基于单机片自行车里程表设计和实现 电气工程管理专业

基于单机片自行车历程表系统设计摘要：自行车作为一种重要的旅游工具,即使在当今科学技术的快速发展下,在各种新型运输设备的激烈竞争中,也没有逐渐淡出人们的视野。相反,随着过去一段时间自行车共享的普及,自行车在人们日常生活中的重要性再次展现在我们面前。自行车系统的升级和自行车驾驶方式的改进已成为我们研究的主要问题。本文对智能自行车数字里程表的系统设计进行了研究和总结,指出了系统设计的总体方案和系统软件电路的测试与分析。基于单片机技术,对多功能自行车里程表进行了研究和设计。如果速度超过限制,仪表还可以及时提示报警信息。基于STC89S51单片机、NJK双线霍尔传感器和LCD1602液晶显示屏,设计了一个简单的自行车代码表,能够准确、快速、实时地显示自行车速度、总里程等信息。原理简单,安装方便,灵敏度高,能满足自行车爱好者的需求。关键词：单片机；智能自行车；里程表设计；系统升级目录第一章绪论 31.1引言 31.2研究背景 41.3研究意义 41.4国内外研究现状 51.5研究内容 6第二章硬件设计 62.1霍尔传感器的工作原理 72.2里程表系统设计方案 82.3里程表系统硬件设计方案 92.3.1里程表系统硬件设计方案分析 92.4程序设计 15第三章软件设计 163.1里程表系统软件设计方案分析与研究 173.2外频收发模块软件设计 19第四章测试 264.1测试 26第五章总结 27致谢 28参考文献 29第一章绪论1.1引言我们的国家是一个自行车大国。随着人们生活水平的不断提高,自行车不仅成为交通工具和交通工具,也成为人们放松、娱乐和锻炼的工具[1]。因此,人们希望越来越多的自行车功能,如娱乐、休闲和运动,能给每个人带来更多的健康和幸福。在这一背景下,多功能自行车里程表作为自行车的主要辅助工具得到了迅速发展。科学、美观、合理地设计自行车里程表具有重要的意义和实用价值。目前,里程表广泛应用于汽车和摩托车。它是一种精度相对较低的机械测量装置。它很少用于自行车。针对这种情况,有必要开发一种新型的自行车数字多功能里程表。在过去的一段时间里颁布的禁摩令着实对于摩托车的发展造成了打击，并且目前倡导的环保方案对于公交车的使用具有促进作用，也在一定意义上促进了自行车的发展。自行车以其便捷、环保的特点在人们的生活中占据绝对地位。目前通过改良的智能自行车更是具有灵活性的特点，并且逐渐成为人们的短距离代步工具，传统的自行车对人们今天的生活的帮助正在逐渐减少，因此智能自行车的作用是我们不容忽视的。尤其是这种里程表系统设计对于今天人们生活交通的帮助十分大，这种里程表设计可以在自行车上进行灵活的安装，在使用过程中是十分方便与便捷的。通过此种技术的应用，使用者可以很方便的对行使的速度进行时时刻刻的了解，对于行使的距离作出全面的把握，以及对于骑行的时间达到合理的调控与管理。在行使过程中还设置有超速提示，这对于自行车骑行者的安全是十分具有保障的。作为一种新型的电子设备，对自行车系统升级的好处是十分多的，给人们的生活提供更加方便、快捷的方式，以及保证了人们的出行安全。由于这种电子设备可以灵活地安装在自行车上，给使用者的使用带来了便捷，并且为使用者的安装与拆卸提供了方便。在设计成本上，此项技术还具有低设计成本的特点，十分适应企业的生产以及自行车的应用，在未来的发展前景是十分明朗的。以下将针对此项里程表系统的设计方案作出具体的说明。这种系统设计是由两部分组成的，一种是硬件部分，另一种是软件部分。并且采用的是模块化的设计方案，使硬件与软件合理地结合在一起，共同构成系统并在系统中分别发挥着重要地作用。这种系统的电路设计也是十分的简单，下文将会对此种设计的电路作出详细地解释。硬件部分由单片机的各种较小的系统组合而成，各功能电路在系统中各自发挥作用，对系统的正常运行发挥重要的作用。此外，软件部分主要采用的编程语言是C语言，这种语言对于实现软件的稳定性与高效性发挥着重要的作用。各个部分共同进行合理的调控，维持系统的稳定。1.2研究背景随着我国经济的快速发展,居民人均收入和消费水平显著提高,使人们的出行质量和出行环境要求越来越高。然而,车辆的迅速普及和机动车保有量的迅速增加,给大城市带来了越来越严重的交通拥堵和环境污染问题,严重影响了居民的出行环境"和质量。随着城市化和机动化的加快,机动车数量的不断增加,有限的城市交通能力难以维持。许多大城市越来越无法承受日益增加的交通压力,这最终使交通拥堵问题越来越严重。交通拥堵对人们的健康有害。交通拥堵使汽车长期闲置。此时,不完全燃烧产生的一氧化碳等有毒气体会对人体健康造成极大危害。同时,由于拥堵时间的不确定性,人们会产生焦虑和烦躁,进而产生焦虑、易怒等一系列负面情绪。特别是在长期拥堵的情况下,人们会变得容易冲动,一些轻微的摩擦可能会导致矛盾的升级和扩大,使原来的拥堵更加严重。传统上,解决交通拥堵的主要途径是增加交通供应。然而,根据著名的"丹斯丁格定律",我们知道,新的和扩大的道路将导致新的交通量,导致交通需求趋于超过交通供应W。因此,缓解交通拥堵的政策和研究越来越倾向于交通需求管理。交通需求管理政策是指以政策为导向,通过成本、服务等因素影响旅客对出行方式、出行时间等的选择,促进交通需求与交通供给在时空上的平衡。1.3研究意义自行车作为一种重要的旅游工具,即使在当今科学技术的快速发展下,在各种新型运输设备的激烈竞争中,也没有逐渐淡出人们的视野。相反,随着过去一段时间自行车共享的普及,自行车在人们日常生活中的重要性再次展现在我们面前。进油计广泛应用于汽车和摩托车。它是一种精度相对较低的机械测量装置。在自行车中很少使用计肌量计。针对这种情况,有必要开发一种新型的自行车数字多功能里程表。本文对自行车里程表的数字显示进行了研究。基于单片机技术,设计了一种简单的自行车里程表,以STC89S51为处理器,采用NJK双线霍尔传感器和LCD1602液晶屏。该仪表可以准确、快速、实时地显示自行车速度和总里程的信息。1.4国内外研究现状英国著名经济学家皮古(1920年)在他的福利经济学中首次提出了道路通行费的概念。Walters_(1961年)和Vicrey_(1969年)分别在20世纪60年代发展了这一理论。他们也是自行车里程表的两个最具代表性的模型。沃尔特斯提出了边际成本固定价格模型(静态模型),认为拥堵定价应该是边际社会成本和边际个人成本之间的差异,为改造传统的拥堵奠定了基础将定价理论模型转化为一个实用的模型W.Vickrey,提出了瓶颈收费理论。他认为,拥堵定价应该以用户不收费时排队等候的时间成本为基础。收费代替排队和等待时间成本,可以使均衡条件满足旅客的需求。旅行者还可以通过选择旅行时间和路线来最大限度地降低旅行成本。某种中国经济学家对拥堵定价研究较晚,但在拥堵定价理论方面取得了一些成就。分析了我国拥堵定价的可行性和必要性。黄海军和杨海将最优控制理论应用于拥堵定价研究。考虑到拥堵定价模型中的路段交通能量,扩大了边际收费原则的适用范围。他们还研究了不同路段属性和通行费与相同出行方式的结合。王健、胡云泉、安石在非总量模型的基础上得出结论,拥堵费的征收会导致公用事业功能的变化,最终影响交通结构的变化。刘廷婷等人提出了将拥堵费征收与公共交通发展结合起来的策略。研究了弹性需求下收费公路的双层规划模型。收费公路的高层模型不超过交通量。目标是最大限度地提高网络的净收入,目的是最大限度地降低较低模式的旅行成本。设计了一种遗传性模拟退火(GA-SA)混合优化算法来计算tw。钟少平和邓伟提出了动态拥堵定价策略,建立了包括多种交通方式在内的拥堵收费模式,分析了拥堵培训定价下不同旅客出行方式的选择。罗庆宇分析了影响居民出行的因素。根据2004年上海居民出行调查的数据,建立了多日志模型,预测拥堵收费对交通结构的影响。结果表明,收取拥堵培训费可以降低汽车在交通结构PW中的出行比例。徐旺等人利用多航海模型,结合北京中关村附近地区的交通法规数据,预测和分析拥堵收费对居民出行选择的影响。该结构表明,随着拥堵费的增加,汽车出行选择的比例越小,公共交通、步行和自行车出行选择PU的比例就越大。1.5研究内容第一部分阐述了本文的研究背景和意义,介绍了国内外里程表的研究现状、国外城市的实际情况和国内城市的探索,提出了基于本文的研究方案。并对本文的主要研究内容进行了总结。第二部分,研究总结了基于单片机的智能自行车数字里程表的系统设计。指出了系统设计的总体方案和系统软件电路的测试与分析。第二章硬件设计近年来,随着经济的发展,电动车行业逐渐取代自行车成为车辆。自行车的使用不再那么流行,但人们对生活质量的要求越来越高,越来越重视健身和运动,自行车作为一种简单、低碳的生活代用工具是非常合适的。而自行车不仅是一种行走的工具,而且它的娱乐、休闲和锻炼功能也逐渐被人们挖掘出来。同时,使用自行车减少了汽车尾气的排放,并且可以更加环保。对于我们这样的大国来说,环境变得越来越重要。合理设计自行车代码表,不仅可以让自行车爱好者看到自己的速度,还可以记录下自己的旅程。本文为这些自行车爱好者设计了一个简单的代码表,可以显示每小时的速度和里程数。单机片智能自行车的硬件系统相对来说专业性比加强，使用的主要控制芯片是STC89C52.硬件处理数据是电脉冲计数方法。通过对霍尔传感器的脉冲信号进行数据的收集与分析，并将自行车的行使速度以及车轮的转速进行一定的转换，使之能够在脉冲方法中得到数据应用，目前来说这种数据出炉方法具有一定成效的，并且作为自行车数据出炉的主要方法实践之中。除此之外，自行车的其他一些行使参数例如行使速度，实践以及形式都会在计程表中作出相应的显示，并且计程表会对这些数据作出记录与进行一定的监控。本系统是由数据采集、单片机控制、LED数码管显示、数据存储等四部分构成。其中数据的采集则是由霍尔传感器来完成的，由它采集到车轮转动的脉冲信号，输入给单片机进行运算和处理，最后由数码管将速度、总里程等信息显示出来。2.1霍尔传感器的工作原理霍尔传感器是一种能够实现磁电转换的传感器。它是一种基于霍尔效应的磁场传感器。它主要用于探测磁场及其变化。根据霍尔器件的功能,霍尔传感器可分为两种类型:霍尔线性器件传感器和霍尔开关传感器。前者输出模拟信号,后者输出数字信号。霍尔传感器电路包括信号放大电路和波形整形电路。放大测量信号的目的是为了减少它。针对测量信号的振幅要求,采用波形转换和波形整形电路将放大信号转换为TTL信号,可与单片机连接,然后将检测到的脉冲信号输入到单片机,通过计算进行处理,以输出显示结果。霍尔元件由于具有静态、结构简单、体积小、频带宽、动态特性好等特点,在检测技术、自动控制技术和信息处理等领域得到了广泛的应用。动态范围宽、寿命长、非接触式测量。霍尔传感器的未来发展趋势将是高灵敏度、高精度和高稳定性。在微电子技术发展的基础上,将有更快的发展。霍尔传感器采集到的脉冲信号输入到单片机的外部中断INT0引脚上，由单片机通过中断进行计数，计数的脉冲达到1KM的时候，INT0申请中断一次，输出的信号由LED数码管进行显示，显示当前的行驶里程情况。在本次行驶过后得到的数据存入到EEPROM中，以便下次行驶时在其基础上继续计数送出显示的总里程数［3］，以达到记忆的目的。键盘的作用是提供人机界面，对整个系统进行控制和功能切换。本系统的工作原理如图2.1所示。图2.1系统工作原理2.2里程表系统设计方案过去一段时间发布的摩托车禁令确实冲击了摩托车的发展,目前的环保方案促进了公交车的使用,但也在一定意义上促进了自行车的发展。自行车因其方便和环保,在人们的生活中占有绝对的地位。目前,通过对智能自行车的改进更加灵活,逐渐成为人们的短距离步行工具,传统自行车正逐渐减少了人们对当今生活的帮助,因此智能自行车的作用是无法发挥的忽视。特别是这种里程表系统的设计,对人们的日常生活和交通都有很大的帮助。这种里程表设计可灵活安装在自行车上,在使用过程中非常方便和方便。通过该技术的应用,用户可以很容易地了解运动的速度,使练习的距离得到全面掌握,并实现对骑行时间的合理控制和管理。在操作过程中,有超速提示,这对骑自行车的人来说是非常安全的。作为一种新型的电子设备,自行车系统升级的好处是非常大的,为人们提供了更方便、更快捷的生活方式,保证了人们的出行安全。由于这种电子设备可以灵活地安装在自行车上,为用户带来了方便,为用户的安装和拆卸提供了方便。在设计成本方面,该技术还具有设计成本低的特点。它非常适用于企业的生产和自行车的应用。其未来的发展前景非常明确。该里程表系统的设计方案将在下面详细说明。本系统设计由两部分组成,一是硬件部分,另一部分是软件部分。并采用模块化设计方案,合理地将硬件和软件结合起来,形成系统,在系统中发挥重要作用。该系统的电路设计也很简单。下面将详细说明此设计的电路。硬件部分由单片机的各种较小的系统组成。每个功能电路在系统中都发挥着自己的作用,在系统的正常运行中发挥着重要作用。此外,软件部分使用的主要编程语言是C语言,它在实现软件的稳定性和效率方面发挥着重要作用。每个部分一起进行合理的调节和控制,以保持系统的稳定性。本文选择STC89S51作为控制芯片。外围设备包括霍尔传感器、复位键LCD1602和报警。STC89S51使用8051片上可编程芯片,包括8KROM。是新一代的51台单片机,具有高速、低功耗的要求。霍尔传感器采用NPN型恒开接触。系统设计框图如图2.2所示。霍尔传感器收集车轮每个转弯所产生的脉冲,这些脉冲被处理并发送到单片机的外部柜台。复位按钮将程序中的寄存器清零,并保存数据,以便为下一次骑行做准备。Lc1602负责显示里程和速度。当车速超过一定限制或里程达到一定限制时,报警器会通知骑车人注意自身安全或适度锻炼。图2.2系统设计框图2.3里程表系统硬件设计方案软件部分由主程序和定时器中断程序组成。计时器的时间为三秒。每三秒钟,程序自动进入中断程序来计算速度和里程数。中断程序根据三秒内收到的脉冲数计算自行车前轮滚动的次数,并根据周长计算公式计算3秒内的里程数。速度是通过将三十秒内的里程除以3(以年为单位)来获得的。转换后,得到kmh。保存第一个三秒里程,并在清除脉冲后,下一个三秒里程和上一个累积总和发送到LCD屏幕。。2.3.1里程表系统硬件设计方案分析单片机智能自行车的硬件系统比较专业,主要采用控制芯片是STC89C52。硬件处理数据的基础是电脉冲的计数方法。通过对霍尔传感器脉冲信号的采集和分析,对自行车的速度和车轮的速度进行了一定程度的转换,使数据可以应用于脉冲法。目前,这种数据处理方法是有效的,作为自行车数据处理的主要方法,在实际中得到了应用。此外,自行车的一些其他参数,如速度,时间和形成,将显示在时间表,仪表将记录和监测这些数据。该系统由数据采集、单片机控制、LED数字显示、数据存储等四部分组成。数据采集由霍尔传感器完成,该传感器采集车轮旋转脉冲信号,将其输入MCU进行计算和处理,最后通过数字管显示速度、总里程等信息。霍尔传感器采集的脉冲信号输入MCU的外部中断INT0引脚,并通过中断由MCU计数。当计数脉冲达到1KM时,INT0应用中断一次,输出信号由LED数字管显示,以显示当前行驶里程。此驱动器后获得的数据存储在EEPROM中,因此可以再次计算根据这些数据发送的总里程数,以实现内存的目的。键盘的功能是提供人机界面来控制和切换整个系统的功能。该系统的工作原理如图2.3所示。图2.3系统工作原理通过比较分析，本文选择ＴＩ公司生产的ＣＣ２５３０射频苍片作为车作为核心元件。ＣＣ２５３０的主要特点如下：（１）集成了高性能、低功耗的业界标准増强型８０５１单片机，（２）３２Ｋｂ、６４Ｋｂ、１２８Ｋｂ和２５６Ｋｂ的系统可编程ＦＬＡＳＨ，允许应用程序保存必要的数据，８ＫｂＲＡＭ具备在不同供电模型下的数据保持能力；（３）支持硬件调试，强大而灵活的开发工具；（４）集成符合圧ＥＥ８０２．１５．４标准的ＲＦ收发器，有较强的灵敏度及抗干扰性能Ｐ％（５）具有１个符合规范的ＭＡＣ定时器，和Ｈ个通用定时器；（６）支持精确化的数字化民ＳＳＩ／ＬＱＩ，硬件支持ＣＳＭＡ／ＣＡ功能；（７）具有电池监测和温度传感器；（８）２个强大的ＵＳＡＲＴ通信串口，２１个通用Ｉ／Ｏ引脚，其中的２个具有２０ｍＡ灌电流和拉电流能为；（９）８通道输出和可配置的ＡＤＣ，同时集成ＡＥＳ安全协处理器；（１０）较宽的电压范围（２．０—３．６）Ｖ，低电流功耗（在休眠模式时仅１的电流功耗，在待机模式时少于０．４的流耗）。如图2.4所示。图2.4ＣＣ２５３０功能引脚图其中ＤＶＤＤ是数字电源引脚；ＡＶＤＤｌ￣ＡＶＤＤ５是模拟电源引脚；Ｐ２＿０￣Ｐ２＿４、Ｐｌ＿０-Ｐｌ＿７、Ｐ〇＿〇￣Ｐ〇＿７为数字Ｉ／Ｏ引脚；Ｘ０ＳＯ２Ｍ＿Ｑｌ和ＸＯＳＣ３２Ｍ＿Ｑ２是３２ＭＨｚ晶振引脚；Ｐ２＿３和Ｐ２＿４是３２．７６８ＫＨＺ晶振引脚；ＲＦ＿Ｐ和ＲＦ＿Ｎ是射频收发引脚；ＲＥＳＥＴ＿Ｎ是复位引脚。ＣＣ２５３０的应用电路主要包括晶振电路和射频电路。ＣＣ２５３０外接两个晶振电路，为由１个３２ＭＨｚ的石英谐振器和２个电容组成的３２ＭＨｚ晶振电路，由１个３２．７６８ｋＨｚ的石英谐振器和２个电容组成的３２．７６８ＫＨＺ晶振电路。其中３２ＭＨｚ晶振用于ＲＦ工作，提供系统时钟；３２．７６８ＩＣＨＺ晶振主要用在睡眠定时器和看口狗定时器上。另外Ｃ１１、Ｃ１２和Ｃ１３、Ｃ１４电容的选择要综合考虑振荡器的稳定性和起振时间的长短。本系统选择２７ｐＦ和１５ｐＦ的电容，３２ＭＨｚ晶振电路和３２．７６８ＫＨＺ晶振电路分别如图2.5和图2.6。图2.5３２ＭＨｚ晶振电路图2.6３２．７６８ＫＨＺ晶振电路ＣＣ２５３０射频电路指天线及己伦匹配电路ＩＷ。ＲＦ＿Ｐ和ＲＦ＿Ｎ是一对差分分输入输出信号引脚，连接了己伦匹配电路，用来收发各节点的信号。ＣＣ２５３０射频电路如图2.7所示。图2.7ＣＣ２５３０射频电路图2.3.2控制模块控制模块的外围电路主要包括复位电路，时钟电路和仿真调试电路。复位电路支持上电和手动复位，ＳＴＭ３２Ｆ２０７ＺＧＴ６芯片的噪声容限很低，对电源、时钟的稳定性要求比较高。为了提高硬件系统运行的可靠性及稳定性，采用图2.8所示的复位电路。图2.8复位电路控制器内置时钟模块，为系统提供实时时钟、报警中断和唤醒控．制器等功能。为了使时钟计时精确及使用方便，需要设计专口的时钟电路。其电路图如图2.9所示。图2.9时钟电路计标准２０针仿真接口，Ｗ方便调试。仿真器接口分别接ＳＴＭ３２的ＰＢ４、ＰＢ３、ＰＡ１３、ＰＡ１４、ＰＡ１５和ＲＥＳＫ引脚相患接口电路图如图2.10所示。图2.10仿真调试电路在本系统设计中通过跳线将ＳＴＭ３２控制模块和Ｚｉｇｂｅｅ模块连接起来。设计ＲＳ２３２串口的目的是方便用户通过ＵＳＡＲＴ向控制模块下载应用程序，ＭＡＸ２３２芯片的作用是将３．３Ｖ电平转换成民Ｓ２３２电平。本系统的设计中太网控制器ＥＮＣ２８Ｊ６０的和ＣＣ２５３０的工作电压为３．３Ｖ，这里选用市场上常见的５Ｖ电源通过ＡＭＳ１Ｈ７－３．３电皮转换芯片进行电源稳压处理，得到３．３Ｖ的工作电压。图2.11为电源电路图。图2.11电源电路图2.4程序设计软件部分由主程序和定时器中断程序组成。计时器的时间为三秒。每三秒钟,程序自动进入中断程序来计算速度和里程数。中断程序根据三秒内收到的脉冲数计算自行车前轮滚动的次数,并根据周长计算公式计算3秒内的里程数。速度是通过将三十秒内的里程除以3(以年为单位)来获得的。转换后,得到kmh。保存第一个三秒里程,并在清除脉冲后,下一个三秒里程和上一个累积总和发送到LCD屏幕。程序流程图如图2所示。图2程序设计流程图程序是根据过程编写的。首先,它初始化相应的寄存器,然后等待相应的定时中断发生。最后,在3秒内计算出相应的瞬时速度和里程数。在计算了相应的瞬时速度后,存储的脉冲数为零,节省了相应的里程数和以前的累积量。本文的主要程序编写如下:第三章软件设计目前,许多里程表设计都是通过机械或模拟数字电路实现的。这些里程表具有体积大、精度低、不直观、功耗高、功能少等缺点。单片机设计的里程表具有体积小、控制功能强等优点,具有多功能、低功耗、便携等特点。此外,里程表还能准确、实时地显示当前时间、总里程数、里程数、瞬时速度、平均速度等对于单片机自行车,我们应用了许多现代智能技术。通过这些技术的应用,自行车在现代生活中实现了智能化,自行车更适应现代科技的发展,在自行车的未来也有很大的优势。这种采用单片机的智能自行车在里程表设计上有了很大的改进和系统升级。它是自行车发展的一个重要里程碑。通过对系统的调试和仿真结果,可以更接近预期的测试结果。它在误差控制中发挥着重要作用,有效地提高了智能自行车的速度。设计了一个基于51单片机的简单自行车代码表,制作简单方便。对于喜欢骑行的大学生来说,用很少的钱就能自己做这样的标尺。特别是对于机电、电气、电子信息专业的学生来说,自己制作代码表,不仅可以帮助他们提高专业知识,还可以体验骑行的乐趣。它在运动和学习中也发挥着非常好的作用。在一定程度上,它具有很大的实践价值。系统软件设计包括射频收发模块软件设计和Ｕｉｌ太网控制器模块软件设计。射频收发模块软件设计主要是在ＣＣ２５３０巧片上移植Ｚ－ｓｔａｃｋ协议找，编程实现数据传输；太网控制器模块软件设计主要是在主控制器ＳＴＭ３２上移植ｕＣ／ＯＳ－ｎ操作系统和ＬｗＩＰ协议找，编写太网控制器驱动程序、建立ＴＣＰ服务器，实现太网和串口的数据传输等。3.1里程表系统软件设计方案分析与研究如上所述,里程表系统设计的软件部分主要用C语言编写,对维护软件的正常运行具有重要作用。以C语言为主体的软件编译设计思想是自上而下的,软件是通过模块化设计进行的。传感器安装在缝隙中。该传感器由磁铁和霍尔传感器组成。磁铁通常安装在自行车的轮轴上,霍尔传感器通常安装在自行车的内部。它们的安装通常是通过最简单的粘贴方法完成的。该方法对节约成本具有重要意义。因此,企业可以达到扩大生产规模的目的,这也有利于这种传感器在自行车上的良好应用,并达到大规模市场应用的目的。在安装过程中,必须遵循以下要求:安装位置和安装方向。安装位置从传感器到轴中心的距离等于从磁铁到前轴中心的距离,使电感能够在最佳位置发挥其作用。此外,对传感器和磁体的安装方向也有一定的要求,即在粘贴之前,磁体需要靠近传感器。如果测试结果为0,则需要更改安装方向。通过合理调整传感器的方向,可以正确地使用传感器。在软件设备中,除了安装传感器外,还需要注意对系统进行检测和分析的需要。当设计和安装的智能自行车从第一棵树开始到第二课树时,就会显示跑步距离。显示的里程数与测量距离之间是否存在错误,或者里程计价器是否可靠,都是根据误差范围来判断的。。3.1系统框图图3.2系统工作框图该系统的软件采用模块化软件设计方法。该软件主要由主程序软件、数据采集软件、数据处理软件和数据显示软件组成。(1)系统工作的一般过程图3.2系统框图系统的工作框图如图3.2所示。里程表可以实时测量传感器测量的脉冲信号的宽度,然后通过MCU计算速度和里程信息。数字管显示了该模块测量的实时速度。如果速度超过限制,蜂鸣器将提供语音报警提示。(2)主程序流程图系统的主程序完成了系统的自检查、初始化和调用系统的每个子程序的功能。主程序可以调用每个子例程,而不需要任何子例程调用。它是系统程序的核心部分。主程序首先实现了初始化功能,然后调用数据采集子程序、里程和速度处理子程序、数字显示子程序、报警子程序等。该系统的主要程序工作流程如图3.3所示。。图3.3主程序流程3.2外频收发模块软件设计无线传感器网络通常由协调器、路由器和终端这Ｈ个节点组成。协调器节点是网络的中必节点；路由器是一种支持关联的设备，能够将消息转发到其他设备，ＺｉｇＢｅｅ星型网络不支持路由器；终端节点一般只周期性地发送数据，避免不必要的碰撞。本系统采用星形网络结构，即将车载电子标签内的ＣＣ２５３０作为终端节点，将阅读器中的ＣＣ２５３０设置为协调器。上电后阅读器中的ＣＣ２５３０作为协调器节点在初始化之后建立新的网络，等待终端节点的加入。车载电子标签中的ＣＣ２５３０作为终端节点在初始化之后寻找范围内的协调器点建立的网络，并申请加入网络。协调器接收到连接请求信号之后，为终端节点分配网络地址，并进入数据接收状态。终端节点成功加入网络后，向协调器发送数据。协调器节点将数据储发送至控制器，控制器通过Ｗ太网控制器和上位机进行通信。协调器节点的主要任务有新建网络、允许终端节点的加入和离开、接收和处理终端节点发送过来的数据。协调器节点流程图如图3.4所示。图3.4协调器节点流程图终端节点在初始化之后通过调用ＮＬＭＥ－ＮＥＴＷＯＲＫ－ＤＩＳＣＯＶＥＲＹ．ＲＥＱＵＥＳＴ原语来捜索范围内的网络协调器，当检测到可用ＺｉｇＢｅｅ无线网络，发送ＮＬＭＥ－ＪＯＩＮ．ＲＥＱＵＥＳＴ请求请加入网络。当加入网络成功后，终端节点向协调器发送数据。当数据发送成功之后，终端节点会发送ＮＬＭＥ－ＬＥＡＶＥ．ＲＥＱＵＥＳＴ原语请求断开网络连接。终端节点与协调器断开连接后会自动延时一段时间再搜索网络协调器，Ｗ保证终端节点脱离网络协调器的范围。终端节点流程图如图3.5所示。图3.5终端节点流程图用户只需进行适当修改就可应用于ＳＴＭ３２平台，ＬｗＩＰ协议找移植后，再将发送和接收函数重新进行封装，使数据符合ＬｗＩＰ协议。通过调用ＳＴＭ３２的ＳＰＩ库函数对太网控制芯片内部的接收和发送缓冲器、接收过滤器、ＭＡＣ寄存器和ＰＨＹ进行初始化设畳。具体的初始化流程图如图3.6所示。图3.6初始化为了在主控制器上实现１＾太网和串口的数据传输，本文在操作系统ｕｃ／ｏｓ－ｎ中，调用有关ＬｗＩＰ酌任务，创建了一个ＴＣＰ服务器，其框架结构如图3.7所示，其中ＡＲＰ是地址解析协议，ＩＣＭＰ控制报文协议。图3.7ＴＣＰ服务器的框架结构首先设置ＴＣＰ服务器端口号打开ｓｏｃｋｅｔ的接口，等待ＰＣ端发起连接请求，收到请求后建立主控制器和ＰＣ端的数据连接。当主控制器的串口接收缓存区接收到数据时，将数据转存到定义的存储区，调用解析函数进行处理，然后装入太网控制芯片的发送缓冲区。当客户端没有断开连接，则始终询问网络是否有数据到来，串口是否有数据到来。断开连接后，关闭ｓｏｃｋｅｔ，重新监听。其工作流程如图3.8所示：图3.8ＴＣＰ服务器的工作流程图以太网的数据发送过程分为发送准备、发送、异常处理这Ｈ部分。ＭＡＣ在发送时会自动生成前导符和顿起始定界符，还需在待发送的数据包前添加一个包控制字节。当因错误中止发送时，需要根据ＭＡＣ模块自动产生的一个７字节发送状态向量进行相应处理。ＥＮＣ２８Ｊ６０的数据发送程序流程图如图3.9所示。图3.9ＥＮＣ２８Ｊ６０的数据发送趕序流程图数据接收包括接收设置、启动、过滤，数据包的读取与处理。接收启动后，内部自动进行接收和过滤，接收到Ｗ太网数据包后，会向控制器发出中断请求，控制器响应中断请求后，系统将进入中断服务程序并开始接收数据。接收到数据后，首先对数据来源和类型进行判断。当收到的是ＡＲＰ包，去除以太网侦头，进行处理发送回应。如果是巧包，则査询ＡＲＰ表中是否有对应表项，若有则刷新生存时间，反之将该表项添加到ＡＲＰ表中，再进行处理。ＥＮＣ２８Ｊ６０数据接收的流程图如图3.10所示。图3.10ＥＮＣ２８Ｊ６０数据接收流程图第四章测试4.1测试焊接电路板并制作简单的代码表后,发现代码表的里程数和速度更新缓慢,这是由计时器计时器计时3秒引起的。稍后,代码表的计算周期可以更改为1.5秒,这使得更新速度更快。在错误方面,由于代码表制作起来相对简单,适合大学生自己学习,并满足了学习体育的两个要求。在测试距离的100米范围内,误差为(+6米)。瞬时速度误差为7%。由于外部计数器的采样频率有限,自行车前轮的直径约为60厘米,假设自行车以每秒40公里的速度运行,即11毫米,微控制器的外部计数器运行约6次,这在微控制器计数器的采集范围内。对于普通自行车爱好者来说,51台单片机已经足以满足相应的技术要求。如果要进一步提高性能,可以参考高端DSP或AVRMCU。用户可选择进入査询里程统计明细页面对当天车辆通过各基站的具体时间进斤査询。其流程图如图4.1所示。图4.1用户明细查询流程图第五章总结针对单片机的自行车，我们应用了许多的现代智能技术，通过这些技术的应用，使自行车在现代生活中实现了智能化，并且对于自行车更加适应现代的科技发展，以及对自行车的未来具有很大的优势位置。这种单片机的智能自行车在里程表的设计中具有很大的改善与系统升级，是自行车发展历程中一个重要的里程碑。我们通过对系统进行一定的调试并对结果进行仿真测量，以逐渐靠近预期的试验效果，对于误差的控制具有重要作用，有效提高了智能自行车的转速。本文设计了一种基于51单片机的简易自行车码表,制作简单,方便。对于爱好骑行的大学生来说,花很少的钱便能够自己制作这样的一个码表。尤其对于机电类、电气类、电子信息类专业的学生,自己制作一个码表既能利于自己提升专业知识,又能体验骑行的乐趣,对于锻炼和学习都起到很好的帮助,在一定的程度上,具有很大的实用价值。目前很多里程转速表的设计都是由机械式或模拟数字电路来实现的，这些里程表存在着体积大、精度低、不直观、功耗大、功能少等缺点。由于单片机具有体积小、控制功能强等优点，因此由单片机所设计的里程表具有功能多、功耗小、便携等特点，而且里程表能够准确实时地显示当前时间、总里程、分里程、瞬时速度、平均速度等。参考文献[1]王锁弘．电子车速里程表的单片机实现方案［J］．国外电子元器件，2004(5)．[2]潘栋．单片机在自行车里程表中的应用［J］．电子与自动化，1998(3)．[3]刘清波，蔡淑珍，孙业歧，等．基于单片机的汽车里程表设计［J］．河北大学学报:自然科学版，2002(3)．[5]刘勇.基于89C52单片