，本系统设计了声光报警系统。当速度达到20公里每小时时，声音芯片控制扬声器发出报警声音。本设计采用了ISD-1100作为报警芯片。
8。 时钟模块设计 为了给用户提供准确的时间，本设计采用了不间断时钟模块。在时钟芯片的电源上接一个0。1F的大电容。正常工作时，电源给时钟芯片供电，断电后由电容给芯片供电。由于本设计采用的philips公司生产的8563时钟芯片功耗特别小，典型运行电流为0。
25uA,这样芯片在掉电的情况下可正常工作近1个月。 9。系统的掉电与唤醒 为了用户方便、节省电能，本设计加入了系统自动开启与关断功能。当自行车由静止开始移动时，系统自动开启。当自行车的速度小于0。1KM/H （26*1。5型）时，系统认为自行车已停止，经过10S的延时系统关断电源，单片机进入掉电状态。
a。 系统的掉电处理 如果在10秒内测量电路没有脉冲输出，则系统自动判定自行车已停止移动，此时单片机将POWERC端置高电平，将大部分芯片的电源切断，只给单片机和测量电路继续供电，而后单片机进入掉电状态，此时单片机最小电流可到50uA，这样整个系统的耗电可保持在uA级，用电池供电可正常保持近一年。
b。 系统的唤醒 单片机在进入掉电状态之前会将/RD位置为高电平，使测量电路发出的脉冲可以输入。当自行车静止时，测量电路的输出始终为高电平。由于信号首先要经过一个 1uF的电容，由于电容的隔直作用，又由于电容的后面接了一个下拉电阻，所以与门2脚的输入始终为低电平。
或门2脚也为低电平，这样RES端输出为低电平，单片机不会被唤醒。当自行车开始移动时，测量电路信号输出端SIN输出为方波，当第一个上升沿到来时，电容的另一侧为高电平，时与门的输出为高电平。而后或门输出也为高电平，RES为"1"，单片机复位。复位以后，单片机首先置/RD为"0"，屏蔽SIN，以避免单片机因SIN的输入而不停的复位。
唤醒电路如图3所示。 图3 唤醒电路 10。 结束语 本方案的确定以性能可靠，价格便宜，使用及安装方便为主要依据。设计中利用磁效应原理测量自行车行驶的里程和速度，沿着车圈的圆周均匀布置了8个磁片，在自行车的前叉上固定了霍尔集成开关元件，当磁片随车轮的转动通过霍尔元件时，由霍尔元件检出并发出脉冲给单片机，单片机AT90S8515根据记录的脉冲数和车型号计算里程、脉冲时间间隔计算出速度、加速度，当行驶速度大于最小值（0。
1Km/h）时记录本次行驶时间，然后再由液晶显示器输出。显示的内容与方式由键盘进行选择。当速度超过20公里每小时声光报警。本设计可由电池供电并配有发电机系统与电池充电系统。本里程表还有自动启动关机功能，以进一步降低功耗。
答：显示“进入睡眠模式”是显示器因为主机通电但无信号输入而显示的，就是说，并不是指你的主机进入睡眠模式，而是指显示器因为一段时间没有显示信号输入而显示的。这可能的原...详情>>
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