多功能自行车码表设计.docx
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多功能自行车码表设计
多功能自行车测速仪
多功能自行车测速仪
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多功能自行车测速仪
一、产品设计背景……………………………………2
二、产品功能简介……………………………………2
三、系统硬件设计……………………………………3
四、MCU软件设计……………………………………8
五、上位机软件bikeV1.0设计……………………8
六、产品实物及测试…………………………………10
6.1<测速模式>……………………………………13
6.2<数据传输>……………………………………14
6.3<其它功能>……………………………………15
6.4<退出系统>……………………………………16
七、结语………………………………………………16
附录1电路图…………………………………………17
附录2源程序…………………………………………18
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多功能自行车测速仪
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多功能自行车测速仪
多功能自行车测速仪使用说明书
一、产品设计背景
随着人们生活水平的逐渐提高,人们对于生活质量的要求也日益
增加,尤其是对健身的要求。
自行车在中国普遍作为代步工具。
而在
国外,自行车却是一项十分受欢迎的健身运动。
因为它无污染,价位
低廉,老少皆宜。
而且在运动过程中可以充分享受到大自然,对于忙
碌的现代人来说,无疑是一种较好的放松方法。
在中国这种情况也在
慢慢发生变化。
因此爱好自行车运动的人十分学要一款能测速的装
置,以知道自己的运动情况。
并根据外界条件,如温度,风速等进行
适当的调节,已达到最佳运动的效果。
而对于自行车运动员来说,最为关心的莫过于一段时间内的训练
效果。
因为教练要根据一段时间内运动员的训练效果进行评估,从而
进行适当的调整已使运动员达到最佳的状态。
因此需要一种装置进行
对训练中各种参数的测定记录。
本作品就是针对此而设计的。
二、产品功能简介
⒈对自行车进行实时速度的测量。
显示出速度值。
⒉能针对不同的车型进行选择。
从而采用不同的模块进行测量。
⒊能测量出当前环境的温度,以供使用者决定是否适宜进行运
动。
⒋显示当前日期时间,可以任意设定当前工作时间。
⒌显示行车里程,运动时间。
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多功能自行车测速仪
⒍可以自行设定采样频率
⒎记录一段时间内的定时采样速度,存入制定单元。
通过与PC
机进行通讯,将数据传送到PC机中用如见进行处理,分析。
得出运
动或训练的情况。
⒏配套软件bikev1.0可以将本次运动的速度绘制成速度曲线,
以供参考。
并可以将数据转存入数据库保存以备日后查询使用
⒐配套软件bikev1.0充分考虑到广大自行车爱好者对于自行
车运动的热衷,因此加入了对自行车运动的介绍,当今流行车型的简
介以及进行自行车运动的注意事项和自行车旅行的相关知识。
并会逐渐对该软件加以升级,使其功能更加完善,以满足广大使
用者的需求。
⒑可以进入系统休眠方式以节省电能,并随时激活唤醒系统重
新进行工作。
可以调节液晶对比度,可以打开背景灯显示。
三、系统硬件设计
系统框图
被测量对象
传感器
单片机系统
PC机通信处理
数据处理并显示
通过传感器对外部物理量进行测量,再将物理信号转换为电信号,
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多功能自行车测速仪
输入单片机,单片机对所输入的电信号进行处理,最后输出显示,并
可以通过与上位机通讯将数据采集到电脑中。
本设计中用到的主要部件包括单片机AT89C52、DS12887时钟芯
片、DS18B20温度传感器、欧姆龙公司的EE-SX671型光电传感器、
MAX232通信芯片以及液晶显示器。
1、时钟芯片DS12887
DS12887是美国达拉斯半导体公司最新推出的时钟芯片,采用
CMOS技术制成,把时钟芯片所需的晶振和外部锂电池相关电路集于
芯片内部。
采用DS12887芯片设计的时钟电路勿需任何外围电路并
具有良好的微机接口。
DS12887芯片具有微功耗、外围接口简单、精
度高、工作稳定可靠等优点,可广泛用于各种需要较高精度的实时时
钟场合中。
这里我们将DS12887的数据线与单片机的P0口相连,将其片选线
与P2.0相连,这样便可通过R0或R1寄存器实现时钟芯片与单片机
的数据传输。
注意在DS12887的RESET端应连接上电复位电路,因
为只有当该脚保持低电平时间大于200ms,DS12887才能有效工作。
DS12887的IRQ端脚为其中断信号输出口,低电平有效,可作微处理
的中断输入。
没有中断条件满足时,IRQ处于高阻态。
IRQ线是漏极
开路输入,要求外接上接电阻。
时钟芯片的有多种中断处理方式,例
如周期中断,闹钟中断,更新中断等,这里我们利用它的更新中断,
即时间每过1秒中,DS12887的更新中断便会从IRQ端输出,而IRQ
引脚则与单片机的INT1中断相连,这样每当DS12887发出时间上的
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多功能自行车测速仪
中断请求单片机便可从它的INT1中断得知,随之立刻进入中断子程
序,在这个中断程序中对光电传感器所发出的脉冲信号进行计数处
理,这样就可以得到速度以及里程等所要测量的量。
由于在测速系统中时间的测定非常重要,因此DS12887可以
说是本设计的核心部件,它的使用好坏直接影响着最终测量的精确
度,所以在调试时务必细心,尽量在熟悉DS12887的各种功能后在开
始编程。
2、温度传感器DS1820
DSl820数字温度计提供9位(二进制)温度读数指
示器件的温度信息经过单线接口送入DSl820或从
DSl820送出因此从主机CPU到DSl820仅需一条线
(和地线)DSl820的电源可以由数据线本身提供而不
需要外部电源因为每一个DSl820在出厂时已经给定
了唯一的序号因此任意多个DSl820可以存放在同一
条单线总线上这允许在许多不同的地方放置温度敏
感器件DSl820的测量范围从-55到+125增量值为0.5
可在ls(典型值)内把温度变换成数字。
由于DS1820采用单总线结构因此外围电路非
常简单,通过一上拉电阻R5即可与单片机相连。
这里我们将DS1820
的数据引脚DQ与单片机的T0口(即P3.4)相连,通过这条数据线
接收温度测量值。
虽然DS1820的外围电路十分简单,但是凡事哪能完美,可以
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多功能自行车测速仪
说这是以繁杂的编程换来的。
DS1820以其严格而繁难的时序要求著
称。
因为它只有一根数据线,即数据与命令字都要在同一条线上传输,
所以DS1820制定了严格的时序,大家在使用时务必严格按照说明书
上的要求对其进行操作,否则时序要是不正确,DS1820就罢工。
笔
者在调试的时候大部分时间都花在了调试DS1820上。
通过切身的体
会,我觉的最好变一到两个通用的延时子程序,在DS1820的编程中
就可以直接调用延时程序,以保证时序的准确。
3、EE-SX671型光电传感器
EE-SX671型光电传感器是欧姆龙公
司所生产的光电开关型传感器。
其四个
引脚中我们只需用其中的三个:
电源
端,接地端以及信号输出端。
在车子行
驶过程中,车轮带动码盘旋转,由于码
盘上刻有等分的孔,在连续的透光与挡光过程中,该传感器便连续输
出标准的脉冲信号。
由电路图可知,将传感器的输出信号经过光耦接到单片机的T1口,
再设定T1为计数器工作方式,这样就可以对所接收到的脉冲进行计
数,进而计算出速度里程等。
注意一定要将光电传感器的输出信号调
好,使其成为标准的脉冲信号,这样T1计数器才能正常的工作。
再
调试的时候可先不接入EE-SX671,可先用信号发生器产生所需要的
脉冲信号来进行模拟,待全部调试好后再接入EE-SX671。
在使用
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多功能自行车测速仪
EE-SX671之前最好用示波器看一下输出波形是否规整达到要求。
一
般情况下,输出的就是标准的脉冲信号,如果发现有点偏差可通过外
连调理电路将其整理一番。
而且最好用电压表的交流档打一下,看一
下峰值,是否达到T1口的电平识别范围。
EE-SX671最后要安装到车上,所以事先最好准备一个易弯曲的铁
片用螺母将其与EE-SX671连接然后在固定于车上,这样可以保证在
车子行驶过程中不发生晃动。
4、液晶显示
由于现在的液晶模块应用已经十分广泛,其使用方法大同小异,
所以笔者不准备祥加介绍。
大家可根据自己的熟悉程度自行选择显示
器件。
如果对于液晶不熟悉,完全可以使用数码管作为显示媒介。
这
里我把自己的液晶显示界面给大家看一下
开机画面
5、电源
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多功能自行车测速仪
这里我们采用9V的电池供电,用LM7805进行稳压处理,将9V
稳降到5V以供单片机以及各芯片使用。
有条件的可以购买电源模块
为系统供电。
经测试9V电池完全可以满足实际需要。
6、与微机通信
笔者在设计该仪器时,想将所测得的数据传送到电脑中,再用高
级语言对数据进行处理,比如速度,在绘制出速度曲线,这样对于教
练或是广大自行车爱好者来说,就可以很清晰地看到自己在训练过程
中的情况。
这里笔者采用大家熟知的串口通讯方式,采用MAX232作为电
平转换芯片。
相信大家已经很熟悉了,笔者就不赘述了。
四、MCU软件设计
这里采用汇编语言进行编程,软件的任务量比较大,涉及到计速
算法,具体会在附录的源程序中详细说明,这里不多述了。
五、上位机软件bikeV1.0设计
在用高级语言处理上,笔者采用VB捆绑数据库将采集得数据转
存入数据库中,这样就可以保存每一次的训练数据,以备日后查用。
后来索性就编了一个小软件,除了上述功能外,还增加了一些对于自
行车运动的常识和知识。
用串口线将测速仪与电脑连接后,即可进行数据的传输。
在PC
机上即可进行数据的接收处理,并可以转存入数据库。
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多功能自行车测速仪
传输参数设定
自行车知识介绍
数据库
软件主界面
数据曲线的绘制
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多功能自行车测速仪
六、作品实物及测试
产品实物图
串口通信
液晶对比度
调节
液晶背景灯
总体效果图【1】
电源接口
复位
总开关
总体效果图【2】
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多功能自行车测速仪
本作品采用9V电池供电,使用时务必保证电池电量充足,将电
池按要求接到系统电源接口处。
拨动开关,使系统工作,将出现如下开机画面:
开机画面
待系统自检4秒后便进入系统主菜单,如前图所示。
共有四大
功能模块:
1.测速模式:
系统的主工作界面,进行速度及相关量的检测
2.数据传输:
将所记录的数据传入PC机,再由配套软件
bikev1.0进行处理,包括绘制曲线及转存入数据库
3.其它功能:
可以进行时间设定及查看版本信息
4.退出系统:
使系统进入节能休眠模式
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多功能自行车测速仪
各功能模块详细测试说明
【注】为方便叙述,将产品的功能按键从左自右依次定义为①号键、
②号键、③号键、④号键。
(一)在主菜单下按①号键(SET)即进入<测速模式>,出现如下子
菜单:
车型选择
在此子菜单下先进行车型的选择,您可以选择26型和275型
两钟目前最常见的车型进行测量
按③号键可以返回主菜单
如按②号键即选择275型,系统会根据您的不同选择为您准确