如何制作自行车速度计

我使用 Arduino Nano、LCD 屏幕和 GPS 制作了一个“自行车仪表板”（Github Repo）。我这样做是为了在骑自行车时可以更安全地查看时间，并且我还想在没有手机的情况下跟踪我骑自行车的路线。我以为把自行车停下来检查我的手机既不方便又危险。除此之外，我还对骑自行车时查看速度感兴趣。然而，这种设计有很多问题：我不能给它放那么多功能，因为Arduino Nano没有太多内存。LCD 上的速度更新得很慢。液晶屏非常大，引起了人们的注意。即使它可以跟踪，我也无法在地图上看到它。由于这些问题，我想要一个新的设计。这种设计这款自行车仪表板的特点是将Raspberry Pi Zero W连接到Arduino。速度、日期和时间显示在 OLED 和 LED 面板上。Raspberry Pi 可以更快地获取数据，它还可以托管一个本地网站，在地图上显示您跟踪的路线。我之前的设计没有自行车仪表板的外壳，但这个设计包括一个基本的木箱。但是，您不必用木头制作它，我鼓励您为箱子想出自己的设计。自行车仪表板分为两部分：中央部分和把手部分。中心部分是 Raspberry Pi 和 GPS 所在的位置，它处理大部分操作。这件作品和电池安装在自行车的中心。手柄是显示器和开始跟踪的按钮所在的位置。这件作品安装在自行车的右把手上，在那里我可以很容易地看到屏幕并按下按钮。我为自行车仪表板添加了一个 LED 面板，以另一种方式显示速度，我计划用它实现其他功能。

如果您不想焊接，可以使用面包板。

我没有设计定制的PCB，而是将所有这些组件焊接到原型PCB上。我以后可能会设计一个定制的PCB。焊接 LED 面板是可选的，因为那里显示的所有信息都将显示在 OLED 上。

本节仅显示我为外壳和安装所做的工作。您可能需要自己设计，因为我们的自行车是不同的。

对于中央部件和支架，我切割了 6 块木头，以便它可以包围中央部件电子设备和 PCB，并在木头上切孔，以便端口暴露在外，电线（USB 到 Arduino、USB 到移动电源和 I2C 到 OLED）可以从电子设备中出来。

“盒子”被设计成两部分，所以我可以把它们拆开：平底件将连接到自行车上，顶部部分（其他 5 件粘在一起）将充当包围电子设备的盖子。它们被拧在一起。

对于支架，我砍了 3 块木头，这些木头可以绕着自行车的顶管，然后将它们粘在一起。然后，我拿了两个螺丝和两个螺母，将“盒子”的底部连接到支架上。

手柄的工艺大致相同。我切了 5 块，将电子设备包裹在手柄上，但我没有制作第 6 块放在上面，而是在上面切割并粘上一张透明的活页夹，这样我就可以看到显示器。

为了安装它，我把它粘在前自行车反射器的支架上。我不能为中央部分这样做，因为顶管比手柄大得多，形状也不同。

安装过程分为两个步骤：配置 Raspberry Pi 以使软件正常运行，以及安装软件。在此之前，请执行以下操作：

如果您尚未安装 Raspberry Pi OS，请按照以下说明操作。请确保安装“Raspberry Pi OS（32 位）”，而不是任何其他操作系统，因为它们可能不附带 Python、cURL 或 git。

设置 Raspberry Pi

设置无头树莓派

如果你还没有安装 Python，请安装：

如果您尚未安装 cURL，请安装：

如果您尚未安装 Git，请安装：

源代码也链接在这里。

Git：

用您的真实姓名和电子邮件替换“您的姓名”和“your@email.com”。

配置引脚：

1. 输入“sudo raspi-config”

2. 进入“接口选项”并选择“I2C”，然后选择“是”。

3. 返回“接口选项”，选择“串行端口”。当系统询问“是否希望通过串口访问登录shell？”时，选择“否”。然后系统会询问“是否希望启用串行端口硬件？”，选择“是”。

4.单击“完成”。

5. 重启 Raspberry Pi：“sudo restart”

安装前， 请确保所有部件都已连接到 Raspberry Pi。查看原理图部分，了解如何连接 Raspberry Pi。

运行此命令，最好在您的主文件夹（“~”或“/home/pi”）中。

运行此命令后，您需要确定 Arduino 的串口。输入“ls -l /dev”查看所有串口。Arduino 的端口应该是“ttyUSB*”或“ttyACM*”。检查 Arduino 位于哪个端口的最佳方法是插入 Arduino，记下“ttyUSB*”或“ttyACM*”端口，然后拔下 Arduino，看看哪个端口消失了。消失的端口就是 Arduino 的端口。

获取串行端口的路径（例如“/dev/ttyUSB0”或“/dev/ttyACM0”）后，输入此命令：

将“/dev/port”替换为串行端口的实际路径。在 Raspberry Pi 4 上安装过程大约需要 1-2 分钟，在 Raspberry Pi Zero 上安装过程大约需要 8-10 分钟。

2.备份“/etc/rc.local”：

3.编辑“/etc/rc.local”：

1. 输入“sudo nano /etc/rc.local”
2. 向下滚动。在“exit 0”前输入“su pi -c "bash /path/to/BikeDashboardPlus/run.bash" &” 。您可以输入“cat ~/BikeDashboardPlus.txt”来查看路径。 务必添加“&”符号，否则树莓派将无法启动。 此行命令将使树莓派在启动时运行该程序。“su pi -c”会以“pi”用户身份运行该程序，以便您稍后可以访问程序中的文件。
3. 保存并退出：按 ^X (Control-X)，然后按 Y，然后按 Enter。

4. 重启树莓派：“sudo restart”

从现在开始，程序应该在你启动 Raspberry Pi 后运行。

自行车仪表盘有两种模式：自行车模式和服务器模式。自行车模式是您在骑行时设置的模式。OLED 显示屏将显示时间、速度等信息，您还可以追踪路线。服务器模式会设置一个服务器，您可以在其中配置自行车仪表盘并查看已追踪路线的地图。

要打开自行车仪表板，请打开 Raspberry Pi 并等待 30 秒到 1 分钟让其启动。

要将其关闭，请按下中央单元上的按钮 2（连接到 RPi 上的 BCM 引脚 18 的按钮）。

自行车模式

自行车仪表板启动时会自动进入自行车模式。

显示一些设置文本后，OLED 将显示您在自行车模式下会看到的内容。此图将展示 OLED 上显示的每个组件代表的含义：图6-1

LED 面板上的 LED 编号如下：图6-2

工作原理：如果配置“LED”为 0，则 当车速为n 英里/小时、公里/小时或米/秒时， 面板上的 LED n将亮起。如果配置“LED”为 1，则当车速为n英里/小时 、公里/小时或米/秒时，面板上的 LED n/2 将亮起 。

要开始追踪，请按下连接到 Arduino Nano 上 D4 引脚的按钮。Arduino 上的绿色 LED 将亮起，OLED 显示屏右下方将显示“T”，表示您正在追踪。 请注意，如果断开连接， 即红色 LED 亮起或 OLED 显示屏上显示“M:D”，则无法追踪。

一旦开始追踪，它会立即写入一个新的追踪文件。如果您不小心启动了追踪，不用担心，您可以稍后删除它。

要暂停追踪，请按下连接到 Arduino 上 D5 引脚的按钮。暂停的指示是绿色 LED 闪烁（而不是常亮），并且 OLED 屏幕右下角显示“P”。要恢复追踪，请按下同一按钮。

要结束追踪，请按下开始追踪时按下的按钮。绿色 LED 将熄灭，OLED 屏幕右下角将不显示任何内容。

服务器模式

要从自行车模式进入服务器模式，您需要将其关闭并重新打开。为此，请按下中央单元上的按钮 2（连接到树莓派上 BCM 引脚 18 的按钮）。

当 OLED 屏幕上显示“设置”屏幕时，按住中央单元（连接到树莓派 BCM 引脚 17 的那个）上的按钮 1。当“服务器模式”屏幕显示时，您已处于服务器模式，树莓派正在您的网络上托管一个网站。请注意，如果没有互联网连接，服务器模式将失败，树莓派将进入自行车模式。

前往 OLED 上显示的网站。网址应该是“http://{your.pi.IP}:7123”。

在主页上，您应该看到以下内容（版本号会有所不同）：图6-3

这里有 3 个选项：配置页面、地图页面和合并页面。我将逐一介绍每个页面的功能。

配置

配置页面应如下所示：图6-4

它是一个表格，显示了所有配置、它们的含义以及需要输入的值。您需要将该值输入到表格右侧的文本框中。

对于时区，您应该从链接中的列表中复制并粘贴，而不是直接输入，因为您必须按照表中的方式准确输入。

最后点击提交。

地图

如果您没有任何轨迹文件，地图页面上应该看不到任何内容。如果有轨迹文件，链接名称将类似于：

当你点击它时，它应该看起来像这样：图6-5

（别担心，我不住在这里。）

如果您看到一条消息建议您删除该文件，则说明写入/读取跟踪文件时出现了一些错误，您应该将其删除。

由于数据是从谷歌地图复制而来的，因此数据不应该像上面显示的那样精确。

您应该能够在地图上看到您的路线。地图上有一个起点标记、一个终点标记，以及多个暂停/继续标记（具体取决于您暂停的位置）。

在地图底部，您可以根据“UNT”配置看到您已经行驶了多远。

1. 如果“UNT”为 0（英里/小时），则以英里和英尺显示
2. 如果“UNT”为1（km/h）或2（m/s），则以公里和米为单位

如果您意外开始跟踪并想要删除该文件，请按页面底部的“删除此文件”。

如果我的程序总是退出怎么办？

如果程序在进入自行车模式之前退出，并且您的 OLED 和 Arduino 都已连接，则可能是“port”文件中到 Arduino 的端口是错误的。

如果发生这种情况，请通过 SSH 连接到你的 Pi，然后 转到此处 ，在“安装”下找到你的 Arduino 连接到哪个串口。之后，输入

然后将文件中的端口更改为Arduino的新端口。然后保存并关闭文件（按^X，然后按Y，然后按回车键）。

如果我的 Arduino 或 OLED 断开连接怎么办？

如果您的 Arduino 断开连接，OLED 应该会显示以“Oh no!”开头的内容。

重新连接 Arduino，等待约 5 秒，然后按下按钮 1（连接到树莓派 BCM 引脚 17 的按钮）。如果仍然显示“Oh no！”，请尝试断开 Arduino 连接并重新连接，等待约 15 秒，然后按下按钮 1。如果问题仍然存在，请尝试关闭并重新启动 Arduino，并确保 Arduino 已连接。如果问题 仍然 存在，请转至“如果我的程序总是退出怎么办？”。

如果您的 OLED 断开连接，它应该是一个空白屏幕，或者 OLED 上的时间与实际时间不匹配，并且 Arduino 上的 TX 和 RX LED 没有快速闪烁。

尝试按下按钮 1 重启 OLED。如果再次快速断开连接，请尝试拔下 OLED 电源，然后重新插入。如果问题仍然存在，请重启 Pi，并确保 OLED 已连接。

合并跟踪文件

如果您的 GPS 在追踪过程中断开连接，而您不得不重新启动追踪，导致生成两个或更多个独立的追踪文件，您可以在“合并”页面中将它们合并。但是，地图上会显示您在一个追踪文件的末尾暂停，并在下一个追踪​​文件的开头恢复，而不是在两个文件之间绘制一条连续的线。

请注意，合并文件后无法将其拆分。

按照您想要合并文件的顺序点击复选框。您将在下方看到文件编号的顺序，以便确认您的选择。

单击“提交”以合并文件。

关闭

按下连接到 BCM 引脚 18 的按钮即可关闭 Pi。

如果您想从 Raspberry Pi 中禁用或卸载 BikeDashboard：

禁用

这会阻止程序在您启动 Raspberry Pi 时运行。

1. 输入 sudo nano /etc/rc.local
2. 删除安装时添加的行（如上图所示）。
3. 保存并退出：按 ^X (Control-X)，然后按 Y，然后按 Enter。
4. 重新启动 Pi：sudo restart。

要重新启用它，只需在 /etc/rc.local 的同一位置输入该行即可。

卸载

1. 禁用该程序（请参阅“禁用”）
2. cd 进入安装 BikeDashboardPlus 的目录。
3. 您可以通过输入 cat ~/BikeDashboardPlus.txt 进行检查。

3. 输入 rm -rf BikeDashboardPlus 删除该文件夹及其所有内容。

4. 输入 rm ~/BikeDashboardPlus.txt

5. 重启树莓派：sudo restart

结束语

您不必完全按照本教程操作，因为这只是重复了对我有用的方法。我鼓励您修改代码，找到适合自己的方法，制作适合您的外壳和支架。