基于单片机的电子式转速里程表的设计

基于单片机的电子式转速里程表的设计

介绍一种新型的基于单片机的电子式汽车转速里程表的实现方案。讨论了里程计数的原理和转速指示原理。针对机械式里程表缺点结构复杂，精度不高，并且价格较昂贵，设计了数字式汽车转速里程表。这里以AT89C2051单片机为核心，利用SPI串行总线开发了电子式里程表。该里程表利用磁电式传感器采样汽车行驶所得到的信号；采用LCD数码管显示汽车总行驶里程数，本次里程采EEPROM 芯片X25045，利用其通电可改写，掉电信息可保存的特点存储汽车行驶的总里程数。本设计的转速里程表具有结构简单，精度较高，误差较小，显示清楚醒目，稳定可靠等特点，另外对该系统的软件也作了相应的说明。

关键词:汽车；转速里程表单片机

Single Chip Microcomputer Controll ing Displaying of Automobile Odometer Abstract : This article mainly introduces a new -type electric automobile odometer. Its core is 2051 single chip microcom2

puter ; L ED digital tube is used to display the total and present running distance. Comparing with the mechanical automo2

bile odometer , it has following features : higher accuracy and less error , and it also can be displayed more clearly and pro2

duced with simpler technology.

目录

摘要……………………………………………………………………………………

Abstract………………………………………………………………………………第一章：绪论…………………………………………………………………………

1.1研究的目的与意义………………………………………………………………1.2 国内外研究概况及发展趋势……………………………………………………第二章：系统的总体设计……………………………………………………………

2.1系统的总体结构……………………………………………………………………

2.2.转速里程表的介绍………………………………………………………………2. 3转速里程表的工作原理…………………………………………………………第三章：系统的硬件设计……………………………………………………………

3.1.系统CPU的选择…………………………………………………………………

3.2辅助芯片的选取…………………………………………………………………3.3LM1819在转速里程表中的应用…………………………………………………

3.3. 1电动里程表结构………………………………………………………………3.3.2LM1819驱动线路工作原理…………………………………………………

3..4液晶显示器LCM1010的应用……………………………………………………

3.5传感器的选择………………………………………………………………………第四章系统的软件设计………………………………………………………………

4.1主程序模块…………………………………………………………………………

4.2串行中断服务程序模块……………………………………………………………第五章印制板图的绘制………………………………………………………………结束语………………………………………………………………………………

附录……………………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………

致谢……………………………………………………………………………………

第一章：绪论

1.1研究的目的与意义

自1886年发明汽车以来,汽车走过了100多年的发展历程。汽车的出现和发展，使汽车仪表也在不断开发和发展之中。随着光学、电子技术的迅速发展，特别是计算机技术在汽车仪表中的广泛应用，汽车仪表正向数字化和智能化方向展。汽车仪表的发展趋势，从一个侧面反映出汽车电子化水平的快速提高。

传统的汽车转速里程表的功能有两个，一是用指针指示汽车行驶的瞬时车速，二是用机械计数器记录汽车行驶的累计里程。现代汽车正向高速化方向发展,随着车速的提高，用软轴驱动的传统车速里程表受到前所未有的挑战。这是因为软轴在高速旋转时，由于受钢丝交变应力极限的限制而容易断裂，同时，软轴布置过长会出现形变过大或运动迟滞等现象,而且,对于不同的车型,转速里程表的安装位置也会受到软轴长度及弯曲度的限制。凡此种种,使得基于非接触式转速传感器的电子式转速里程表得以迅速发展。

1.2国内外研究概况及发展趋势

为了充分了解汽车仪表发展现状，准确地把握其未来发展趋势，有必要对其发展过程作一简单回顾。按汽车仪表在工作原理上取得的重大技术创新来分，可以划分为4个阶段，或称为经过4代。第1代汽车仪表是基于机械作用力而工作的机械式仪表，人们习惯称这类仪表为机械机心表；第2代汽车仪表的工作原理基于电测原理，即通过各类传感器将被测的非电量变换成电信号加以测量，通常称这类仪表为电气式仪表；第3代为模拟电路电子式；第4代为数字汽车仪表。

1 现代汽车仪表的现状

汽车仪表正在经历由第3代向第4代转型时期。第3代汽车用仪表工作原理与电气式仪表基本相同，只不过是用电子器件取代原来的电气器件。其出现的时间大致在20世纪50～60年代，随着集成电路技术突飞猛进的发展，这种仪表现在均采用各种专用集成电路(为汽车仪表专门设计的集成电路)，国内汽车仪表目前的

主流产品就是这种仪表，经过20多年的发展，其结构形式经历了动圈式机心(线圈连同指针一起转动)和动磁式机心(磁钢连同指针一起转动)2个基本阶段。电子器件经历了分立器件和专用集成电路2个阶段。在整个发展过程中，国内外工程技术人员一直从未停止对其进行改进。如围绕降低成本，不断改进制作工艺，机械零件起初以金属件为主，发展到今天以塑料件为主；围绕提高指示精度和指针平稳性，由动圈式发展成动磁式等。虽然，每次较大改进后整体性能价格比都有所提高，但受其工作原理的限制，其线性、精度、重复性、响应速度等性能指标难以有根本的突破。

严格地说，第4代全数字式汽车仪表从其应用的技术手段上看，还是电子技术范畴，也属于电子式仪表，但信号处理方式已从模拟变成数字。仅凭信号处理方式的改变还不足以将全数字式汽车仪表划分成一个新阶段，其最显著的特征是工作原理与第3代汽车仪表完全不同。如果一个产品在工作原理上有创新和突破，则其设计思路、组成形式、功能和性能的改变将是根本性的。鉴于此，将全数字式汽车仪表暂且列入第4代。关于全数字式汽车仪表早在20世纪80年代就已经被提出，最初为“数字显示”形式的汽车仪表。虽然该仪表的工作方式是全数字式，技术水平和仪表的性能远远超过了第3代汽车仪表，但其致命的缺点是只能显示一组孤立的数字，没有动感，在被测物理量(如车速、发动机转速)发生变化时，只有数字翻动，而没有指示上升、下降直观感，再加上读数时间比较长，容易分散驾驶员的注意力等，这种形式的汽车仪表很难被驾驶员接受，因而国内外都没有普及与推广。为了克服上述不足，后来出现了采用光点、光条或光带模拟动态显示被测物理量形式的全数字汽车仪表，显示器件主要有LED、LCD和电致发光材料等。由于受到成本的限制，目前光显示汽车仪表只能选用字段显示方式的显示屏，无法选用显示分辨率更高的点阵式显示屏。因此，其视觉效果和显示精度还不能令人满意。

随着电子技术的发展，特别是单片机性能的提高，主要表现在抗强电磁干扰、工作温度范围和对工作电源稳定性要求等方面的改善，再加上价格的大幅度降低，目前有条件在汽车仪表上使用单片机控制的全数字仪表。虽然全数字式汽车仪表曾经出现多种款式，但业内人士和专家一致看好“基于单片机的数字式汽车仪表”。它是针对目前广泛使用的模拟电子式汽车仪表机心存在多方面不足，

在其工作原理上作出技术创新,即彻底放弃了“动磁式”或“动圈式”模拟电子式汽车仪表，通过线包与磁钢间产生电磁转矩驱动指针工作的形式。该汽车仪表由传感器完成各种被测物理量的采集，经过换算后直接送入单片机，再由驱动器驱动指针，在刻度盘上指示被测物理量，同时辅以被测物理量LCD数字显示。该汽车仪表在指示方式上仍然保留了第3代仪表指示直观、有动感、符合驾驶员习惯等特点，而且批量生产的成本有望低于同等功能的模拟电子式汽车仪表，更可贵的是在工作原理上的创新和突破，带来了技术性能质的提高。

2 汽车仪表的发展趋势

继全数字式汽车仪表后，未来汽车仪表应向何方向发展呢？虽然具体过程不清楚，但总的趋势还是比较明朗的，那就是充分应用光技术和机、电一体化技术，并突出现代信息技术和网络技术的应用，其功能将极大拓宽，指示形式将演变成计算机终端显示器。虽然人们对未来汽车仪表作出种种预测，并赋予它远远超出现在汽车仪表多得多的功能。个人认为仅从技术本身的角度出发，就目前技术条件而言，实现这些功能并没有什么问题，制约新技术在汽车仪表上应用的主要因素是制造成本。因为汽车仪表是一个量大、对成本极为敏感的产品，在其改进和创新的过程中，不仅要考虑技术的可行性、功能的拓宽、性能的改善、使用的可靠性等，更重要的是其制造成本。脱离制造成本谈汽车仪表，那只能是概念性的汽车仪表。在有关技术使用费用，特别是其依赖硬件成本进一步降低的前提下，汽车仪表未来可能发展趋势如下。

1 从近期来看，未来汽车仪表的功能将不局限于现在的车速、里程、发动机转速、油量、水温、方向灯指示，可能增添如下功能。

（1）能指示安全系统运行状态，如轮胎气压、制动装置、安全气囊、安全带等。这些信号传输形式，将不再是简单的开关接通和断开直流信号，而是包含反映这些安全装置工作状态较多信息的调制信号，供单片机读取，以便单片机能准确地综合判断这些安全装置的工作状态，并给出故障显示提醒驾驶员，或指导维修人员排除故障，也就是说带基于单片机的汽车仪表将有一定水平的智能化。

（2）将防盗系统纳入汽车仪表单片机的监管下，如车门、后行李箱等处防盗锁指纹识别开启系统，防撬振动报警装置，防盗点火起动装置等。

2 随着显示器件，如液晶显示器件的性能，特别是工作温度范围的拓宽，在价格进一步降低的前提下，汽车仪表的功能将被极大地拓宽，形式将发生根本改变，外观上就是一个高清晰度的计算机显示器。

3 电光学技术将在汽车仪表上得到广泛应用。

（1）显示和内照明器件不再用白炽灯泡，而是选用高效冷光源发光器件，如LCD、LED、电致发光器件等。导光系统更多体现出光学领域的新技术，如仪表面板颜色可变等满足个性化要求设计等。

（2） CCD摄像后视系统，现在的后视光学反光镜有可能被取消，而改用电子摄像显示后视系统，驾驶员的视野范围将更宽。

4 自动导航和定位系统可能也是未来汽车仪表上不可缺少的部分，包括全球卫星定位系统和电子地图等。

5 具备完善的通讯系统，将来汽车上的计算机系统会与公共互连网相连，以便充分共享信息资源，处理通讯作业将是汽车仪表计算机系统工作内容的一部分。

6 汽车仪表的计算机系统具备对娱乐、空调等舒适性设备进行监管的功能，可以自动控制这些设备或支持驾驶员远程操纵。以上在基于当今成熟技术的基础上，对未来汽车仪表的发展方向做些简单设想。也许，未来汽车仪表的发展将远远超出我们今天的想象。

在当今世界范围内，汽车仪表正处于技术更新的转型期。为此，业内人士和专家对此都给予极大关注。什么样的仪表是今后汽车仪表的主流产品，什么技术是今后汽车仪表的主导技术，对于这些问题业内人士的看法可能不尽相同，但有一点是肯定的，带有基于单片机的数字技术在汽车仪表上的广泛应用，将是汽车表发展的必然。原因主要有4点：

1 仪表的功能由软件和硬件共同实现，而且主要是通过软件实现。这对于量大且对成本极为敏感的汽车仪表有特殊意义，因为软件的开发费用分摊到每个仪表上是非常少的。

2 与仅由电子线路硬件组成的汽车仪表相比，带有基于单片机的汽车仪表，其功能的实现手段更加灵活多样。

3 产品的“柔性”更好，即在推出新款产品时，能最大限度地利用以前产品

的硬、软件设计成果，仅做少量修改便可，这在产品更新换代很快的今天和未来特别重要。

4 随着汽车电子化水平的提高，必须要求汽车仪表与汽车上其它装置交换数据，即要求接入到汽车的计算机系统总线上。

第二章系统的总体设计

2.1 系统的总体结构

本系统以单片机AT89C205为核心，由液晶显示、WATCHDOG及复位电路等部分组成。单片机采用美国ATME公司生产的AT89C2051单片机。该芯片不仅具MCS-51系列单片机的所有特性，而且片内集成2K字节的电擦除闪烁存储器(Flash EPROM)。其价格低，引脚少(20脚)，是目前性能价格比较高的单片机芯片之一。它为很多嵌入式控制应用提供了一个高度灵活的有效的解决方案。AT89C2051的工作频率为12/24 MHz，本系统利用单片机的内部振荡器外加石英晶体构成时钟源，为了工作可靠，晶体振荡频率选为12MHz。显示驱动电路为简化硬件设计，减少使用系统I/O口，节约系统硬件资源的基础上，显示部分由驱动器LM1819驱动双线圈汽车转速表头显示转速，通过单片机编程液晶显示模块LCM1010显示累计里程和本次里程.

2.2 转速里程表的介绍

单片机自从推出以来，以其超小型化、结构紧凑、可靠性高、成本低等优点被人们广泛接受，从而应用于工业、电讯、数据处理、仪器仪表等多方面。汽车里程表是汽车的重要配件，在汽车仪表中占重要位置。这里讲述的是一种以2051单片机为核心，10位LCD作为显示器，再加上其掉电信息不丢失，并且数据可方便改写，利用此特性在其中存放汽车总里程数据.

2.3转速里程表的工作原理

1里程计数实现原理

1 霍尔传感器输出的脉冲信号是传感器转轮旋转时磁场使舌簧管分开闭合而产生的脉冲。每一个脉冲代表行驶了一定的距离，设汽车行驶1km时驱动轮转数为N，霍尔传感器转数为N F则N F=N×I其中I为传动比。设轮胎外径为D，则汽车行驶1km驱动轮转数为N = 1 000/ Πd，实际中由于轮胎承载变形使得轮胎外径D变化，此时N XI = 1 000/ πμD，其中μ为变形系数，一般为0.93～0。96磁电式传感器在汽车行驶1km时转数N F = (1 000/ πμD)I，传感器转轮匀安排m个磁片时,汽车行驶1 km ,传感器输出脉冲为mN F个。

2 序中以INT1的输入为里程计数脉冲，2051断1置为高中断优先级以保证计数准确。定时器T0置为低中断优先级，T0每10ms中断1次,中断1次送1位显示。每行驶1km向5045中写1次数据。

3 以60H～62H单元为计数脉冲暂存单元。68H、69H单元为判断数据暂存单元,6CH中为本次里程小数点位数值。当6CH单元内容达到0AH时清零。70～72H单元为读出的总里程数。

2速测量实现原理

车速指示可采用双线圈汽车转速表头,它由空气轴表芯和驱动电路组成,空气轴表芯通常由三部分组成:磁铁、与转轴相连的指针和两个互成九十度的线圈。转轴是表芯唯一的可动部件,磁铁的转角总是趋向于两个线圈的磁场强度矢量的合成方向,磁场强度正比于加在线圈上的电压,因此,通过改变电压的极性和幅度,可在理论上使转轴组件在0～360度范围内转动。

显然,只要能按一定的规律驱动两个线圈,就可以使指针偏转位置与输入量成线性关系,即满足下列公式:

θ= KVin

其中θ为指针偏转角,单位为度；K为转角常数,单位为度/V ；Vin是输入电压,单位为V。

每个线圈的磁场强度矢量之和必须跟随偏转角θ。考虑到转轴组件总是指

向Hsine和Hcosine这两个正交矢量之和的方向,则其方向可由下式求得: θ= arctan Hsine / Hcosine

并由此可以得出:

θ= arctan sinθ/cosθ

由上述公式可见,当Hsine按θ的正弦函数变化,而Hcosine按θ的余弦数变化时,所得到的总磁场强度的方向与θ角的方向相同,由于转轴组件与磁场强

数发生器等组成,输入的转速信号通过内部的三极管缓冲后,输入到电荷泵即可进行F/V频率电压转换,两个输出端按输入量的正弦和余弦函数变化,2脚和12脚的最小驱动能力为±20mA(±4V),线圈的公共端接到1脚可为内部函数发生器提供反馈信号,同时为5.1V齐纳二极管提供参考电压。在该电路中,K=54°/V ,输入Vin实际上是4脚和8脚的电位差,8脚既是诺顿放大器的输出,又是函数发生器的输入,一般4 脚的电压是2.1V,所以有:

θ= K(V8 -Vref) = 54(V8 -2. 1)

由于V8是在2.1V～7.1V的范围内变化的,故LM1819可以驱动十字表头以使其在0°～270°范围内转动。

当然也可以通过软件来实现：

时速表的编程思想如下:里程表程序中,每计数1次,汽车行驶0.001 602 564 1 km ,T0每10ms中断1次,送显示,其中断100次时间为1s,计算这1s计数次数,乘3 600再乘0. 001 602 564 1 即可求出时速.公式为:时速= 次数×5.7692.此算法可精确到0.001位.然后将求得的时速送显示。

时速表显示以P1.1及外接按键来控制,P1.1脚为高电平,P3.0为低电平时显示汽车时速.此时速表可显示到小数点后2位,精度较传统汽车时速表提高2个数量级。（具体程序本设计就不在獒述）

第三章系统的硬件设计

本系统以单片机AT89C2051为核心,由液晶显示、WATCHDOG及复位电路等部分组成。

1单片机

单片机采用美国ATMEL公司生产的AT89C2051单片机。该芯片不仅具有MCS51系列单片机的所有特性,而且片内集成有2 K字节的电擦除闪烁存储器(Flash EPROM)。其价格低,引脚少(20 脚),是目前性能价格比较高的单片机芯片之一。它为很多嵌入式控制应用提供了一个高度灵活的有效的解决方案。

AT89C2051的工作频率为12/24 MHz ,本系统利用单片机的内部振荡器外加石英晶体构成时钟源,为了工作可靠,晶体振荡频率选为12 MHz。

2显示驱动电路

显示驱动电路为简化硬件设计,减少使用系统I/O口,节约系统硬件资源的基础上,显示部分由驱动器LM1819驱动双线圈汽车转速表头显示转速。里程显示选用LCM1010串行控制业经显示模块，它具有以下独特特点：

(1) 它只有3个输入端: CS、LOAD、CLK,接线简单, 工作可靠。

(2) 被动显示: 液晶显示器本身不发光而是靠调制外界光进行显示，也就是说，它不象发光的主动型器件那样，靠发光刺激人眼而实现显示，而是单纯依靠对光的不同反射呈现的对比度达到显示的目的。符合人的视觉习惯，不容易引起疲劳，而且外界光亮度越强，其显示内容越清晰。特别适用于室外和强光直射的场合。

(3) 低电压功耗: 极低的工作电压, 只有3～5V, 工作电流则只有几个μA/(cm)2，可以和大规模集成电路直接匹配。

(4) 液晶显示器采用平板式结构，由两片玻璃组成夹层盒，目前都将液晶显示器件制作成液晶显示模块(LCM)，使用方便。

本显示器分为两组: 第一组为6位，用以显示总行驶里程数，最大显示值为: 999999 km；第二组为4位，用以显示本次行驶里程数，最大显示值为: 999．9 km

3 WATCHDOG及复位电路

本电路直接选用Xicor公司的X25045芯片。它把3种常用的功能: 看门狗定时器,电压监控和EEPROM组合在单个封装之内,这种组合降低了系统成本并减少了对电路板空间的要求。另外X25045与CPU的连接方式也是采用模拟串行外设接口(SPI),因此也节约了系统的口资源。该电路由3个信号构成: 定时脉冲提供定时器时钟信号源、清除信号复位定时器、RESET 信号产生复位系统。在工作时, 假定工作软件循环周期为T ,如果设定定时器定时长度为T1( T1

3.1系统CPU的选择

用户在使用单片机时必须了解单片机的供应状态。单片机的供应状态决定于片内的ROM配置状态，片内ROM状态通常分三种：

1 片内ROM状态既单片机内带有的是掩腌ROM。由于用户无法自己将程序写入片内ROM，故这种单片机（如MCS-51中的8051）只是用于某种大批量产品时

使用。此时，用户将调试好的应用程序有厂家固化到片内ROM中，当然，前提是片内的ROM容量必须满足用户程序的要求。

2 片内EPROM状态，用户自己可以通过高压脉冲将程序写入片内EPROM中去。当用户开发程序不大时（既不需要外扩EPROM），使用这种单片机可以简化整个

在采用DMX512协议通信时，换色器的编号用于从总控制台发送的数据包中选择发给本设备的数据帧。正常工作时，编号数据不会掉电丢失，而且必要时编号还可修改。因此采用XICOR公司的串行E2PROM器件X25045对编号数据进行存储。

X25045是带有串行E2PROM的CPU监控器。图2是它的引脚图：

5045引脚图

CS/WDI：片选输入/看门狗复位输入；

SO：串行输出；

WP：写保护输入；

Vss：地；

Vcc：电源；

RESET：复位输出；

SCK：同步时钟输入；

SI：串行输入。

X25045的状态寄存器描述器件的当前状态，各位意义如表1所列。

表1

其中，WD1、WD0是看门狗定时时间设置位；BL1、BL0是存储单元写保护区

设置位；WEL是只读标志，1表明写使能开关打开；WIP也是只读标志，1代表芯片内部正处于写周期。电复位时，各位都被清零。

X25045芯片功能包括以下4种：

（1）上电复位控制。在对X25045通电时，ERSET引脚输出有效的复位信号，并保持至少200ms，使CPU有效复位。

（2）电源电压监控。当检测到电源电压低于内部门槛电压VTRIP时，RESET 输出复位信号，直至电源电压高于VTRIP并保持至少200ms，复位信号才被撤消。VTRIP的出厂值根据芯片型号不同共有5个级别的电压范围。对于需要电源电压精确监控的应用，用户可以搭建编程电路，对芯片内VTRIP电压进行微调。

（3）看门狗定时器。芯片内部状态寄存器的WD1、WD0是看门狗定时设置位，通过状态寄存器写指令WRSR修改这2个标志位，就能在3种定时间隔中进行选择或关闭定时器。对看门狗的复位由CS输入电平的下降沿完成。表2是WD1、WD0组合的含义。

表2

（4）串行E2PROM。芯片内含512字节存储单元，10万次可靠写，数据保持时间100年。XICOR设计了3种保护方式防止误写。包括：WP写保护引脚，当引脚被拉低时，内部存储单元状态寄存器都禁止写入；存储区域写保护模式，通过对状态寄存器的BL1、BL0位的设置，可以选择对不同的存储区域进行写保护；在进行任何写操作前都必须打开写使能开关，而且在上电初始化写操作完成时，写使能开关自动关闭。显然，在几方面的保护之下，产生误写的可能性极小，表3是BL1、BL0组合的含义。

表3

对X25045的操作是通过4根口线CS、SCK、SI和SO进行同步串行通信来完成的。SCK是外部输入的同步时钟信号。在对芯片定改指令或数据时，时钟前沿将SI引脚信号输入；在读邮数据时，时钟后沿将数据位输出到SO引脚上。数据的输入/输出都是高位在先。

芯片内部共有6条指令，如表4所列。

表4

（1）WREN和WRDI是写使能开关的开/关指令。它们都是单字节指令。

（2）RDSR和WRSR是状态寄存器的读/写指令。在从SI输入指令后，RDSR 的执行结果，即状态寄存器内容须从SO读出；而WRSR需要紧接着输入修改数据。

（3）READ和WEITE是存储单元的读/写指令。输入指令后（指令码第三代表存储单元地址的最高位），接着输入低八位地址，最后就可以连续读出或写入数据。其中，读指针和写指针的工作方式完全不同，读指针的全部8位用来计数，0FFH溢出后变成00H；写指针只用最低两位计数，XXXXXX11B溢出后变成XXXX XX00B，所以连续写的实际结果是在4个单元中反复写入。另外，由于E2PROM

的写入时间长，所以在连续两条写指令之间应读取WIP状态，只有内部写周期结束时才可输入下一条写指令。

AT89C2051内部没有SPI接口硬件，因此本系统利用了单片机的4根口线和软件模拟读写时序的方式与X25045通信。

3.3LM1819在转速里程表中的应用

目前国际上流行大转角(0～270°)动磁式指示仪表,它克服了一般动圈式指示仪表抗震性能差、过载能力弱、指针易抖动等缺点。而引进的一些驱动芯片,如KEFA-796专用集成芯片,有成本高、不易国产化等弱点。我们采用LM1819专用集成芯片(美国国家半导体公司新产品),配以适当的应用电路,就可以很好地解决以上问题。

3.3.1电动里程表结构

电动里程表接收霍尔传感器送来的方波信号,把方波信号频率转换成指针的转角。我们选用动磁式十字交叉机芯,实现瞬间里程指示功能。十字交叉机芯是一种动磁式的转速表,它代表现代转速表的发展方向,因为它与动圈式转速表相

比有下列优点:

(1) 转动组件质量小、抗震性能好、指示平稳;

(2) 无需动平衡、装配简单;

(3) 机芯体积小、机械结构较简单。

3.3LM1819专用集成电路简介

为了使指针准确地指示出瞬时车速,需要一套电子电路。将霍尔速度传感器送来的方波信号的频率转化为驱动线圈N1 和N2 的电波信号,使合成磁场H 与水平线夹角θ能根据车速变化按线性规律改变,以便指针均匀、准确地指示车速。我们选用LM1819 专用集成电路实现上述功能。LM1819 是专门为驱动动磁式仪表而设计的。LM1819 是由电荷泵、整形器、函数发生器、等组成。其集成电路功能框图如图1所示。

(5)

下面对外围电路和工作原理作较详细分析和说明。

(1)电流供给部分:该电路单元由二极管D1、电阻R3、稳压管DW1电容C3组成。二极管D1是为了防止电源反接,以保护LM1819烧毁;电阻R3和稳压管DW1是LM1819 的脚13上电源电压值限定在18V以下,起过压保护作用;电容C3是电源的吸收电容,以避免电源电压频繁波动对LM1819影响。

(2)正弦、余弦绕组公共端基准电位设定电路:由电阻R4和稳压管DW2组成,电阻R4是稳压管DW2的限流电阻。稳压管DW2选用5.1V ,使正弦和余弦绕组公共端基准电位设在5.1V。

(3)霍尔探头方波信号输入电路:该电路单元由二极管D4 ,电阻R5、R6、R7,电容C4组成。二极管D4作用是防止信号反接;电阻R5和电容C4组成低通滤波器;电阻R7是输入电路限流电阻,使加到LM1819的脚10上电流限制在2.5mA 以下;当LM1819内部NPN开关晶体管关断时,电阻R6为电容C4提供一个放电通路。

(4)方波整形电路:为了提高电路的处理精度,需要将霍尔探头送入的方波信号加以整形。整形的目的是使方波正半周幅度恒定,上升沿和下降沿尽可能陡。为了实现上述目的,LM1819内部电压基准电路产生一个非常稳定的8.5V电压由脚

11输出,整形靠LM1819内部NPN开关晶体管实现,其具体过程如图4所示。

图4 方波整形示意图

V10是LM1819脚10的输入信号,它是霍尔探头输出的信号经输入电路处理而得到的方波;V9是LM1819脚9的输出信号,即上述整形电路输出信号。当V10为高电平时,LM1819内部NPN开关晶体管导通,V9输出低电平;V10为低电平时,开关晶体管截止,V9输出高电平(约等于脚11 输出电压,因V11稳定在8.5V 左右). 同时,LM1819内部的

NPN开关晶体管导通和关闭时间都非常短,因而V9幅值非常稳定,上升沿和下降沿都非常陡,为后续方波频率与电压转换电路提供一个理想的信号源。

(5)方波频率与电压转换电路:该电路单元的功能是将霍尔探头送来的反映车速的方波信号频率转换为LM1819内部函数发生器输出的控制电压。当车速变化(即方波信号频率变化)时,控制电压V 8也将随之变化,以满足:

θ = 54 ( V 8 - 2. 1)

的最终要求。该电路单元由R1、C1、R2、C2、R8及诺顿放大器组成。R1、C1是诺顿放大器正向输入端的微分输入电路,其作用是将幅度恒定的方波信号转化为加到脚6上的电流信号。诺顿放大器本质上是一个电流放大器,随着方波频率变化, R1、C1构成的微分电路充放电电流平均值也随之变化,诺顿放大器是将正向输入端的平均充放电电流变化转化成其输出电压变化的核心器件。R2、R8、C2是诺顿放大器反馈网络,R2+R8的大小决定诺顿放大器的增益,C2是抑制输出脉冲的补偿电容。

在电动车速里程表中,选用LM1819专用集成电路驱动动磁式电子转速表的十字交叉机芯。将霍尔速度传感器送来的方波信号的频率转化为驱动线圈N1和N2 的电流信号,使合成磁场H与水平线夹角θ能根据车速变化按线性规律改变,以便指针均匀、准确地指示车速。此装置具有稳定性好、可靠性高、响应速度快、指示性能好、精度优良等特点,其应用前景十分广阔。

3..4液晶显示器LCM1010的应用

液晶显示器已广泛应用于仪器仪表产品、机电一体化产品、自动化控制系统、智能小区监控系统中。下面是对LCM1010的介绍：

其引脚如图所示

(1) 它只有3 个输入端: CS、LOAD、CL K, 具有接线简单, 工作可靠。

(2) 被动显示: 液晶显示器本身不发光而是靠调制外界光进行显示, 也就是说, 它不象发光的主动型器件那样, 靠发光刺激人眼而实现显示, 而是单纯依靠对

光的不同反射呈现的对比度达到显示的目的。符合人的视觉习惯, 不容易引起疲劳, 而且外界光亮度越强, 其显示内容越清晰。特别适用于室外和强光直射的场合。

(3) 低电压功耗: 极低的工作电压, 只有3～5V , 工作电流则只有几个μA/ (cm) 2 可以和大规模集成电路直接匹配。

(4) 液晶显示器采用平板式结构, 由两片玻璃组成夹层盒, 目前都将液晶显示

器件制作成液晶显示模块(LCM) , 使用方便。本显示器分为两组: 第一组为6 位, 用以显示总行驶里程数, 最大显示值为: 999999 km ; 第二组为4 位, 用以显示本次行驶里程数, 最大显示值为:99919 km。

3．5传感器的选择

3.5.1霍尔传感器的选择

传感器是一种以一定的精度把被测量转换成为与之有确定对应关系的便于应用的某种物理量的测量装置。传感器的功能是感受被测信息并传送出去。

近年来传感器的应用日益扩大，地位也越来越重要。磁敏式传感器按其结构可分为体型和结型两大类。前者有霍尔传感器,其主要材料有：InSb,InAs,Ge,Si,GaAs等和磁敏电阻（InSb,InAs）；后者有磁敏二极管（Ge,Si）和磁敏晶体管（Si）等。它们都是利用半导体材料中的自由电子或空穴随磁场改变其运动方向这一特性而制成的一种磁敏传感器。磁敏传感器的应用范围可分为模拟用途和数字用途两种。例如利用霍尔传感器测量磁场强度，用磁敏电阻，磁敏二极管作无接触式开关等。

霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器。霍尔效应自1879年被发现至今已有100多年的发展历史，但是直到本世纪50年代，由于微电子学的发展，才被人们重视和利用，开发了多种霍尔元件。我国从70年代开始研

究霍尔元件，经过20余年的研究和开发，目前以能生产各种性能的霍尔元件，例如：普通型，高灵敏度型，低温度系数型，测温测磁型和开关式的霍尔元件。由于霍尔传感器具有灵敏度高，线性度好，稳定性高，体积小和耐高温等特性，它已经广泛应用于非电测量，自动控制，计算机装置，和现代军事技术等各个领域。

霍尔传感器的工作原理主要是在线圈中放置一软磁（可旋转）这样可以改变线圈内的磁通的变化，从而在线圈中产生的频率与待测转轴转速成正比。

1基本测量电路

霍尔元件的基本测量电路如图所示：

比与IB或I或B。

2连接方式:

除了霍尔元件的基本电路形式之外，如果为了获得较大的霍尔输出电势，可以采用几片叠加的方式如图所示。

电动车速度里程表(付C程序)课程设计报告讲解

专业方向模块综合设计 课题：电动车速度测量显示仪 班级测控1082 学生姓名马秀梅学号 1081203212 指导教师张青春李洪海 淮阴工学院电子与电气工程学院

一、设计内容及要求 1．检测并显示电动自行车实时速度 2．检测、显示并累计电动自行车行驶里程 3．技术参数 a电动车最高速度： 50km/h b电动车轮胎直径： 14英寸 c电动车电池电压： 24V d检测精度：±1% e显示： 8位LED 4．设计要求 （1）电路图 （2）程序清单 （3）运行结果 二、方案设计与讨论 1．速度测量原理 测量一定时间间隔T内自行车转过的圈数Q。假设车轮的周长为L，则速度V=Q*L/T 2．开关型霍尔传感器 霍尔传感器是利用霍尔效应把磁输入信号转换成电信号的器件。把开关型霍尔传感器安装在自行车贴近车轮的支架上，磁钢安装在辐条上，当磁钢靠近霍尔传感器的时候，传感器输出一个无抖动的低电平，单片机根据此信号可计算里程、速度等。霍尔

传感器的优点是稳定和安装简易，缺点是成本较高。 本设计采用开关型霍尔传感器，但由于实验室设计所限，实际测速时并未采用，而是直接从信号发生器中产生低频脉冲代替霍尔传感器向单片机输入脉冲信号，从而显示相应的速度。 3．LED八段数码管显示 8位LED显示。其中低3位显示速度，要求保留1位小数。高5位显示里程，同样要求保留1位小数。速度即时显示，最大显示位35.0，里程每走100米计数一次，最高显示9999.9。 三、系统概述及工作原理 1．本系统由信号预处理电路、单片机８０５１Ｆ４１０、系统化ＬＥＤ显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形、对待测信号进行放大的目的是降低对待侧信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机相连的ＴＴＬ信号；通过单片机的设置可使内部定时器Ｔ０对脉冲输入引脚进行控制，这样能精确地算出加到引脚的单位时间内检测到的脉冲数；设计中速度显示采用ＬＥＤ模块，通过速度换算得来的里程数采用Ｉ２Ｃ总线并通过Ｅ２ＰＲＯＭ来存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。

机械里程表

几个世纪以来，机械式里程表一直兢兢业业地统计着里程。虽然它们即将面临淘汰，但相信您仍会为其神奇的构造而惊奇。机械式里程表实质上就是一个具有精确传动比的齿轮传动链。 上图中里程表的齿轮比为1690:1。这意味着，该里程表的输入轴要转1690圈，才能使它记录1公里。 这种里程表正逐渐被电子里程表所取代，电子里程表可提供更多功能且价格更低，但缺少机械式里程表那种神奇的魅力。在本文中，我们将带您到机械式里程表的内部去看一看，并顺便聊聊电子里程表的工作原理。 机械式里程表通过一个由上紧的弹簧制成的柔性线缆驱动。该线缆环绕在金属保护管内，该管的外面覆有橡胶套。在自行车上，相对于自行车车轮转动的小轮会转动该线缆，里程表的齿数比必须按照这个小轮的大小进行校准。在汽车上，齿轮负责接合变速器的输出轴，进而转动该线缆。柔性线缆蜿蜒上行至仪表板，在那里连接到里程表的输入轴。 该里程表使用一组（三个）蜗轮来实现里程表1690:1的齿轮比。输入轴驱动第一个蜗杆，蜗杆驱动另一个齿轮。蜗杆每转一圈只会使该齿轮转动一个齿。该齿轮继续驱动另一个蜗杆，该蜗杆驱动下一个齿轮，该齿轮又驱动最后一个蜗杆，进而驱动最后的齿轮。最后的齿轮与精度为1/10公里的指示器相连。 此图显示了蜗轮减速的情况

最后一个蜗轮的输出将驱动一个轴，后者使精度为1/10公里的指示器发生转动。 然后，每个转盘将由其前一个转盘上的销钉通过一个较小的辅助齿轮（白色）转动。

每个指示器都在一侧伸出一行销钉，而另一侧有两个销钉。当这两个销钉绕着白色塑料齿轮转动时，其中一个轮齿会落入这两个销钉之间并随指示器一起转动，直至销钉通过。该齿轮还与下一个较大指示器上的某个销钉相接合，将其转动1/10圈。 在白色轮上的3和4之间，有两个销钉。每转动一次，白色齿轮上的某个轮齿就会落入这两个销钉之间一次，从而 使得相邻黑色齿轮转动十分之一圈。 现在您就会明白了，当里程表“翻过”很多位数字（假设从19999翻到20000公里）时，为什么读数最左侧的2可能没有与其他位对齐。白色辅助齿轮中的微小摆动使所有位无法精确对齐。通常，读数在达到21000公里时才能使它们再次对齐。 您还会发现，类似这样的机械式里程表是可反转的。当您倒车时，里程表的计数会倒退——它只是一个齿轮传动链。在电影《春天不是读书天》（Ferris Bueller's Day Off）中，有个场景是他们把汽车抬起来并让车轮倒转。另一个伎俩是将里程表的柔性线缆接到一个钻头上并反向转动以回调里程。 其实其原理很简单，因为汽车车轮的直径已知，车轮的圆周长便是恒定不变的。由此可以计算出每走一里路车轮要转多少圈，这个数也是恒定不变的。因此只要能够自动把车轮的转数积累下来，然后除以每一里路对应的转数就可以得到行驶的里程了。这样简单的原理古人就已经发现，并且开始使用了。“记里鼓车”就是这样的装置，它是利用上述原理，再加上巧妙的机构使得车轮每转一定圈数就自动敲一下鼓，此时只要有专人把它记下了，就可以得到所走里程。此装置十分巧妙无论白天、黑夜均可使用，而且盲人也可使用，体现出了我国古代劳动人民的聪明才智。不过，如果车上没有人默记鼓声数目的话，单靠记里鼓车本身还不能累计一共走了多少里。而且车停下来之后谁也不知道这车曾经走过多少里路，这是美中不足之处。
现在汽车上的里程表可就不一样了，它克服了“记里鼓车”的不足之处，既能告诉你这次走了多少公里，也能记忆自从出厂以来一共走了多

电动车里程表设计

本文介绍的速度与里程表设计以单片机和光电传感器为核心。传感器将不同车速转变成的不同频率的脉冲信号输入到单片机进行控制与计算，再采用LED模块进行显示，使得电动自行车的速度与里程数据能直观的显示给使用者。 系统概述 本系统由信号预处理电路、单片机AT89C2051、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求;波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机相连的TTL信号;通过单片机的设置可使内部定时器T1对脉冲输入引脚T0进行控制，这样能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数;设计中速度显示采用LED模块，通过速度换算得来的里程数采用I2C总线并通过E2PROM来存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。 系统的原理框图如图1所示。

图1 系统的原理框图 工作原理 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。为了保证系统的实时性，系统的速度转换模块和显示数据转BCD码模块都采用快速算法。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。 系统的硬件设计 脉冲发生源 本设计采用了ST1101红外光电传感器，进行非接触式检测。当有物体挡在红外光电发光二极管和高灵敏度的光电晶体管之间时，传感器将会输出一个低电平，而当没有物体挡在中间时则输出为高电平，从而形成一个脉冲。 该系统在自行车后轮的轴处保持着与轮子旋转切面平行的方向延伸附加一个铝盘，在这个铝盘的边沿处挖出若干个圆形过孔，把传感器的检测部分放在圆孔的圆心位置。每当铝盘随着后轮旋转的时候，传感器将向外输出若干个脉冲。把这些脉冲通过一系列的波形整形成单片机可以识别的TTL电平，即可算出轮子即时的转速。

简单51单片机数字时钟设计

题目：简单51单片机数字时钟设计 院系: 物理与电气工程学院 专业：自动化专业 班级：10级自动化 姓名：苏吉振 学号：2 老师：李艾华

引言 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。 单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟是采用数字电路实现对时,分,秒数字显示的计时装置,广泛用于个 人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

电子车速里程表的设计

电子车速里程表的设计 摘要 随着电子技术的迅猛发展，电子式里程表得以广泛应用，现在很多轿车仪表已经使用电子车速里程表。本设计介绍一种基于AT89C51单片机的智能电子里程表。该电子式里程表是一种数字式仪表，主要由车速表和里程表两部分组成，其传感器采用霍尔传感器的脉冲信号检测与转换。此里程表不仅可显示车辆行驶的总里程，也可显示一段时间的阶段里程，还可显示车速，以及实现超速报警等功能，并具有较强的再开发能力。 本文详细描述了利用霍尔传感器和AT89C51单片机开发测速系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，该系统可以方便的实现实时速度、里程的采集和显示，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，有利于我们日常生活和汽车生产业的发展，也可以当作测速处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行速度里程测量，有广泛的应用前景。 关键词：AT89C51，数码管显示器，霍尔传感器，速度里程表

目录 1 绪论 (1) 1.1 课题描述 (1) 1.2 基本工作原理及框图 (1) 2 相关芯片及硬件电路设计 (2) 2.1 AT89C51芯片 (2) 2.1.1 AT89C51的主要特性 (2) 2.1.2 AT89C51的管脚说明 (3) 2.2 霍尔速度传感器 (4) 2.2.1 霍尔传感器工作原理 (4) 2.2.2 霍尔效应 (4) 2.2.3 霍尔元件 (4) 2.3 单片机最小系统及电路 (5) 2.4 车速信号处理电路 (6) 2.5 显示电路 (8) 2.5 系统原理图 (9) 3 系统的软件及程序设计 (9) 3.1 主程序程序框图 (9) 3.2 调试及仿真 (11) 总结 (12) 致谢 (13) 参考文献 (14) 附录 (15)

基于单片机的电机转速测量系统

兰州交通大学 毕业设计文献综述 题目：基于单片机的电机转速测量系统Title:Motor speed measuring system based on single chip microcomputer 姓名：韦宝芸

学号：3 班级：机设1202班 摘要 本文首先叙述了单片机测量转速的系统构成及转速测量的几种常用方法，分析了相应方法在测量上的特点、误差和计算。其次，针对特定的应用环境，设计出一种基于 80C51单片机的全数字式测速系统，详细阐述了系统的工作原理，指出产生误差的可能原因，并给出了具体解决的方法；根据系统要求编制了源程序，分析其工作流程。最后，对构建的系统利用仿真机进行调试，对测量指标进行了分析、比较并提出改进方案。 关键词：单片机、转速、测量精度 Abstract

This paper first discussed some ways for rotary speed measure. It analyzed characters and errors of these ways. Second, it designed full digital measure system based on a Single-Chip Microprocessor(80C51) responding to special application, stated the working theory of the system and the methods to solve the errors, writed the working programmes by A51 assemble language. Finally, this system implementation was confirmed by using of Keil-51 simulator. The characters on the error margin and accuracy was summarized. Keywords : Single-Chip Microprocessor、rotary speed 、measureprecision Keil-51

基于单片机的自行车速度里程表设计

摘要 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。自行车速度/里程表能够满足人们最基本的需求，让人们能清楚地知道当前的速度、里程等物理量。本论文主要阐述一种基于霍尔元件的自行车速度/里程表的设计。以AT89S52 单片机为核心，A04E 霍尔传感器测转数，实现对自行车里程/速度的测量统计，并能将自行车的里程数及速度用LED实时显示。文章详细介绍了自行车速度/里程表的硬件电路和软件设计。硬件部分利用霍尔元件将自行车每转一圈的脉冲数传入单片机系统，然后单片机系统将信号经过处理送显示。软件部分用C语言进行编程，采用模块化设计思想。该系统硬件电路简单，子程序具有通用性，完全符合设计要求。 关键词：里程/速度；霍尔元件；单片机；LED显示

Abstract With the developing of people’s life, the bicycle is not only the universal tool of transportation and substitute for walking, but becomes the first choice of entertainmenting and exercising. The bicycle mileage/speed can fulfill the basic need of people’s life, so that they can learn the speed and the mileage of the bicycle. In these paper, the bicycle mileage/speed design based on the Hall element is elaborated. By AT89S52 as kernel, using A04E Hall element to measure revolution, the measure and statistic are achieved. The bicycle speed can be displayed on LED. In this article, the hardware circuit and software design of bicycle mileage/speed instrument are introduced in detail. About the hardware, the pulse number is transmitted of one cycle of the bicycle into Single Chip Microcomputer system. Then the signal processed by Single Chip Microcomputer system is sent to display scream. About the software, in C language, the program is designed in the mode of modules. The system has simple hardware, common sub-program, and meet the demand of design. Keywords: Mileage / speed; Hall element; Single Chip Microcomputer; LED

电子式里程表

电子式里程表 摘要 里程表广泛应用于各类机车，传统的机械式里程表虽然稳定可靠，但功能单一、易受磨损。随着电子技术的迅猛发展，电子式里程表得以广泛应用，现在很多轿车仪表已经使用电子车速里程表，本设计介绍一种基于单片机的智能电子里程表。该电子式里程表是一种数字式仪表，主要由车速表和里程表两部分组成，其传感器采用无接触测量的光电传感器。它不仅可显示车辆行驶的总里程，也可显示一段时间的阶段里程，还可显示车速，以及实现超速报警等功能，并具有较强的再开发能力。它的实现方式是，通过安装在汽车转轴上的测量盘，用光电式转速传感器检测转速的脉冲信息，在脉冲状态下，将转速的变化转换成光通量的变化，再通过光电转换元件将光通量的变化转换成电量的变化，接着通过频率测量电路将脉冲信号输入到单片机中，然后依据电量与转速的函数关系实现转速测量，再通过计算，从而得出里程、车速的信息，并由LED显示器显示出来。并且该电子式里程表累积的里程数字存储在非易失性的EEPROM存储器内，在无电状态下数据也能保存。 关键词：AT89S51单片机；里程表；光电传感器；LED显示器；存储器

Abstract Vehicle odometer is applied in each kind of motorcycle extensively, although the traditional machine type odometer stable and credible, but the function of it is single and be easily worn away. Along with the technical fast fiercely develop in electronics, the electronic vehicle can be applied extensively. Recently, a lot of car appearances have already used the electronic vehicle odometer, this graduation thesis introduce a kind of intelligence electronic vehicle odometer, which is based on a Single-Chip Microcomputer system. The electronics' type vehicle odometer is a kind of numerical type appearance, which mainly constitute with two parts, that is vehicle speed meter and odometer, it adopts the light sensor that the sensor has no contact measure. It not only can show the total mileage that vehicle drive, but also can show the stage mileage of a period of time. Moreover, It’s can show the car speed, and the realization exceed the speed limit to report and so on. It also has the ability of strongerly develop again. The way of this vehicle odometer carry out is as follows: through the installed measure plate in the automobile shaft, use the light sensor to measure the rotational speed information. Under the pulse appearance, it make the variety rotational speed change to the variety of the light flux, after that the variety of the light flux convert to electricity quantity. Then through the light electricity convert component, we can make the pulse signal input to the Single-Chip Microcomputer by the frequency measure circuit. Then in terms of the function relationship of electricity quantity and rotational speed, we can realize the measure of rotational speed, after calculate by the Single-Chip Microcompute, we can obtain the information of mileage and vehicle speed. Moreover, This mileage and vehicle speed information can be displayed by the LED monitor. And the mileage numeral of the electronics' vehicle odometer accumulation is saving in EEPROM，which is not easily lost, the data also can keep under the no electric appearance. Keyword：AT89S51 Single-Chip Microcomputer；Odometer；Light sensor；LED ；

基于51单片机的转速表系统设计

目录 1.前言 (1) 2 智能转速表的系统设计 (1) 2.1 系统硬件设计 (1) 2.1.1方案选择 (1) 2.1.2仪器各部分组成 (2) 2.2 系统软件设计 (3) 3 设计原理 (5) 3.1转速计算及误差分析 (5) 3.2转速测量 (6) 3.2.1门控方式计数 (6) 3.2.2中断方式计数 (7) 3.3串行显示接口 (7) 4 软件程序的设计 (8) 4.1 1s定时 (8) 4.2 T1计数程序 (8) 4.3 频率数据采集 (9) 4.4 进制转换 (10) 4.5 数码显示 (13) 5 软件设计总体程序 (15) 6 总程序调试 (21) 7 心得体会 (21) 参考文献 (22)

1.前言 单片微型计算机简称单片机，又称为微控制器（MCU）是20世纪70年代中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块，具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉等特点，在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到了广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。单片机在我国大规模的应用已有十余年历史，单片机技术的研究和推广正方兴未艾。 MSC-51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一。经过20多年的推广与发展，51系列单片机形成了一个规模庞大、功能齐全、资源丰富的产品群。随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍应用，MCS-51系列单片机的发展又进入了一个新的阶段。 我们使用的89C51单片机是目前各大高校及市场上应用最广泛的单片机型.其内部包含: 一个8位的CPU;4K的程序存储空间ROM;128字节的RAM数据存储器;两个16位的定时/计数器;可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储器空间的控制电路;32条可编程的I/O线;具有两个优先级嵌套的中断结构的5个中断源。 本次课程设计便是设计一个基于89C51单片机转速表系统。要求进行电路硬件设计和系统软件编程，硬件电路要求动手制作并能够完成系统硬件和软件调试。 2 智能转速表的系统设计 2.1 系统硬件设计 2.1.1方案选择 由于单片机所具有的特性，它特别适用于各种智能仪器仪表，家电等领域中，可以减少硬件以减轻仪表的重量，便于携带和使用，同时也可能低存本，提高性能价格之比。 该转速表选用MCS-51系列单片机的8031芯片，外部扩展4KB EPROM和8155作为显示器的接口。该系统的整体结构框图见下图2.1所示：

基于单片机的电动车里程表设计说明

《基于单片机的电动车里程表设计》 目录 引言 (1) 1.总体设计 (2) 2.设计任务及要求 (2) 3.电路原理 (2) 4.硬件系统模块 (3) 4.1芯片的选择 (6) 4.2结构框图 (7) 5.软件系统设计 (7) 5.1控制系统源程序 (11) 6.调试 (13) 7.参考文献 (13)

引言 里程表广泛应用于各类机车，传统的机械式里程表虽然稳定可靠，但功能单一、易受磨损。随着电子技术的迅猛发展，电子式里程表得以广泛应用，现在很多轿车仪表已经使用电子车速里程表，从保护环境和经济条件许可等因素综合来看，电动自行车目前乃至今后都有着广阔的发展空间。目前市面上电动自行车的速度表和里程表都是机械的，看起来不够直观与方便。如果能用液晶显示屏直接显示出来里程数和速度值，就可节省用户的时间及精力处理自行车行进过程中的突发事件。 本设计介绍一种基于单片机的智能电子里程表。该电子式里程表是一种数字式仪表，主要由车速表和里程表两部分组成，其传感器采用无接触测量的光电传感器。传感器将不同车速转变成的不同频率的脉冲信号输入到单片机进行控制与计算，再采用液晶显示器模块进行显示，使得电动自行车的速度与里程数据能直观的显示给使用者。它不仅可显示车辆行驶的总里程，还可显示当前车速，以及实现超速报警等功能，并具有较强的再开发能力。它的实现方式是，通过安装在汽车转轴上的测量盘，用光电式转速传感器检测转速的脉冲信息，在脉冲状态下，将转速的变化转换成光通量的变化，再通过光电转换元件将光通量的变化转换成电量的变化，接着通过频率测量电路将脉冲信号输入到单片机中，然后依据电量与转速的函数关系实现转速测量，再通过计算，从而得出里程、车速的信息，并由液晶显示器显示出来。

基于51单片机的数字电流表设计

湖南科技大学 单片机课程设计 题目基干单片机的数字电流耒设 辻 姓名 学院 专业 学号 指导教师

成绩 二0—一年五月二十六日

单片机课程设计任务书 一、设计题目: 基于单片机的数字电流表设计 二、设计要求: 1、数字电流表在平常工作环境中能良好工作 2、能测0——1000mA 电流,至少能达1%的精度 3、要求掌握1/V信号转换,A/D转换器的使用与数据采集系统的设计 4、电流表能数字显示,且由单片机处理采集数据并驱动LED 显示

摘要 本设计就是通过采样电阻及信号放大电路将待测的电流信号I 转换成0—1V 电压信号, 由A/D 转换器采集电压信号,并将电压转换的数字信号传输给单片机,由单片机完成对采样信号的处理、分析,最后输出信号驱动LED 显示器,显示被测的电压值。

目录 一、功能要 求 (1) 二、原理及方案论证...、、 (2) 三、系统硬件电路的设计 (3) 四、系统程序的设计 (4) 五、调试及设计结 果…………………………………………………………… 、 5 参考文献…………………………………………………………………… 、、、6

、功能要求 1、数字电流表在平常工作环境中能良好工作 2、能测0―― 1000mA电流，至少能达1%的精度 3、要求掌握I/V信号转换,A/D转换器的使用与数据采集系统的设 计 4、电流表能数字显示，且由单片机处理采集数据并驱动LED显示 二、原理及方案论证 1、数字电流表工作原理 1、1采样电阻网络 原理如下图所示，输入被测电流通过量程转换开关S1―― S4,流经采样电阻R1――R4,由欧姆定律可知：U=I*R,因而转换输出电压为0V ------ 0、1V的电压，输出电压可再经后续放大电路放大处理。 1、2高共模抑制比放大电路 如下图，由双运放组成的同相输入高共模抑制比放大电路，其闭环输出可表示为：

汽车速度里程表的设计

汽车速度里程表的设计 摘要：在车辆高速行驶的过程中，车速里程表是为驾驶员及时提供动态驾驶信息的重要仪表，它的好坏直接影响到车辆行驶安全。而传统的车速里程表存在两大缺陷：一是用软轴驱动的传统车速里程表在车辆高速行驶状态下，软轴高速旋转，由于软轴钢丝应力极限的限制，常常造成钢丝软轴的疲劳断裂，从而使车速里程表失效；二是由于软轴布线过长，出现形变过大和运动迟滞现象，导致动态指示迟钝或指示错误。为了更加及时可靠的为驾驶员提供动态驾驶信息，保证车辆行驶安全，客服传统软轴驱动车速里程表故障率高、动态指示迟钝等问题，运用先进的电子技术、传感器测量技术和计算机智能技术，改进传统的里程表是非常必要的。 关键字：单片机，霍尔传感器，车速里程表 Abstract:In the process of high-speed vehicles, vehicle speed odometer is important instrument driver to provide dynamic driving information, which directly affects the running safety of vehicles. The speedometer tradition has two defects: one is the traditional speedometer flexible shaft driving the vehicle high speed running condition, the shaft rotating speed, the flexible shaft steel wire stress limit, often resulting in fatigue fracture of the wire flexible shaft, so that the speedometer failure; two is a flexible wiring is too long due to deformation, appear too large and the motion lag, lead to dynamic indicating slow or indication error. In order to be more reliable and timely to the driver's driving dynamic information, guarantee the driving safety, the problem of high failure rate, the speedometer dynamic indicating slow traditional flexible shaft driving, the use of electronic technology, sensor technology and computer intelligence technology advanced, the improvement of the traditional odometer is very necessary. Key words:The microcontroller, hall sensors, memory，The speedometer

电动自行车速度 里程表

https://www.doczj.com/doc/2f19194275.html,/p-00292965611.html 基于单片机与光电传感器的电动自行车速度与里程表的设 计 从保护环境和经济条件许可等因素综合来看，电动自行车目前乃至今后都有着广阔的发展空间。目前市面上电动自行车的速度表和里程表都是机械的，看起来不够直观与方便。如果能用LED直接显示出来里程数或速度值，就可节省用户的时间及精力处理自行车行进过程中的突发事件。 本文介绍的速度与里程表设计以单片机和光电传感器为核心。传感器将不同车速转变成的不同频率的脉冲信号输入到单片机进行控制与计算，再采用LED模块进行显示，使得电动自行车的速度与里程数据能直观的显示给使用者。 系统概述 本系统由信号预处理电路、单片机AT89C2051、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机相连的TTL信号；通过单片机的设置可使内部定时器T1对脉冲输入引脚T0进行控制，这样能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数；设计中速度显示采用LED模块，通过速度换算得来的里程数采用I2C总线并通过E2PROM来存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。 系统的原理框图如图1所示。

图1 系统的原理框图 工作原理 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。为了保证系统的实时性，系统的速度转换模块和显示数据转BCD码模块都采用快速算法。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。 系统的硬件设计 1.脉冲发生源 本设计采用了ST1101红外光电传感器，进行非接触式检测。当有物体挡在红外光电发光二极管和高灵敏度的光电晶体管之间时，传感器将会输出一个低电平，而当没有物体挡在中间时则输出为高电平，从而形成一个脉冲。 该系统在自行车后轮的轴处保持着与轮子旋转切面平行的方向延伸附加 一个铝盘，在这个铝盘的边沿处挖出若干个圆形过孔，把传感器的检测部分放在圆孔的圆心位置。每当铝盘随着后轮旋转的时候，传感器将向外输出若干个脉冲。把这些脉冲通过一系列的波形整形成单片机可以识别的 TTL电平，即可算出轮子即时的转速。 铝盘的圆孔的个数决定了测量的精度，个数越多，精度越高。这样就可以

基于单片机的自行车里程表设计样本

摘要 随着居民生活水平不断提高，自行车不再仅仅是普通运送、代步工具，而是成为人们娱乐、休闲、锻炼首选。自行车里程表可以满足人们最基本需求，让人们能清晰地懂得当前速度、里程等物理量。重要阐述一种基于霍尔元件自行车里程表设计。以AT89C52 单片机为核心，A44E 霍尔传感器测转数，实现对自行车里程/速度测量记录，采用24C02 实当前系统掉电时候保存里程信息，并能将自行车里程数及速度用LED实时显示。文章详细简介了自行车里程表硬件电路和软件设计。硬件某些运用霍尔元件将自行车每转一圈脉冲数传入单片机系统，然后单片机系统将信号通过解决送显示。软件某些用汇编语言进行编程，采用模块化设计思想。该系统硬件电路简朴，子程序具备通用性，完全符合设计规定。 核心词：里程/速度；霍尔元件；单片机；LED显示

Abstract With the developing of people’s life，the bicycle is not only the universal tool of transportation and substitute for walking，but becomes the first choice of entertainmenting and exercising. The bicycle mileage/speed can fulfill the basic need of people’s life，so that they can learn the speed and the mileage of the bicycle. In these paper，the bicycle mileage/speed design based on the Hall element is elaborated. By AT89C52 as kernel，using A44E Hall element to measure revolution，the measure and statistic are achieved. The range informations are saved by 24C02 when the power is off，the bicycle speed can be displayed on LED. In this article，the hardware circuit and software design of bicycle mileage/speed instrument are introduced in detail. About the hardware，the pulse number is transmitted of one cycle of the bicycle into Single Chip Microcomputer system. Then the signal processed by Single Chip Microcomputer system is sent to display scream. About the software，in assemble language，the program is designed in the mode of modules. The system has simple hardware，common sub-program，and meet the demand of design. Key words：Mileage / speed；Hall element；Single Chip Microcomputer；LED

毕业设计---数字转速计的设计

毕业设计（论文） 标题：数字转速计的设计 学生姓名： 系部：汽车电子系 专业：应用电子技术 班级： 指导教师：

目录 第1章序言 (1) 第2章工作原理和设计思路及方案 (2) 2.1 基本原理 (2) 2.2 设计思路 (2) 2.3 设计方案 (2) 第3章硬件电路设计 (4) 3.1 按键设计电路图 (4) 3.2 显示电路设计图 (4) 3.3脉冲产生电路设计图 (5) 第4章软件设计 (5) 4.1主程序流程及说明 (6) 4. 2中断服务子程序 (6) 4.3键盘扫描程序 (7) 第5章系统调试及软件仿真 (8) 5.1 程序调试 (8) 5.2 硬件电路调试 (9) 第6章总结 (10) 参考文献 (11) 附录 (12) 系统原理图： (12) 程序清单： (13)

第1章序言 随着科学技术特别是微型计算机技术的高速发展，单片微机技术也获得了飞速发展。目前，单片机已经在日常生活和控制领域等方面得到广泛的应用，它正为我国经济的快速发展发挥着举足轻重的作用。作为自动化专业的一名工科学生应该牢牢掌握这一重要技术。而课程设计这一环节是我们提高单片机应用能力的很好机会，也是我们学好这一课程的必经环节。通过课程设计可以进一步巩固我们前面所学理论知识，使我们对单片机理论知识有一个深刻的认识和全面的掌握。另外通过这一真正意义上的实践活动，我们可以从中发现自己不足之处并能够在自己的深思下和老师的指导下得到及时的解决。再次，它能使我们的应用能力和科技创新能力得到较大的提高。 本课程设计是单片机系统在测速方面的简单应用。目前单片机技术已经在电机转速等为控制对象的控制系统中得到了广泛的应用，而在这一控制过程中必须通过单片机来测量转速。本课程设计利用89C51单片机及外围电路来设计一个数字转速表。通过测量转速所对应的方波脉冲来测量转速，，同时其具体数值也可以在LED上显示出来。 单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统，智能仪器和家用电气中得到广泛应用。虽然单片机的品种很多，但MCS-51系列单片机仍不失为单片机中的主流机型。本课程以MCS-51系列与其特点是由浅入深，注重接口技术和应用。机电一体化是当今制造技术和产品发展的主要倾向，也是我国机电工业发展的必由之路。可以认为，它是用系统工程学的观点和方法，研究在机电系统和产品中如何将机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合应用，以求机电系统和产品达到最佳的组合。机电一体化产品所需要的是嵌入式微机，而单片机具有体积小、集成度高、功能强等特点，适于嵌入式应用。智能仪器、家用电器、数控机床、工业控制等机电设备和产品中竟相使用单片机。