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基于单片机的多功能自行车里程表的毕业设计

一、引言

随着城市化进程的加快，自行车作为一种绿色出行方式，受到了越来越多人的青睐。然而，在日常生活中，许多自行车用户对于自行车的使用情况，如行驶里程、速度等缺乏有效的监控手段。为了提高自行车使用者的出行体验，本设计旨在开发一款基于单片机的多功能自行车里程表。该里程表不仅可以实现基本的里程记录功能，还能够实时显示车速、行程时间以及剩余电量等信息，从而为用户提供更加全面和便捷的骑行服务。

在现有技术中，自行车里程表大多依赖于传统的机械或电子计数器，这些设备在功能上较为单一，且存在易受环境影响、读取不便等问题。随着单片机技术的飞速发展，基于单片机的智能设备逐渐成为市场主流。单片机具有体积小、功耗低、功能强大等特点，非常适合应用于自行车里程表的开发。本设计正是基于单片机技术，结合现代传感器技术，设计一款具有多种功能的自行车里程表。

本设计所开发的自行车里程表具有以下特点：首先，它能够实时记录自行车的行驶里程，并通过液晶显示屏直观地显示出来；其次，里程表具备速度监测功能，可以实时显示当前速度，帮助用户掌握骑行节奏；此外，系统还具备行程时间记录功能，能够记录骑行开始至结束的总时间，便于用户对骑行活动进行管理；最后，考虑到用户在长途骑行中可能需要携带手机等电子设备，本里程表还具备电量显示功能，实时告知用户剩余电量，确保用户能够安全、舒适地完成骑行。

二、系统设计

(1)系统设计遵循模块化原则，将整体功能划分为数据采集模块、数据处理模块、显示模块和电源管理模块。数据采集模块负责采集自行车的速度、里程等信息，数据处理模块对采集到的数据进行处理和分析，显示模块负责将处理后的数据显示在用户界面上，电源管理模块则负责管理系统的电源供应，确保系统稳定运行。

(2)在数据采集模块中，采用霍尔传感器来检测自行车的速度，通过磁铁与霍尔传感器之间的相对运动来感应速度变化。同时，使用里程表专用传感器来记录自行车的行驶里程。这些传感器将模拟信号转换为数字信号，便于后续处理。

(3)数据处理模块采用嵌入式系统中的单片机作为核心处理单元，通过编写相应的程序算法，实现速度、里程等数据的计算和转换。系统软件设计遵循实时操作系统（RTOS）原则，确保数据处理和显示的实时性。此外，系统软件还具备数据存储功能，能够将历史骑行数据存储在非易失性存储器中，以便用户查看和分析。

三、硬件设计

(1)硬件设计方面，本自行车里程表采用低功耗的单片机作为核心控制单元，选型为STC89C52系列，该单片机具有丰富的I/O接口，便于与其他模块进行连接。为了实现里程和速度的实时监测，系统集成了霍尔传感器和里程表专用传感器。霍尔传感器用于检测自行车的速度，通过磁铁与霍尔传感器之间的相对运动来感应速度变化，从而实现速度的实时监测。里程表专用传感器则用于记录自行车的行驶里程，通过感应车轮的转动次数来计算行驶里程。

(2)显示模块采用高清晰度的液晶显示屏（LCD），其分辨率为128x64像素，能够清晰地显示里程、速度、时间等信息。LCD的驱动电路设计采用专用的LCD驱动芯片，以降低系统功耗并提高显示效果。此外，为了提高用户体验，系统还设计了背光电路，在弱光环境下能够自动开启背光，确保用户在夜间或光线不足的情况下依然能够清晰查看信息。

(3)电源管理模块是整个系统的重要组成部分，为了保证系统的稳定运行，设计采用了可充电锂电池作为电源。锂电池具有体积小、重量轻、容量大等优点，能够满足长时间骑行需求。为了保护锂电池，系统设计有充电保护电路和放电保护电路。充电保护电路能够防止过充和过放，延长电池使用寿命；放电保护电路则能够防止电池过放电，保护电池安全。此外，系统还设计了低电压检测电路，当电池电压低于设定阈值时，系统会自动关闭部分功能，以保护电池和用户安全。

四、软件设计

(1)软件设计方面，本自行车里程表采用C语言进行编程，以确保代码的可读性和可移植性。软件设计遵循模块化原则，将整个系统分为多个功能模块，包括主控制模块、数据采集模块、数据处理模块、显示模块和电源管理模块。主控制模块负责协调各个模块之间的工作，确保系统稳定运行。数据采集模块负责从霍尔传感器和里程表专用传感器读取数据，并将其转换为单片机可处理的数字信号。

(2)数据处理模块采用高效的算法对采集到的数据进行处理，包括速度计算、里程累计、时间记录等。速度计算通过霍尔传感器检测到的脉冲信号来实现，每检测到一个脉冲，就增加一个计数，从而计算出每分钟或每秒的速度。里程累计则是通过检测车轮的转动次数来实现的，每转动一圈，里程计数器增加一定的数值。时间记录功能通过系统时钟来实现，记录骑行开始至结束的总时间。

(3)显示模块的软件设计主要关注数据的实时更新和显示效果。液晶显示屏的驱动程序负责