簡易自行車?yán)锍瘫碓O(shè)計

朱鴻志

摘要：隨著現(xiàn)代社會對綠色出行的提倡及全民養(yǎng)生健身意識的覺醒，自行車逐漸成為我們生活中首選的中短途代步工具。對于那些喜愛騎行健身的人來說，自行車車載速度里程表顯得尤為重要。而老式的傳統(tǒng)里程表由于是機(jī)械構(gòu)造，長期使用磨損嚴(yán)重，容易造成極大的誤差。因此，電子里程表便應(yīng)運而生，成了自行車最好的車載伴侶。在這樣一個大背景下，本次課設(shè)我設(shè)計的電子里程表采用光電傳感器，LCD1602液晶顯示器，AT89C51，通過按鍵達(dá)成輸入車輪周長，存儲里程，顯示速率等基本用途。

Abstract： With the promotion of green travel in modern society and the awakening of the consciousness of national health and fitness， bicycles have gradually become the preferred medium and short-distance transportation tools in our lives. For those who like to ride fitness， bicycle speedometer is particularly important. The old-fashioned traditional odometer belongs to mechanical structure and has been worn for a long time， so it is easy to cause great errors. Therefore， the electronic odometer came into being and became the best companion for bicycles. Under such a large background， the electronic odometer the author designed uses photoelectric sensors， LCD1602 liquid crystal display and AT89C51， and achieves the basic purposes of inputting wheel circumference， storing mileage and displaying speed through buttons.

關(guān)鍵詞：光電傳感器;LCD1602液晶顯示器;AT89C51

1? 設(shè)計原理與設(shè)計要求

1.1 設(shè)計原理

本次課設(shè)使用51單片機(jī)完成簡易自行車?yán)锍瘫淼脑O(shè)計要求，使用對射光電傳感器，LCD1602液晶顯示器及51單片機(jī)，實現(xiàn)對自行車速度和里程的實時顯示并保存里程。且增加按鍵設(shè)置，通過按鍵自行輸入自行車的車輪周長，并通過按鍵調(diào)取。LED燈每檢測到一次信號脈沖，閃爍一次。

本次設(shè)計主要有兩部分，分別是硬件部分以及軟件部分。硬件部分根據(jù)課程設(shè)計要求，選擇上述硬件模塊，即對射光電傳感器，普中51單片機(jī)以及LCD1602液晶顯示器，并在接下來的硬件模塊部分中詳細(xì)介紹其功能，引腳等。軟件部分采用C語言為編寫語言，采用模塊化設(shè)計思想作為程序的指導(dǎo)思想，有很強(qiáng)的糾錯能力以及可讀性。通過按鍵模塊輸入自行車周長，經(jīng)過程序編寫實現(xiàn)對自行車?yán)锍桃约八俣鹊挠嬎愎δ?，且可以通過矩陣按鍵保存5次里程記錄，并用LCD1602液晶顯示。自行車的里程與速度分別根據(jù)以下公式求得：

里程=脈沖數(shù)量×自行車車輪周長

速度=里程/時間

此公式將顯示出里程值和速度值。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)的一圈，光電傳感器輸出一個脈沖，根據(jù)車輪周長的計算公式計算出里程數(shù)。用定時器定時一秒，每隔兩秒掃描刷新，實時顯示，如圖1。

1.2 設(shè)計要求

1.2.1 基本要求

①使用對射光電傳感器，計算速度和里程，在LCD1602上顯示;②通過按鍵可輸入車輪周長;③帶有測速指示LED燈，每檢測到信號，LED閃一次。

1.2.2 擴(kuò)展功能

可以通過按鍵對里程表數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，能查詢速度。

2? 硬件電路部分

2.1 AT89C51

AT89C51是具有功耗低，性能高等特點的CMOS 8位微控制器。其Flash存儲器具有4K在系統(tǒng)可編程功能。程序存儲器被片上Flash允許在系統(tǒng)編程，同時也適于常規(guī)編程器。單片機(jī)可擦除只讀儲存器壽命為1000次的寫/擦循環(huán)。與MSC-51兼容，全靜態(tài)工作在0Hz-24MHz也是AT89C51的主要特性。引腳圖參見圖2。

2.2 LCD1602

說起現(xiàn)在單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計中最常見的液晶顯示器件，LCD1602無疑是人們最先想到的。它憑借著體積小，功耗低等突出特點受到單片機(jī)使用者們的青睞。它的顯示容量為16*2個字符，并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{(diào)節(jié)和背光。LCD1602有RS、R/W、E三個控制端口及8位數(shù)據(jù)總線D0-D7，5V為其最佳工作電壓。引腳圖參見圖3。

2.3 光電傳感器

光電傳感器的工作原理基于光電效應(yīng)，可以將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。光電效?yīng)是指光照射在某些物質(zhì)上時，物質(zhì)的電子吸收光子的能量而發(fā)生了相應(yīng)的電效應(yīng)現(xiàn)象。

常見的光電傳感器有對射式和反射式兩種，在這里就不多說了。對射式光電開關(guān)是通過對射式本身的發(fā)射器向本身的接收器發(fā)送紅外線信號完成觸點動作的，通過阻隔紅外線信號來控制觸點的開和關(guān)。本課程設(shè)計中我們采用的是對射式光電傳感器。當(dāng)發(fā)射器和接收器之間被遮擋，接收器沒有采集到對應(yīng)的信號，傳感器將會輸出一個低電平。當(dāng)發(fā)射器和接收器之間沒有被隔開時，傳感器會輸出高電平，從而形成一個脈沖。我們就是利用這個脈沖計算得出數(shù)據(jù)的。