專利名稱：一種場(chǎng)地自行車速度測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場(chǎng)地自行車速度測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自行車速度測(cè)量產(chǎn)品根據(jù)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方式的不同，主要有兩種方式第一種方式 是機(jī)械式測(cè)速，主要利用機(jī)械計(jì)數(shù)器，輪子轉(zhuǎn)一圈就觸發(fā)計(jì)數(shù)器加一個(gè)數(shù)字，這種機(jī)械式在 自行車上應(yīng)用較多，但其測(cè)量精度較低；第二種方式是電子式測(cè)速，主要是通過(guò)傳感器獲取 電子脈沖，從而計(jì)算出速度，但一般都需要改造車體，不僅對(duì)車體造成了一定的損壞，而且 成本過(guò)高，同時(shí)簡(jiǎn)單的利用電子脈沖計(jì)算速度具有一定的局限性。所以一種新型的場(chǎng)地自 行車速度測(cè)量系統(tǒng)急需被研制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題的提出，而研制一種利用霍爾傳感器進(jìn)行場(chǎng)地自行車速度測(cè) 量的系統(tǒng)。本發(fā)明采用技術(shù)手段如下一種場(chǎng)地自行車速度測(cè)量裝置，其特征在于包括信號(hào)探測(cè)電路、電源電路、主控制 器、電壓調(diào)整電路、無(wú)線通訊模塊和存儲(chǔ)模塊；所述信號(hào)探測(cè)電路包括霍爾傳感器、磁鐵和信號(hào)處理單元，所述信號(hào)探測(cè)電路設(shè) 置在自行車鏈條傳動(dòng)平面上，且霍爾傳感器位于磁鐵和自行車鏈條之間，用于感應(yīng)磁鐵同 自行車鏈條之間的磁力信號(hào)，所述信號(hào)處理單元將霍爾傳感器傳回的類正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)化為 方波信號(hào)；所述主控制器通過(guò)ECT 口接收信號(hào)探測(cè)電路方波信號(hào)，并根據(jù)周期個(gè)數(shù)與自行車 行駛路程的關(guān)系計(jì)算得出自行車的速度、行駛的路程；所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)上述自行車的速度、行駛的路程及當(dāng)前用時(shí)的數(shù)據(jù)；所述無(wú)線通訊模塊用于將上述自行車的速度、行駛的路程及及當(dāng)前用時(shí)傳至上位 機(jī)；所述電壓調(diào)整電路同電源電路相連接為整個(gè)裝置提供電源；所述信號(hào)探測(cè)電路的I/O 口同主控制器ECT 口相連接，所述主控制器分別與無(wú)線 通訊模塊和存儲(chǔ)模塊相連接。所述主控制器的控制器為MC9S12單片機(jī)。所述信號(hào)探測(cè)電路的核心器件是霍爾傳感器。所述電壓調(diào)整電路包括電壓調(diào)整芯片和保護(hù)電路。一種上述測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于包括如下步驟第一步通過(guò)信號(hào)探測(cè)電路中的霍爾傳感器采集到自行車鏈條運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的正弦信 號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)；第二步通過(guò)主控制器的I/O 口使能無(wú)線通訊模塊，使其進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)；第三步主控制器接收到方波信號(hào)，通過(guò)ECT 口對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行捕獲；
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第四步然后主控制器對(duì)采集到的方波信號(hào)進(jìn)行分析、處理；根據(jù)最初采集到正 弦信號(hào)的周期大小與自行車的速度相對(duì)應(yīng)，周期個(gè)數(shù)與自行車的行駛路程相對(duì)應(yīng)，對(duì)方波 信號(hào)的周期大小進(jìn)行分析，以計(jì)算場(chǎng)地自行車當(dāng)前時(shí)刻的行駛速度；通過(guò)分析方波信號(hào)的 周期個(gè)數(shù)，以計(jì)算場(chǎng)地自行車達(dá)到當(dāng)前速度所行駛過(guò)的路程；第五步主控制器將分析得到的速度、路程和當(dāng)前用時(shí)傳送給存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)；第六步主控制器控制無(wú)線通訊模塊將分析得到的速度、路程和當(dāng)前用時(shí)傳至上 位機(jī)。所述第一步還包括對(duì)信號(hào)進(jìn)行模擬濾波，濾除附加在信號(hào)中的大量干擾；對(duì)濾波 后的信號(hào)進(jìn)行初步處理，將采集到的模擬信號(hào)中的直流分量濾除；及將濾去直流分量的模 擬信號(hào)放大，采用過(guò)零比較的方法將其轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)的步驟。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的具體為該系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)探測(cè)電路采 集模擬信號(hào)，極大的提高了某些情況下速度采集的可實(shí)現(xiàn)性；既能儲(chǔ)存，又能通過(guò)無(wú)線通訊 模塊傳送數(shù)據(jù)，使之能實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)自行車速度；無(wú)需改造車體也可獲得較高精度，同時(shí)又節(jié) 省了使用成本，適合廣大用戶使用。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；圖2是主控制器的電路圖；圖3是信號(hào)探測(cè)電路的電路圖；圖4是電壓調(diào)整電路的電路圖；圖5是主控制程序流程圖；圖6是信號(hào)探測(cè)電路原理示意圖；圖7是分析信號(hào)的示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1至圖4所示，一種場(chǎng)地自行車速度測(cè)量裝置，包括信號(hào)探測(cè)電路2、電源電 路3、主控制器4、電壓調(diào)整電路5、無(wú)線通訊模塊6和存儲(chǔ)模塊7 ；所述信號(hào)探測(cè)電路2包括 霍爾傳感器602、磁鐵601和信號(hào)處理單元，所述信號(hào)探測(cè)電路2設(shè)置在自行車鏈條603傳 動(dòng)平面上，且霍爾傳感器602位于磁鐵601和自行車鏈條603之間，并通過(guò)固定機(jī)構(gòu)1進(jìn)行 固定(可以通過(guò)螺母和固定環(huán)將其進(jìn)行固定，也可通過(guò)固定夾將其進(jìn)行固定，由于相類似 可實(shí)現(xiàn)上述固定功能的固定方式都是本領(lǐng)域技術(shù)人員常用并公知的固定方式，所以在這里 就不一一描述。)；因?yàn)樽孕熊囨湕l603的連接處為全鐵質(zhì)材料，在非連接處無(wú)鐵質(zhì)材料，所 以利用磁鐵601對(duì)自行車鏈條603連接處的磁力作用是霍爾傳感器602感應(yīng)產(chǎn)生類正弦信 號(hào)(如圖6所示)，所述信號(hào)處理單元將霍爾傳感器傳回的類正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)化為方波信號(hào) (處理過(guò)程如圖7所示)；所述主控制器4通過(guò)ECT 口接收信號(hào)探測(cè)電路2方波信號(hào)，并根 據(jù)周期個(gè)數(shù)與自行車行駛路程的關(guān)系計(jì)算得出自行車的速度、行駛的路程；所述存儲(chǔ)模塊 7用于存儲(chǔ)上述自行車的速度、行駛的路程及當(dāng)前用時(shí)的數(shù)據(jù)；所述無(wú)線通訊模塊6用于將 上述自行車的速度、行駛的路程及及當(dāng)前用時(shí)傳至上位機(jī)；所述電壓調(diào)整電路5同電源電 路3相連接為整個(gè)裝置提供電源；所述信號(hào)探測(cè)電路2的I/O 口同主控制器4ECT 口相連
4接，所述主控制器4分別與無(wú)線通訊模塊6和存儲(chǔ)模塊7相連接。其中信號(hào)處理單元為具 有將類正弦信號(hào)進(jìn)行濾波、放大并將其轉(zhuǎn)化為方波信號(hào)的集成電路；主控制器4為內(nèi)設(shè)有 主控制程序的具有邏輯處理能力的微處理器(如單片機(jī)、MCU、ARM等處理器，本實(shí)施例采 用MC9S12單片機(jī)其電路結(jié)構(gòu)如圖2所示)。為進(jìn)一步說(shuō)明該裝置的工作原理，特進(jìn)行如下描述如圖2所示的主控制器4的 ECT 口與圖3所示的信號(hào)探測(cè)電路2的I/O 口相連接，用于接收鏈條運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的信號(hào)，該 信號(hào)為一種具有周期性的方波信號(hào)，鏈條的運(yùn)動(dòng)速度越快，類正弦信號(hào)周期越短；相反鏈條 的運(yùn)動(dòng)速度越慢，類正弦信號(hào)周期越長(zhǎng)，即鏈條的運(yùn)動(dòng)速度與類正弦信號(hào)的周期成反比例 關(guān)系，這就為自行車動(dòng)力速度測(cè)量提供了很好的基礎(chǔ)。當(dāng)自行車產(chǎn)生動(dòng)力速度即鏈條運(yùn)動(dòng) 時(shí)，信號(hào)探測(cè)電路2接收到鏈條運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的正弦信號(hào)，信號(hào)探測(cè)電路2的I/O與圖2所示的 主控制器4的ECT 口相連接，信號(hào)探測(cè)電路2將信號(hào)數(shù)據(jù)傳送給主控制器4的ECT 口。主 控制器4對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析和處理，主控制器4的I/O 口與存儲(chǔ)模塊7相連 接，主控制器4將分析所得的數(shù)據(jù)傳送給存儲(chǔ)模塊7，由存儲(chǔ)模塊7存儲(chǔ)。主控制器4的串 行通信接口與無(wú)線通訊模塊6的I/O 口相連接，主控制器4將分析所得的數(shù)據(jù)傳送給無(wú)線 通訊模塊6，由無(wú)線通訊模塊6將該數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)。如圖4所示電源電路3為系統(tǒng)各部 分提供穩(wěn)壓直流電源，總電源采用7. 2V的電池供電，電壓調(diào)整電路5中用保護(hù)電路保護(hù)系 統(tǒng)電源，用電壓調(diào)整芯片將電池的7. 2V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓，用以給主控制器4、信號(hào)探測(cè)電 路2、無(wú)線通訊模塊6供電。如圖5所示，所述的場(chǎng)地自行車速度測(cè)量系統(tǒng)的工作方法是信號(hào)探測(cè)電路2采集 車體的鏈條運(yùn)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)分析后傳給主控制器4，主控制器4對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析與處理。具體 步驟為第一步信號(hào)探測(cè)電路2采集到鏈條運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的正弦信號(hào)。第二步對(duì)信號(hào)進(jìn)行模擬濾波，濾除附加在信號(hào)中的大量干擾。第三步對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行初步處理，將采集到的模擬信號(hào)中的直流分量濾除。第四步將濾去直流分量的模擬信號(hào)放大，采用過(guò)零比較的方法將其轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)。第五步通過(guò)主控制器4的I/O 口使能無(wú)線通訊模塊6，使其進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。第六步主控制器4接收到方波信號(hào)，通過(guò)ECT 口對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行捕獲。第七步對(duì)采集到的方波信號(hào)進(jìn)行分析、處理。由于最初采集到的信號(hào)為正弦信 號(hào)，正弦信號(hào)的周期大小與自行車的速度相對(duì)應(yīng)，周期個(gè)數(shù)與自行車的行駛路程相對(duì)應(yīng)。由 于，由正弦信號(hào)所得到的方波信號(hào)在周期上具有一致性。所以，通過(guò)分析方波信號(hào)的周期大 小，即可計(jì)算場(chǎng)地自行車當(dāng)前時(shí)刻的行駛速度；通過(guò)分析方波信號(hào)的周期個(gè)數(shù)，即可計(jì)算場(chǎng) 地自行車達(dá)到當(dāng)前速度所行駛過(guò)的路程。第八步主控制器4將分析得到的速度、路程和當(dāng)前用時(shí)傳送給存儲(chǔ)模塊7存儲(chǔ)。
第九步主控制器4控制無(wú)線通訊模塊6將分析得到的速度、路程和當(dāng)前用時(shí)傳至 上位機(jī)。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種場(chǎng)地自行車速度測(cè)量裝置，其特征在于包括信號(hào)探測(cè)電路(2)、電源電路(3)、主控制器(4)、電壓調(diào)整電路(5)、無(wú)線通訊模塊(6)和存儲(chǔ)模塊(7)；所述信號(hào)探測(cè)電路(2)包括霍爾傳感器、磁鐵和信號(hào)處理單元，所述信號(hào)探測(cè)電路(2)設(shè)置在自行車鏈條傳動(dòng)平面上，且霍爾傳感器位于磁鐵和自行車鏈條之間，用于感應(yīng)磁鐵同自行車鏈條之間的磁力信號(hào)，所述信號(hào)處理單元將霍爾傳感器傳回的類正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)化為方波信號(hào)；所述主控制器(4)通過(guò)ECT口接收信號(hào)探測(cè)電路(2)方波信號(hào)，并根據(jù)周期個(gè)數(shù)與自行車行駛路程的關(guān)系計(jì)算得出自行車的速度、行駛的路程；所述存儲(chǔ)模塊(7)用于存儲(chǔ)上述自行車的速度、行駛的路程及當(dāng)前用時(shí)的數(shù)據(jù)；所述無(wú)線通訊模塊(6)用于將上述自行車的速度、行駛的路程及當(dāng)前用時(shí)傳至上位機(jī)；所述電壓調(diào)整電路(5)同電源電路(3)相連接為整個(gè)裝置提供電源；所述信號(hào)探測(cè)電路(2)的I/O口同主控制器(4)ECT口相連接，所述主控制器(4)分別與無(wú)線通訊模塊(6)和存儲(chǔ)模塊(7)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于所述主控制器⑷的控制器為MC9S12 單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于所述信號(hào)探測(cè)電路(2)的核心器件是霍爾傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于所述電壓調(diào)整電路(5)包括電壓調(diào)整 芯片和保護(hù)電路。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于包括如下步驟 第一步通過(guò)信號(hào)探測(cè)電路(2)中的霍爾傳感器采集到自行車鏈條運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的正弦信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)；第二步通過(guò)主控制器(4)的I/O 口使能無(wú)線通訊模塊(6)，使其進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)； 第三步主控制器(4)接收到方波信號(hào)，通過(guò)ECT 口對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行捕獲； 第四步然后主控制器(4)對(duì)采集到的方波信號(hào)進(jìn)行分析、處理；根據(jù)最初采集到正弦 信號(hào)的周期大小與自行車的速度相對(duì)應(yīng)，周期個(gè)數(shù)與自行車的行駛路程相對(duì)應(yīng)，對(duì)方波信 號(hào)的周期大小進(jìn)行分析，以計(jì)算場(chǎng)地自行車當(dāng)前時(shí)刻的行駛速度；通過(guò)分析方波信號(hào)的周 期個(gè)數(shù)，以計(jì)算場(chǎng)地自行車達(dá)到當(dāng)前速度所行駛過(guò)的路程；第五步主控制器(4)將分析得到的速度、路程和當(dāng)前用時(shí)傳送給存儲(chǔ)模塊(7)存儲(chǔ)； 第六步主控制器⑷控制無(wú)線通訊模塊(6)將分析得到的速度、路程和當(dāng)前用時(shí)傳至 上位機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量方法，其特征在于所述第一步還包括對(duì)信號(hào)進(jìn)行模擬濾 波，濾除附加在信號(hào)中的大量干擾；對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行初步處理，將采集到的模擬信號(hào)中 的直流分量濾除；及將濾去直流分量的模擬信號(hào)放大，采用過(guò)零比較的方法將其轉(zhuǎn)化成方 波信號(hào)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種場(chǎng)地自行車速度測(cè)量系統(tǒng)，其裝置由信號(hào)探測(cè)電路、電源電路、主控制器、電壓調(diào)整電路、無(wú)線通訊模塊和存儲(chǔ)模塊構(gòu)成；處理過(guò)程為信號(hào)探測(cè)電路采集鏈條運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行初步處理；主控制器通過(guò)對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步分析，既可將所得的速度等參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，也可控制無(wú)線通訊模塊向用戶上位機(jī)發(fā)送參數(shù)，完成場(chǎng)地自行車速度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本速度測(cè)量系統(tǒng)，不僅能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)送、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而且無(wú)需改造車體，節(jié)省使用成本，適合廣大用戶。
文檔編號(hào)G01P3/66GK101975868SQ20101026427
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者關(guān)天民, 姚世選, 宋陽(yáng), 李寶良, 李帥, 黃彬 申請(qǐng)人:大連交通大學(xué)