第一章叙述了自行车里程表的背景、发展、意义以及本自行车里程表的概述。
第二章介绍了自行车里程表的设计方法与研究，主要是对设计中所需设备的详细介绍，包括霍尔传感器、单片机最小系统、频率测量算法、数据存储器EEPROM及LED数码管。具体为：介绍霍尔传感器的基本原理,及其应用和发展；单片机最小系统的基本结构,工作原理及其性能；频率测量的算法及其实现；数据存储器EEPROM的引脚极其性能，LED数码管的工作原理.
第三章是本论文的自行车里程表的硬件设计部分，介绍了自行车里程表的总
体设计思想,电路图及其原理,硬件实现.
第四章是自行车里程表的软件实现部分，主要介绍单片机编程实现频率测量的功能.
第五章为总结和展望，介绍了本论文实现的功能，阐述本课题的现实意义，以及对未来自行车里程表技术的展望。
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第二章 自行车里程表的设计方法与基本原理
2.1 霍尔传感器
霍尔传感器是一种能实现磁电转换的传感器，用它们可以检测磁场及其变化。霍尔传感器具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，寿命长，安装方便，功耗小，频率高，耐震动，不怕灰尘、油污及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔开关器件具有无触点、输出波形清晰、无抖动、位置重复精度高等优点。
霍尔效应：在一块半导体薄片上，其长度为Ｌ，宽度为Ｂ，厚度为Ｄ，当它被置于磁感应强度Ｂ的磁场中，如果在它的相对的两边通以控制电流Ｉ，且磁场方向与电流方向正交，则在半导体另外两端将产生一个大小与控制电流方向Ｉ和磁感应强度Ｂ乘积成正比的电势Ｕh，即Uh=KhIB，其中Ｋh为霍尔元件的灵敏度。该电势就称为霍尔电势，半导体薄片就是霍尔元件。
由于霍尔元件具有在静止状态下感受磁场的能力，且结构简单，形小体轻，频带宽(可从直流到微波)，动态特性好、动态范围大，寿命长和可进行非接触测量等优点，故在检测技术、自动控制技术和信息处理等方面得到日益广泛应用。霍尔传感器在未来发展中的趋势将是高灵敏度、高精度和高稳定度，它将在微电子技术发展的基础上更加飞速的发展。
2.2 单片机最小系统
单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路.
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（1）单片机最小系统的结构
单片机要正常运行，必须具备一定的硬件条件，其中最主要的就是三个基本条件：1.电源正常；2.时钟正常；3.复位正常。在AT89S51单片机的40个引脚中：电源引脚2根，晶振引脚2根，控制引脚4根，可编程输入输出引脚32根。
工作电源：电源是单片机工作的动力源泉，对应的接线方法为：40脚（VCC）电源引脚，工作时接+5V电源，20脚（GND）为接地线。
复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合\电容电压不能突变\的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机器周期的高电平.
晶振电路:时钟电路为单片机产生时序脉冲，单片机所有运算与控制过程都是在统一的时序脉冲的驱动下的进行的，如果单片机的时钟电路停止工作（晶振停振），那么单片机也就停止运行了。当采用内部时钟时，连接方法如下图所示，在晶振引脚XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）引脚之间接入一个晶振，两个引脚对地分别再接入一个电容即可产生所需的时钟信号，电容的容量一般在几十皮法，如30PF。典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作)
控制引脚EA接法。EA/VPP（31脚）为内外程序存储器选择控制引脚，当EA为低电位时，单片机从外部程序存储器取指令；当EA接高电平时，单片机从内部程序存储器取指令。AT89S51单片机内部有4KB可反复擦写1000次以上的程序存储器，因此我们把EA接到+5V高电平，让单片机运行内部的程序，我们就可以通过反复烧写来验证我们的程序了。
（2）单片机最小系统的性能
89S51相对于89C51增加的新功能包括： ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。最高工作频率为33MHz，大家都知道89C51的极限工作频率是24M，就是说S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。具有双工UART串
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行通道。 内部集成看门狗计时器，不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。 双数据指示器。 电源关闭标识。全新的加密算法，这使得对于89S51的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列产品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容产品。也就是说所有教科书、网络教程上的程序（不论教科书上采用的单片机是8051还是89C51还是MCS-51等等），在89S51上一样可以照常运行，这就是所谓的向下兼容。
2.3 频率测量法
用于频率测量的方法有很多，频率测量的准确度主要取决于所测的频率 范围以及被测对象的特点.而测量所能达到的精度，不仅仅取决于作为标准器 使用的频率源的精度，也取决于所使用的测量设备和测量方法.
该设计能实时地将所测的速度与累计里程数显示出来，主要是将传感器输入到单片机的脉冲信号的频率（传感器将不同车速转变成不同频率的脉冲信号）实时地测量出来，考虑到信号的衰减、干扰等影响，在信号送入单片机前应对其进行放大整形，然后通过单片机计算出速度和里程，再将所得的数据存储到串口数据存储器，并由LED显示模块交替显示所测速度与里程。本设计的里程数的算法是一种大概的算法（假设在一定时间内自行车是匀速行进，平均速度与时间的乘积即为里程数）。
设计时，应综合考虑测速精度和系统反应时间。本设计用测量脉冲频率来计算速度，因而具有较高的测速精度。在计算里程时取了自行车的理想状态。实际中，误差控制在几米之内，相对于整个里程来说不是很大。另外，还应尽量保证其他子模块在编程时的通用性和高效性。本设计的速度和里程值采用6位显示，并包含两个小数位。
我们所用的霍尔传感器是一块集成芯片。它结合了采样和放大功能与一体。首先我们把磁钢放在自行车的转轴上，而霍尔元件就放在与其水平的转轴上，当我们完成安装后，转动自行车的转轴，磁钢也就跟着一起转动，从而使霍尔传感器周围的磁场发生变化，这种变化将会导致霍尔电压变化从而产生一个毫伏级的方波，再通过其内部的整形和放大。产生出一个适合外部电路的脉冲电压。由于
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磁钢共分为８片，磁场将会改变8次，磁场强度大时输出高电平，磁场低时输出为低电平。所以将会产生８个方波，既每输出８个方波代表自行车转动了一周。例如：我们的自行车车轮在R=0.25m时，通过C=2Π*R计算得出车轮的周长C=1.5m。由于每一圈霍尔传感器将输出8个脉冲，当自行车行驶1KM时会转动667次，这样每1KM将回产生5336个脉冲，单片机对这5336个脉冲计数，当达到这个数时单片机将会产生中断。
通过单片机计算出来的速度和里程的数据，必须通过BCD码的转换才能输出给显示模块。总里程数的显示是设定出现在电动自行车开动，单片机开机经过初始化后显示出来，这样以来用户可以清楚的知道自己的车子已经运行了多少公里了。而速度的显示则是在计算出速度里程后立刻显示出来，体现实时性。
2.4 LED数码管
与LCD液晶显示器相比，数码管虽没有液晶显示器那样的显示效果，也没有液晶显示器做图形界面具有人机交互美观的特点。但是LED有其自己的特点，它具有低功耗，容易控制，占用CPU资源少这些优点，从而成为一些显示器的首选。
数码管由7个发光二极管组成，行成一个日字形，它门可以共阴极，也可以共阳极。通过解码电路得到的数码接通相应的发光二极而形成相应的字符。它可以显示从1到9的数字。这足以满足设计要求。
由霍尔传感器采集的脉冲数据信号，通过RC滤波后向单片机提供数据脉冲，单片机再对其进行记数。当达到先前所设计的计数值的时候单片机就申请中断，从而使单片机响应中断程序，既使其输出一个信号代表此时自行车已经行驶了1KM，这时在经过显示单元电路使LED数码管显示1KM。当第二个信号来的时候，电路实现加一的功能后在送LED显示。这样就实现了显示里程的目的。
2.5存储器EEPROM
EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read一Only Memory)即电子擦除式只读存储器，它是一种非挥发性存储器，是可用户更改的只读存储器
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