简易自行车里程表设计

朱鸿志

摘要：随着现代社会对绿色出行的提倡及全民养生健身意识的觉醒，自行车逐渐成为我们生活中首选的中短途代步工具。对于那些喜爱骑行健身的人来说，自行车车载速度里程表显得尤为重要。而老式的传统里程表由于是机械构造，长期使用磨损严重，容易造成极大的误差。因此，电子里程表便应运而生，成了自行车最好的车载伴侣。在这样一个大背景下，本次课设我设计的电子里程表采用光电传感器，LCD1602液晶显示器，AT89C51，通过按键达成输入车轮周长，存储里程，显示速率等基本用途。

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.

關键词：光电传感器;LCD1602液晶显示器;AT89C51

1  设计原理与设计要求

1.1 设计原理

本次课设使用51单片机完成简易自行车里程表的设计要求，使用对射光电传感器，LCD1602液晶显示器及51单片机，实现对自行车速度和里程的实时显示并保存里程。且增加按键设置，通过按键自行输入自行车的车轮周长，并通过按键调取。LED灯每检测到一次信号脉冲，闪烁一次。

本次设计主要有两部分，分别是硬件部分以及软件部分。硬件部分根据课程设计要求，选择上述硬件模块，即对射光电传感器，普中51单片机以及LCD1602液晶显示器，并在接下来的硬件模块部分中详细介绍其功能，引脚等。软件部分采用C语言为编写语言，采用模块化设计思想作为程序的指导思想，有很强的纠错能力以及可读性。通过按键模块输入自行车周长，经过程序编写实现对自行车里程以及速度的计算功能，且可以通过矩阵按键保存5次里程记录，并用LCD1602液晶显示。自行车的里程与速度分别根据以下公式求得：

里程=脉冲数量×自行车车轮周长

速度=里程/时间

此公式将显示出里程值和速度值。当车轮转的一圈，光电传感器输出一个脉冲，根据车轮周长的计算公式计算出里程数。用定时器定时一秒，每隔两秒扫描刷新，实时显示，如图1。

1.2 设计要求

1.2.1 基本要求

①使用对射光电传感器，计算速度和里程，在LCD1602上显示;②通过按键可输入车轮周长;③带有测速指示LED灯，每检测到信号，LED闪一次。

1.2.2 扩展功能

可以通过按键对里程表数据进行保存，能查询速度。

2  硬件电路部分

2.1 AT89C51

AT89C51是具有功耗低，性能高等特点的CMOS 8位微控制器。其Flash存储器具有4K在系统可编程功能。程序存储器被片上Flash允许在系统编程，同时也适于常规编程器。单片机可擦除只读储存器寿命为1000次的写/擦循环。与MSC-51兼容，全静态工作在0Hz-24MHz也是AT89C51的主要特性。引脚图参见图2。

2.2 LCD1602

说起现在单片机应用设计中最常见的液晶显示器件，LCD1602无疑是人们最先想到的。它凭借着体积小，功耗低等突出特点受到单片机使用者们的青睐。它的显示容量为16*2个字符，并且带有字符对比度调节和背光。LCD1602有RS、R/W、E三个控制端口及8位数据总线D0-D7，5V为其最佳工作电压。引脚图参见图3。

2.3 光电传感器

光电传感器的工作原理基于光电效应，可以将光信号转变为电信号。光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。

常见的光电传感器有对射式和反射式两种，在这里就不多说了。对射式光电开关是通过对射式本身的发射器向本身的接收器发送红外线信号完成触点动作的，通过阻隔红外线信号来控制触点的开和关。本课程设计中我们采用的是对射式光电传感器。当发射器和接收器之间被遮挡，接收器没有采集到对应的信号，传感器将会输出一个低电平。当发射器和接收器之间没有被隔开时，传感器会输出高电平，从而形成一个脉冲。我们就是利用这个脉冲计算得出数据的。