基于Labview的自行车车速里程仪设计要点解析.pdf

二、 自行车车速里程仪 【摘要】科技的不断发展，带动着检测技术的不断更新，传统的机械式仪表已经逐渐被电子 式仪表所代替。本设计采用简单的光电式传感器对车轮转动脉冲进行采集，通过对采样信号 调理，计数芯片计数后由数码管直观的显示出来，并且通过一个频率/ 电压转换电路实现了 电压随频率的线性变化，与给定的电压值进行比较，实现速度的超速报警功能。同时在 Labview 中实现了对采集信号的处理、计算，得出自行车的车速、里程的读数，并有行驶时 的指示灯以及超速时的指示警告功能。 关键词：自行车 车速 里程 测量 Labview 1 研究背景 自行车被发明及使用到现在已有两百多年的历史，这两百年间人类在不断的尝试与研发 过程中，将玩具式的木马车转换到今日各式新颖休闲运动自行车，自行车发展的目的也从最 早的交通代步的工具转换成休闲娱乐运动的用途。 随着居民生活水平的不断提高，自行车不再仅仅是普通的运输、代步的工具，而是成为 人们娱乐、休闲、锻炼的首选。因此，人们希望自行车的功用更强大，能给人们带来更多的 方便。自行车里程速度表作为自行车的一大辅助工具也正是随着这个要求而迅速发展的，其 功能也逐渐从单一的里程显示发展到速度、里程、时间、心率等扩展功能的实现。本设计采 用简单的光电式传感器对车轮转动脉冲进行采集，通过对采样信号调理，计数芯片计数后由 数码管直观的显示出来，并且通过一个电压/频率转换电路以及电压比较电路，实现了对速 度的超速报警功能。同时在 Labview 中实现了对采集信号的处理、计算，得出自行车的车速、 里程的读数，并有行驶时的指示灯以及超速时的指示警告。 2 总体方案系统设计 2.1 小车结构 测速，首先要解决是采样的问题。使用计数器进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。 只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，将脉冲送入计算机进行计算，即可获得 转速的信息。常用的测速元件有霍尔传感器、光电传感器和光电编码器。里程测量传感器的 选择也有以下几种方案：使用光敏电阻对轮圈进行测量、利用编码器对车轮的圈数进行测量、 利用霍尔传感器对里程进行测量、利用干簧管型传感器测量里程。 基于光电本系统选用光电传感器，使用轮圈进行测量的方案。系统由传感器、信号处理 电路、频率/ 电压转换电路、电压比较电路、信号频率测量与显示显示模块、Labview 计算显 8 示模块、报警模块组成。系统组成框图如下： 图2.1 系统组成框图 3 Labview 功能设计 经过处理后的信号通过采集卡采集到 Labview 中，设计了转速，行驶速度，行驶路程的 显示，再通过两个图形显示器将速度信号的波形显示出来，并绘制了速度随时间的变化的趋 势。 3.1 功能面板设计 图3.1.1 Labview 功能面板 9 当自行车速度大于某预设速度时，红灯亮报警。 图3.1.2 超速时显示红灯警报 3.2 程序框图 图3.2.1 Labview 程序框图 10 4 硬件系统设计 4.1 传感器选择 信息采集可以选用的传感器种类有很多，例如磁感应传感器、光电传感器、金属传感器 等。 霍尔传感器由永久磁铁和开关型霍尔集成电路组成。霍尔集成电路由霍尔元件、放大器、 整形电路及集电极开路输出等部分组成，其功能是把磁信号转换成电信号，霍尔元件为磁敏 元件，当垂直于霍尔元件的磁场强度发生变化时，其两端的电压就会发生变化，经放大和整 形即可输出脉冲电信号。 光电编码器的工作原理与光电传感器一样，不过它已将光电传感器、电子电路、码盘等 做成一个整体，只要用连轴器将光电传感器的轴与转轴相连，就能获得多种输出信号。它广 泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装 置和设备中。 光电传感器是应用非常广泛的一种器件，各种各样的形式，如透射式、反射