DIY自行车测速测距仪
DIY自行车测速测距仪
1、项目介绍
该项目中，星星哥教大家制作一个自行车测速、测距仪。具有测量自行车行驶的瞬时速度和累计路程的功能。把它放在自行车的龙头上面，霸气十足，而且对于想要通过骑车运动的人来说，可以很好的把握自己骑行的速度和路程，给单调的骑车带来趣味性。下面的几张照片是项目完成后，星星哥在使用过程中拍摄的，别提有多拉风了。吼吼！！
图1.1 安装好之后的自行车测速测距仪
图1.2 自行车行驶过程中的实拍图（速度2.388米/秒 距离：2334.52米）
2、项目制作教程
2.1硬件准备
在制作该项目之前首先得准备一些必要的硬件。他们分别是单片机最小系统板，1602液晶，霍尔传感器、磁钢和电池（没有充电电池可以使用电池盒加普通5号电池）。
图2.1 单片机最小系统 图2.2 1602液晶
图2.3 霍尔传感器和磁钢 图2.4 电池
准备好了这些东西之后，就可以非常happy的开始制作了。当然这里的电池，星星哥使用的是充电电池。因为刚好拆掉一辆遥控小车，所以有了这块充电电池。其实使用电池盒加电池更加便宜和实惠，更加适合入门的人。
2.2 原理讲解
下面稍微讲解一下测速与测距的原理。首先是霍尔传感器的原理。如图2.5所示当霍尔传感器没有处于强烈的磁场中的时候，它的信号引脚输出的是高电平，反之，当有强烈的磁场时，它输出的是低电平。
图2.5 霍尔传感器的接线图 图2.6 连接好的霍尔传感器
从图2.5中，大家也看出了霍尔传感器的接法。最左边的引脚为Vcc电源引脚，中间的引脚为GND引脚，最右边的引脚为输出引脚。这里解释一下为什么输出引脚要有一个电阻接到Vcc上面。因为霍尔传感器的输出引脚是漏极输出，所以当需要输出高电平时必须要接上拉电阻到Vcc电源。这里的上拉电阻可以使用1K--10K的电阻。星星哥使用的是10K的电阻。知道了霍尔传感器的最用之后，具体应该怎么用上去呢？可以这样做，把磁钢（其实就是产生磁场的磁铁）固定在钢圈上面，把霍尔传感器固定在自行车的钢轴上面，如图2.7所示。
图2.7 磁钢的安装和霍尔传感器的安装
那么，当每旋转一圈，当磁钢运动到霍尔传感器附近时，霍尔传感器输出低电平，当磁钢远离霍尔传感器时，霍尔传感器输出高电平。也就是说自行车轮胎每旋转一圈，霍尔传感器就输出一次低电平。那么只要测出两次输出低电平之间的时间间隔，然后再结合自行车轮胎的周长就可以很轻松的求出速度。而对于自行车的行驶里程，只要记录下霍尔传感器输出低电平的次数，再乘以周长就可以求出了。
连接好了霍尔传感器和磁钢，接着把剩下的单片机最小系统板和液晶连接正确。（这里就不详细介绍单片机如何驱动1602液晶的了。有疑问的朋友可以自己百度搜索一下，不难的。）如图2.8，是连接好的单片机系统和液晶。
图2.8 连接好的电池，单片机和液晶 图2.9 已经固定好在自行车上的所有硬件
2.3 程序编写
下面星星哥讲解一下程序的编写。
这里我把1602的操作封装在Star1602.c源程序中，在主函数中包含Star1602.h即可。（Star1602.h和Star1602.c在本教程的最后给出）
#include
#include
#define CIRCLE 1.8 //宏定义 车轮的周长（这个要根据实际的车轮进行设置）
sbit Signal = P1^0; //这里的Signal表示的是霍尔传感器的信号引脚
int m_second=0； //定义变量m_second，用来记录时间（以毫秒为单位）
float speed=0.0 ; //定义速度变量
float length=0.0 ；//定义路程变量
void main()
{
lcd_init(); //初始化液晶函数
TMOD = 0x01; //打开定时器0，并设定其工作方式为16位定时模式。
TH0=（65536-10000）/ 256;
TL0=（65536-10000）% 256; //设定定时器的初值，使得没10ms中断一次
EA = 1; //允许总中断
ET0 = 1; //允许定时器0终端
TR0 = 1； //启动定时器0
while(1) //大循环
{
while（Signal）； //等待霍尔传感器信号线拉低；
speed = CIRCLE *1000 / m_second ; //计算速度。
m_second = 0; //计时清零
length += CIRCLE ; //路程加一个车轮周期
//第一行，显示速度
lcd_pos(0x0); //设定液晶的写入位置为第一行第一格
lcd_wdat(‘S’);
lcd_wdat(‘p’);
lcd_wdat(‘e’);
lcd_wdat(‘e’);
lcd_wdat(‘d’);
lcd_wdat(‘：’);
lcd_wdat( (int)speed%10 ); //显示速度的整数部分
lcd_wdat( (int)(speed*10)%10 ); //显示速度的小数第一位
lcd_wdat( (int)(speed*100)%10 ); //显示速度的小数第二位
lcd_wdat(‘m’);
lcd_wdat(‘/’);
lcd_wdat(‘s’);
//第二行，显示里程
lcd_pos(0x80); //设定液晶的写入位置为第二行第一格
lcd_wdat(‘L’);
lcd_wdat(‘e’);
lcd_wdat(‘n’);
lcd_wdat(‘g’);
lcd_wdat(‘t’);
lcd_wdat(‘h’);
lcd_wdat(‘:’);
lcd_wdat(length /10000+0x30); //显示里程的万位；
lcd_wdat(length %10000/1000+0x30); //显示里程的千位；
lcd_wdat(length %1000/100+0x30); //显示里程的百位；
lcd_wdat(length %100/10+0x30); //显示里程的十位；
lcd_wdat(length %10+0x30); //显示里程的个位；
lcd_wdat(‘m’);
}
}
void timer0_intt() interrupt 1 //
{
TH0=（65536-10000）/ 256;
TL0=（65536-10000）% 256; //设定定时器的初值，使得没10ms中断一次
m_second += 10; //因为中断每10毫秒一次，所以这里每次加10；
}
附件1 Star1602.h
#ifndef __STAR1602_H__
#define __STAR1602_H__
sbit rs= P2^0; //
sbit rw = P2^1; //
sbit ep = P2^2; //
void lcd_init(); //液晶初始化函数
void lcd_pos(unsigned char pos); //设定液晶的显示位置函数
void lcd_wdat(unsigned char dat); //液晶写入字符
void lcd_write_int(unsigned int x); //液晶显示一个整形变量
#endif
附件2 Star1602.c
#include
#include "1602.h"
/*****************************************************************************
函数功能:LCD延时子程序
入口参数:ms
出口参数:
*****************************************************************************/
static void delay(unsigned char ms)
{
unsigned char i;
while(ms--)
{
for(i = 0; i< 5; i++);
}
}
/*****************************************************************************
函数功能:测试LCD忙碌状态
入口参数:
出口参数:result
*****************************************************************************/
static bit lcd_bz()
{
bit result;
rs = 0;
rw = 1;
ep = 1;
delay(5);
result = (bit)(P0 & 0x80);
ep = 0;
return result;
}
/*****************************************************************************
函数功能:写指令数据到LCD子程序
入口参数:cmd
出口参数:
*****************************************************************************/
static void lcd_wcmd(unsigned char cmd)
{
while(lcd_bz()); //判断LCD是否忙碌
rs = 0;
rw = 0;
ep = 0;
delay(5);
P0 = cmd;
delay(5);
ep = 1;
delay(5);
ep = 0;
}
/*****************************************************************************
函数功能:设定显示位置子程序
入口参数:pos
出口参数:
*****************************************************************************/
void lcd_pos(unsigned char pos)
{
lcd_wcmd(pos | 0x80);
}
/*****************************************************************************
函数功能:写入显示数据到LCD子程序
入口参数:dat
出口参数:
*****************************************************************************/
void lcd_wdat(unsigned char dat)
{
while(lcd_bz()); //判断LCD是否忙碌
rs = 1;
rw = 0;
ep = 0;
P0 = dat;
delay(5);
ep = 1;
delay(5);
ep = 0;
}
/*****************************************************************************
函数功能:LCD初始化子程序
入口参数:
出口参数:
*****************************************************************************/
void lcd_init()
{
lcd_wcmd(0x38);
delay(100);
lcd_wcmd(0x0c);
delay(100);
lcd_wcmd(0x06);
delay(100);
lcd_wcmd(0x01);
delay(100);
}
/*****************************************************************************
函数功能:LCD写入一个整形数据
入口参数:int x
*****************************************************************************/
void lcd_write_int(unsigned int x);
{
unsigned char x1，x2，x3，x4，x5；
x1 = x/10000;
x2=x%10000/1000;
x3=x%1000/100;
x4=x%100/10;
x5=x%10;
lcd_wdat(x1+0x30);
lcd_wdat(x2+0x30);
lcd_wdat(x3+0x30);
lcd_wdat(x4+0x30);
lcd_wdat(x5+0x30);
}
写在最后的话：
希望大家能够顺利的完成这个项目，并且能够在制作的过程中享受到快乐和成就感。或许这就是星星哥痴迷于电子的原因吧。如果还有不清楚的地方，可以联系星星哥哦，星星哥乐于帮助每一个喜欢电子的人。星星哥邮箱：[email protected]