電動自行車的里程、速度測量顯示及限速裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種電動自行車的里程、速度測量顯示及限速裝置，包括控制器、信號采集模塊、按鍵選擇模塊、里程/速度顯示模塊、報警模塊、電機驅動模塊和電源模塊，信號采集模塊與控制器連接，按鍵選擇模塊與控制器連接，里程/速度顯示模塊與控制器連接，報警模塊與控制器連接，電機驅動模塊與控制器連接，電源模塊與控制器、信號采集模塊、按鍵選擇模塊、里程/速度顯示模塊、報警模塊和電機驅動模塊連接，給各個模塊提供電源VCC。該裝置能準確的測量并顯示電動自行車的里程和速度，在電動自行車即將超速時發出報警信號，在超速時關斷其電機的工作電源。
【專利說明】電動自行車的里程、速度測量顯示及限速裝置【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電動自行車的里程、速度測量顯示及限速裝置。
【背景技術】
[0002]電動自行車因其環保、節能、輕便以及價格便宜等優點，被越來越多的人用來作為交通代步工具。現有的電動自行車上一般沒有設置顯示里程、速度的裝置，騎車的人不知道自己騎了多遠，也不知道騎車的速度，不了解自己的行車狀況，以至于不能隨時調整行車速度和行駛時間。在汽車、摩托車上一般設有里程表和速度表(測量行駛里程、速度并顯示)，汽車上的里程表和速度表成本較高，摩托車上的里程表和速度表主要采用光敏電阻與高亮度的發光二極管配合來對里程、速度進行測量，其根據光電流的變化發出脈沖，從而測量里程，并計算出速度，但是光敏電阻對光特別敏感，在白天行駛時，外界光源容易導致光敏電阻發出錯誤信號，同時光敏電阻對環境的要求較高，如果光敏電阻或發光二極管被泥沙或灰塵所覆蓋，光敏電阻就不能再進行測量，并且在霧天和雨天，光敏電阻的效果也不好。
[0003]在國標GB17761-1999的“電動自行車通用技術條件”中規定電動自行車的最高時速不能超過20km/h，一些廠家生產的電動自行車雖然都設了限速器，但是有的廠家為了提高銷售量，特意給使用者留下限速器可拆的尾巴，使用者只需要將限速器與控制器上的一根線剪斷，車速在到達最高速度之前就不會受限；而一些使用者為了追求快速行駛往往采用這種手段，給電動自行車道路交通管理帶來了麻煩，同時車速過快也極易發生交通事故。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種電動自行車的里程、速度測量顯示及限速裝置，以準確的測量并顯示電動自行車的里程和速度，在電動自行車即將超速時發出報警信號，在超速時關斷其電機的工作電源。
[0005]本發明所述的電動自行車`的里程、速度測量顯示及限速裝置，包括控制器、信號采集模塊、按鍵選擇模塊、里程/速度顯示模塊、報警模塊、電機驅動模塊和電源模塊，信號采集模塊與控制器連接，將采集到的脈沖信號送入控制器內處理，按鍵選擇模塊與控制器連接，輸入選擇顯示里程或速度信號，里程/速度顯示模塊與控制器連接，顯示經控制器處理后得到的里程或速度，報警模塊與控制器連接，在電動自行車的速度超過第一設定速度時發出報警信號，電機驅動模塊與控制器連接，接收控制器的控制并在電動自行車的速度超過第二設定速度(該第二設定速度大于第一設定速度)時關斷電動自行車的電機的工作電源，電源模塊與控制器、信號采集模塊、按鍵選擇模塊、里程/速度顯示模塊、報警模塊和電機驅動模塊連接，給各個模塊提供電源VCC。
[0006]進一步，控制器采用80系列或89系列的單片機，該單片機的9腳接上電復位電路，18、19腳接晶振，31、40腳接電源VCC，20腳接地，32~39腳通過排阻接電源VCC。
[0007]按鍵選擇模塊包括開關和第一上拉電阻，開關的一端接地，另一端接單片機的10腳，第一上拉電阻的一端接電源VCC，另一端接單片機的10腳。當開關閉合時，單片機的10腳輸入低電平，里程/速度顯示模塊顯示車速，當開關斷開時，單片機的10腳輸入高電平，里程/速度顯示模塊顯示里程。
[0008]信號采集模塊包括開關型霍爾傳感器、二分頻器、第二上拉電阻、第五電阻、第六電阻和第五三極管，所述開關型霍爾傳感器的電源端接電源VCC，接地端接地，輸出端接單片機的12腳，并通過第二上拉電阻接電源VCC，所述二分頻器的電源端接電源，接地端、復位端接地，時鐘輸入端接開關型霍爾傳感器的輸出端，輸出端通過第六電阻接第五三極管的基極，第五三極管的發射極接地，集電極接單片機的13腳，并通過第五電阻接電源VCC。與開關型霍爾傳感器配合使用的磁鋼安裝在電動自行車的輪子上，隨輪子轉動，開關型霍爾傳感器安裝在輪殼上靠近輪子，且固定不動；在輪子轉動時，開關型霍爾傳感器就會有脈沖信號輸出，脈沖信號直接送入單片機內，對輪子轉動圈數計數，電動自行車的里程=計數值X輪子周長，脈沖信號經二分頻器分頻后送入單片機內，對輪子轉動一圈的時間進行定時，電動自行車的速度=輪子周長/定時時間。
[0009]進一步，里程/速度顯示模塊包括型號為74LS373的鎖存器、型號為LM016L的液晶顯示器、型號為74LS00的四2輸入與非門、可調電阻、黃色發光二極管、第三電阻、第三三極管、綠色發光二極管、第四電阻和第四三極管，所述鎖存器的I腳接地，3、4、7、8、13、14、17、18腳接單片機的39?32腳，11腳接單片機的30腳，2、5腳接所述液晶顯示器的4、5腳，所述液晶顯示器的7?14腳接單片機的39?32腳，I腳接地，2腳接電源VCC，3腳通過可調電阻接電源VCC，所述四2輸入與非門的1、2腳接單片機的16、17腳，3腳接液晶顯示器的6腳，第三三極管的基極接單片機的8腳，發射極接地，集電極通過第三電阻接黃色發光二極管的負極，黃色發光二極管的正極接電源VCC，第四三極管的基極接單片機的7腳，發射極接地，集電極通過第四電阻接綠色發光二極管的負極，綠色發光二極管的正極接電源VCC。可調電阻用于調節液晶顯示器的對比度，黃色發光二極管用于在所述液晶顯示器顯示里程時點亮，綠色發光二極管用于在所述液晶顯示器顯示速度時點亮。
[0010]進一步，報警模塊包括第一三極管、第二電阻、紅色發光二極管和蜂鳴器，所述第一三極管的基極接單片機的11腳，發射極接電源VCC，集電極通過第二電阻接紅色發光二極管的正極，紅色發光二極管的負極接地，蜂鳴器的正極接第一三極管的集電極，負極接地。在電動自行車的速度達到第一設定速度時(即將要超速時)，紅色發光二極管點亮，蜂鳴器鳴叫，發出報警信號。
[0011]電機驅動模塊包括第二三極管和續流二極管，第二三極管的基極接單片機的4腳，發射極接地，集電極接續流二極管的正極，續流二極管的負極接電機的工作電源VDD ；電機的一端接電源VDD，另一端接第二三極管的集電極。未超速時，在單片機控制下第二三極管導通，驅動電機正常工作，超速時，在單片機的控制下第二三極管截止，關斷電機的工作電源VDD，電動自行車進入慣性行駛狀態，當速度降到某一速度時，第二三極管導通，電機恢復正常工作狀態。
[0012]本發明采用開關型霍爾傳感器進行里程、速度測量，采用液晶顯示器顯示里程/速度，從而準確地測量并顯示了電動自行車的里程和速度，騎車人能更好地了解自己的行車狀況并及時作出調整，開關型霍爾傳感器頻響快，可靠性高，在惡劣的環境中也能準確的進行測量，液晶顯示器人機界面友好，相比數碼管顯示比較省電；采用紅色發光二級管和蜂鳴器在即將超速時報警，提醒騎車人降低速度，在超速時，將電動自行車的電機關斷，限制其速度，使用者不能將其拆除，避免了電動自行車超速行駛，方便了電動自行車的道路交通管理，同時也減少了因車速過快而發生交通事故的概率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的電路原理框圖
[0014]圖2為本發明中控制器以及按鍵選擇模塊的電路圖。
[0015]圖3為本發明中信號采集模塊的電路圖。
[0016]圖4為本發明中里程/速度顯示模塊的電路圖。
[0017]圖5為本發明中報警模塊的電路圖。
[0018]圖6為本發明中電機驅動模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0020]如圖1所示的電動自行車的里程、速度測量顯示及限速裝置，包括控制器1、信號采集模塊2、按鍵選擇模塊3、里程/速度顯示模塊4、報警模塊5、電機驅動模塊6和電源模塊7 ;信號采集模塊2、按鍵選擇模塊3、里程/速度顯示模塊4、報警模塊5和電機驅動模塊6都與控制器I連接，電源模塊7與控制器1、信號采集模塊2、按鍵選擇模塊3、里程/速度顯示模塊4、報警模塊5和電機驅動模塊6連接，給各個模塊提供電源VCC。
[0021]電源模塊7采用現有的穩壓電路將電動自行車上的蓄電池提供的電源轉換為電源 VCC。
[0022]如圖2所示，控制器I采用型號為80C52的單片機Ul，該單片機Ul的9腳通過第三電容C3接電源VCC，并通過第一電阻Rl接地，單片機Ul的18腳通過第一電容Cl接地，19腳通過第二電容C2接地，晶振Xl —端接單片機Ul的18腳，另一端接單片機Ul的19腳，單片機Ul的31腳和40腳都接電源VCC，20腳接地，32腳?39腳通過排阻RPl接電源VCC0按鍵選擇模塊3包括開關Kl和第一上拉電阻R8，開關Kl的一端接地，另一端接單片機Ul的10腳，第一上拉電阻R8的一端接電源VCC，另一端接單片機Ul的10腳。
[0023]如圖2、圖3所示，信號采集模塊2包括型號為CS3040的開關型霍爾傳感器U4、型號為⑶4024的二分頻器U2、第二上拉電阻R7、第五電阻R5、第六電阻R6和第五三極管Q5 ；其中，開關型霍爾傳感器U4的I腳接電源VCC，2腳接地，3腳接單片機Ul的12腳且通過第二上拉電阻R7接電源VCC ;二分頻器U2的14腳接電源，2腳和7腳接地，I腳接開關型霍爾傳感器U4的3腳，12腳通過第六電阻R6接第五三極管Q5的基極，第五三極管Q5的發射極接地，集電極接單片機Ul的13腳且通過第五電阻R5接電源VCC。
[0024]如圖2、圖4所示，里程/速度顯示模塊4包括型號為74LS373的鎖存器U5、型號為LM016L的液晶顯示器IXD1、型號為74LS00的四2輸入與非門U3:A、可調電阻RV1、黃色發光二極管D3、第三電阻R3、第三三極管Q3、綠色發光二極管D4、第四電阻R4和第四三極管Q4;其中，鎖存器U5的I腳接地，3、4、7、8、13、14、17、18腳接單片機Ul的39?32腳，鎖存器U5的11腳接單片機Ul的30腳，鎖存器U5的2腳、5腳分別接液晶顯示器IXDl的4腳、5腳，液晶顯示器IXDl的7?14腳接單片機Ul的39?32腳，液晶顯示器IXDl的I腳接地，2腳接電源VCC，3腳通過可調電阻RVl接電源VCC，四2輸入與非門U3:A的I腳、2腳分別接單片機Ul的16腳、17腳，四2輸入與非門U3:A的3腳接液晶顯示器IXDl的6腳，第三三極管Q3的基極接單片機Ul的8腳，發射極接地，集電極通過第三電阻R3接黃色發光二極管D3的負極，黃色發光二極管D3的正極接電源VCC，第四三極管Q4的基極接單片機Ul的7腳，發射極接地，集電極通過第四電阻R4接綠色發光二極管D4的負極，綠色發光二極管D4的正極接電源VCC。
[0025]如圖2、圖5所示，報警模塊5包括第一三極管Q1、第二電阻R2、紅色發光二極管Dl和蜂鳴器LS1，第一三極管Ql的基極接單片機Ul的11腳，發射極接電源VCC，集電極通過第二電阻R2接紅色發光二極管Dl的正極，紅色發光二極管Dl的負極接地，蜂鳴器LSl的正極接第一三極管Ql的集電極，負極接地。
[0026]如圖2、圖6所示，電機驅動模塊6包括第二三極管Q2和續流二極管D2，第二三極管Q2的基極接單片機Ul的4腳，發射極接地，集電極接續流二極管D2的正極，續流二極管D2的負極接電機M的工作電源VDD，電機M的一端接電源VDD，另一端接第二三極管Q2的集電極。
[0027]在使用時，將與開關型霍爾傳感器U4配合使用的磁鋼安裝在電動自行車的輪子上，隨輪子轉動，將開關型霍爾傳感器U4安裝在輪殼上靠近輪子，且固定不動(磁鋼與開關型霍爾傳感器正面相對的距離控制在5mm左右)。
[0028]其工作原理如下:
[0029]在行駛時，電動自行車的輪子轉動帶動磁鋼轉動，當磁鋼經過開關型霍爾傳感器U4時,開關型霍爾傳感器U4就會產生一個脈沖信號,該脈沖信號以外部中斷O的方式輸入到單片機Ul內，單片機Ul內的計數器對脈沖進行計數(即對輪子轉動圈數計數)，單片機Ul根據公式:里程=計數值X輪子周長(輪子周長為已知條件)，計算得到電動自行車的里程，上述脈沖信號經二分頻器U2分頻后以外部中斷I的方式輸入到單片機Ul內，單片機Ul以分頻后的信號控制定時器Tl的啟停，當輸入為低電平時定時器Tl停止，當輸入為高電平時，定時器Tl啟動，每次定時器Tl的定時時間剛好是輪子轉動一圈的時間，根據公式:速度=輪子周長/定時時間，計算得到電動自行車的速度。
[0030]當開關Kl處于斷開狀態時，單片機Ul的10腳輸入高電平，選擇顯示里程，單片機Ul的8腳輸出高電平，第三三極管Q3導通，黃色發光二極管D3點亮，綠色發光二極管D4熄滅，同時單片機Ul輸出控制液晶顯示器LCDl顯示里程。
[0031 ] 當開關Kl閉合時，單片機Ul的10腳輸入低電平，選擇顯示車速，單片機Ul的7腳輸出高電平，第四三極管Q4導通，綠色發光二極管D4點亮，黃色發光二極管D3熄滅，同時單片機Ul輸出控制液晶顯示器LCDl顯示車速；當單片機Ul檢測到車速達到第一設定速度19km/h時，則輸出高電平使第一三極管Ql導通，紅色發光二極管Dl點亮，蜂鳴器LSl鳴叫，提醒騎車人降低速度；如果騎車人仍然繼續加速，單片機Ul檢測到車速達到第二設定速度21 km/h時，則輸出低電平使第二三極管Q2截止，從而關斷電機M的工作電源VDD，電機停止工作，電動自行車依靠慣性滑行，當電動自行車滑行的速度降低到15km/h時，單片機Ul控制第二三極管導通，電機M接通工作電源VDD，電機M恢復正常工作狀態。
【權利要求】
1.一種電動自行車的里程、速度測量顯示及限速裝置，其特征是:包括控制器(I)、信號采集模塊(2)、按鍵選擇模塊(3)、里程/速度顯示模塊(4)、報警模塊(5)、電機驅動模塊(6 )和電源模塊(7 )，信號采集模塊與控制器連接，將采集到的脈沖信號送入控制器內處理，按鍵選擇模塊與控制器連接，輸入選擇顯示里程或速度信號，里程/速度顯示模塊與控制器連接，顯示經控制器處理后得到的里程或速度，報警模塊與控制器連接，在電動自行車的速度超過第一設定速度時發出報警信號，電機驅動模塊與控制器連接，接收控制器的控制并在電動自行車的速度超過第二設定速度時關斷電機的工作電源，電源模塊與控制器、信號采集模塊、按鍵選擇模塊、里程/速度顯示模塊、報警模塊和電機驅動模塊連接，給各個模塊提供電源VCC。
2.根據權利要求1所述的電動自行車的里程、速度測量顯示及限速裝置，其特征是: 控制器(I)采用80系列或89系列的單片機(U1)，該單片機(Ul)的9腳接上電復位電路，18、19腳接晶振，31,40腳接電源VCC，20腳接地，32~39腳通過排阻(RPl)接電源VCC ；按鍵選擇模塊(3)包括開關(Kl)和第一上拉電阻(R8)，開關(Kl)的一端接地，另一端接單片機(Ul)的10腳，第一上拉電阻(R8)的一端接電源VCC，另一端接單片機(Ul)的10腳； 信號采集模塊(2)包括開關型霍爾傳感器(U4)、二分頻器(U2)、第二上拉電阻(R7)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)和第五三極管(Q5)，所述開關型霍爾傳感器(U4)的電源端接電源VCC，接地端接地，輸出端接單片機(Ul)的12腳，并通過第二上拉電阻(R7)接電源VCC，所述二分頻器(U2)的電源端接電源，接地端、復位端接地，時鐘輸入端接開關型霍爾傳感器(U4)的輸出端，輸出端通過第六電阻(R6)接第五三極管(Q5)的基極，第五三極管(Q5)的發射極接地，集電極接單片機(Ul)的13腳，并通過第五電阻(R5)接電源VCC。
3.根據權利要求1或2所述的電動自行車的里程、速度測量顯示及限速裝置，其特征是:里程/速度顯示模塊(4)包括型號為74LS373的鎖存器(U5)、型號為LM016L的液晶顯示器(IXD1)、型號為74LS00的四2輸入與非門(U3:A)、可調電阻(RVl)、黃色發光二極管(D3)、第三電阻(R3)、第三三極管(Q3)、綠色發光二極管(D4)、第四電阻(R4)和第四三極管(Q4)，所述鎖存器(U5)的I腳接地，`3、4、7、8、13、14、17、18腳接單片機(Ul)的39~32腳，11腳接單片機(Ul)的30腳，2、5腳接所述液晶顯示器(IXDl)的4、5腳，所述液晶顯示器(IXDl)的7~14腳接單片機(Ul)的39~32腳，I腳接地，2腳接電源VCC，3腳通過可調電阻(RVl)接電源VCC，所述四2輸入與非門(U3:A)的1、2腳接單片機(Ul)的16、17腳，3腳接液晶顯示器(IXDl)的6腳，第三三極管(Q3)的基極接單片機(Ul)的8腳，發射極接地，集電極通過第三電阻(R3)接黃色發光二極管(D3)的負極，黃色發光二極管(D3)的正極接電源VCC，第四三極管(Q4)的基極接單片機(Ul)的7腳，發射極接地，集電極通過第四電阻(R4)接綠色發光二極管(D4)的負極，綠色發光二極管(D4)的正極接電源VCC。
4.根據權利要求3所述的電動自行車的里程、速度測量顯示及限速裝置，其特征是: 報警模塊(5)包括第一三極管(Q1)、第二電阻(R2)、紅色發光二極管(Dl)和蜂鳴器(LS1)，所述第一三極管(Ql)的基極接單片機(Ul)的11腳，發射極接電源VCC，集電極通過第二電阻(R2)接紅色發光二極管(Dl)的正極，紅色發光二極管(Dl)的負極接地，蜂鳴器(LSI)的正極接第一三極管(Ql)的集電極，負極接地； 電機驅動模塊(6 )包括第二三極管(Q2 )和續流二極管(D2 )，第二三極管(Q2 )的基極接單片機(Ul)的4腳，發射極接地，集電極接續流二極管(D2)的正極，續流二極管(D2)的負極接電機的工作電源VDD。`
【文檔編號】B62M6/45GK103786824SQ201210428139
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月31日 優先權日:2012年10月31日
【發明者】葉會英, 張慶彬, 錢紅英, 張慶鳳 申請人:重慶卓特科技有限公司