霍爾傳感器自行車車速超速報警裝置

馬雪麗　蘭佳棋　齊世雄

摘 要：隨著社會的發展，人們生活水平越來越高，自行車不再僅僅是普通的交通工具，而是人們用來鍛煉的首選之物。速度里程表可以準確的記錄騎行的速度及行駛過的里程。本報告主要闡述一種基于霍爾元件的自行車的速度里程表的設計。

關鍵詞：51單片機;霍爾傳感器;自行車里程/速度;LED實時顯示

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.099

1 目的

51單片機是最關鍵的部分，旋轉的圈數轉換成電脈沖通過霍爾傳感器來實現，然后根據霍爾傳感器傳輸的數據進行處理，將處理過的數據在傳送給單片機。我們需要用定時器或者是計數器來對總的脈沖數進行統計，以及自行車的車輪在旋轉一圈的時候所用的時間，單片機處理了之后，就可以算出里程和速度。最后可以將結果用LED顯示器展示出來。

2 要求

（1）測量校園小藍車的里程/速度;車輪半徑是26cm;速度大于12km/h時，就會報警。（2）霍爾傳感器是產生脈沖信號的工具。（3）需要對傳感器傳出的脈沖數據進行計數，我們在實際情況中通過使用單片機提供的計數器來對脈沖信號進行計數。（4）我們需要用LED顯示器來展現里程還有速度，然后進行相關數據的處理。在實際的操作中我們需要用相關的軟件來進行編程，處理數據，以獲得所需的值。

以便實現我們最終的目的，也就是這個系行車的速度里程表具顯示里程和騎行速度的功能，通過單片機來進行控制，并且顯示電路能夠顯示速度和里程數。

3 系統的設計

（1）硬件設計。1）51單片機：用來儲存測速和計數的程序，是控制的核心部分，51單片機的選擇具有高速，低功耗，小尺寸和豐富的資源的優點。2）1601液晶：它是液晶顯示器的輸出裝置，用來顯示自行車的速度，具有高顯示，數字接口以及單片機接口具有簡單、可靠、體積小、重量輕、低功耗的特點。3）直流電源插座：與計算機監視器等專用電源相匹配的插座，為設備提供直流電源。4）電阻：導體會對電流產生阻礙的作用。導體的電阻會隨著長度等因素的變化而變化，以歐姆為單位。5）獨立按鍵：它可以被用作普通按鈕和中斷信號。它比普通的按鍵響應速度更快。它并不需要經常查詢的程序按鈕狀態，所述按鈕的一端接地，另外一端會被連接到I/O引腳上面，在按下按鈕的時候呈現為低電平，否則就是高電平。在編輯程序的時候，我們只需要對高低電平進行檢測就能夠知道按鈕有沒有被按下。6）發光二極管：①與蜂鳴器一起作為主要報警系統。②機軸每轉一圈，在霍爾傳感器的輸出口會有低電平產生，并且會被傳送到單片機上面，那么對應的二極管就會亮了。7）蜂鳴器：當速度超過規定值時，它就會發出警報聲作為聲音的報警裝置。8）可調電阻：①通過改變阻值，來改變和它串聯的用電器的電壓和電流。②保護其它的用電器。③獲取更多的數據??。9）輕觸按鍵：用手按下去之后就接通電路了，松開之后就和電路斷開連接了。10）霍爾元件3144：印章面面向自己，管腳朝向下面，從左到右依次是：1電源正，2電源負，3輸出（信號）。11）雙電壓比較器：LM393系列主要是由兩個達到2.0的偏移電壓指標的獨立的電壓比較器。??12）晶體管：晶體管的全名是半導體晶體管也稱雙極晶體管、晶體三極管，它是一種控制電流將弱信號放大為具有大振幅值的電信號并且還作為非接觸式開關的半導體器件。13）電解電容器：電解電容器就是電容介質，因為電解液涂層是具有極性的，所以我們在實際的操作中一定不要接錯。它主要是由兩個金屬極以及中間的絕緣介質組成的。所以它具有濾波 、儲能等功能。?

（2）軟件設計。在我們設計軟件的過程中，主要設計的程序包括主程序、行駛的里程等程序。

4 組成部分

（1）顯示部分。它將從單片機收到的速度/里程通過電信號顯示在數碼顯示器上，更加容易觀察。

（2）復位電路。振蕩電路復位電路顧名思義也就是利用這種電路把它恢復到最初的狀態下。

（3）振蕩電路。晶振電路在工作的過程中主要的工作就是為單片機提供合格的時鐘信號。把一次充電以及方面的過程算作是一個完整的周期。單片機的脈沖電流主要是通過振蕩電路產生的，門電路會在每次脈沖之后執行一次任務。

（4）超速報警。當單片機檢測到速度超過最大速度的時候，會給裝置發送報警信號，然后會利用三極管產生的放大電流使蜂鳴器發出報警信號。

（5）電源部分。當電路處在正常工作狀態時，電源輸出正常電流，紅色的LED長亮。

5 實驗結果

6 總結

本次實驗我們收獲良多，溫習了電路板的焊接以及順序的安排，檢查電路的環節。看到電路圖，首先分析每個部分，通過查閱資料完成了對電路圖的理解，知道了每個元器件的作用及電路圖的運行原理。知道了單片機的用處及怎么工作的，首次見到電壓比較器，知道了它的原理是怎樣的。

在系統軟件方面，我們會使用keil編程軟件改寫程序，用匯編語言將程序改成適合測量的狀態并檢查改錯。還學會將程序改成HEX文件導入單片機，使其工作。

這次的實驗使我們明白了分工合作的重要性，合理分工可以使我們的效率提高，還能將學到的東西用于生活中。我們通過制作這個霍爾測速學到了書本上沒有講到的知識，非常感謝這次的實驗豐富了我們的知識，提升了我們的思維與動手能力，感謝老師們的指導。

參考文獻：

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