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电子车速里程表的单片机实现方案

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-7-电子车速里程表的单片机实现方案王锁弘(威海双丰电子传感有限公司,山东威海264209)

摘要:介绍了一个基于单片机的电子式转速里程表实现方案,讨论了里程计数的原理和转速指示原理,给出了用单片机AT89C2051和LM1819驱动器设计的汽车转速里程表的具体电路原理图。关键词:转速里程表;空气轴表芯;LM1819;驱动器;单片计算机分类号:TP216文献标识码:B文章编号:1006-6977(2004)05-0007-03

ElectronicSpeedOdometerControlledbySingle-chipMicrocomputerWANGSuo-hongAbstract:Anelectronicspeedodometercontrolledbysingle-chipmicrocomputerispresented.Thecontrolprinci2pleoftheodometryandthespeedindicationarediscussed.TheschematiccircuitaboutAT89C2051andLM1819isgivenindetailinthispaper.Keywords:speedodometer;air-coremeter;LM1819;driver;single-chipmicrocomputer

●应用与设计

1概述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。2里程累计实现原理车速里程表的速比表示的是:车速里程表转轴(软轴)在汽车行驶一公里时所转过的转数。基于

单片机的车速里程表采用霍尔型非接触式转速传感器。这种车速里程表转轴每转一圈,霍尔传感器将感应发出8个脉冲。现在以速比为1:624的车型为例,汽车行驶一公里,则霍尔传感器发出的脉冲数共为8×624=4992个,或者说,每个脉冲代表了1/

4992公里的里程。将这些脉冲信号当作外部中断源输入给单片机,使每个脉冲产生一个中断,并通过中断服务程序对每个脉冲进行计数,这样,当计满4992时,表明汽车行驶了1公里,然后再给累计单

电子车速里程表的单片机实现方案理自动控制系统中,笔者设计了以计算机为核心的分布式控制管理系统(FCS),从而高性价比地实现了污水处理设备的自动化控制和信息化管理,稳定可靠地发挥了污水处理设备的作用,实现了现场数据信息传递的完全数字化,同时保证了数据采集的准确性和控制功能的可靠性。借助先进的MAX+PLUSIIEDA设计软件和高可靠性的CPLD/FPGA芯片开发的这种分布式控制管理系统,不但可大大节省电路开发费用,而且能提高设计效率,同时还可有效实现电路的数字化与微型化。参考文献[1]辛春艳.VHDL硬件描述语言[M].北京:国防工业出版社,2002.

[2]徐志军,徐光辉.CPLD/FPGA的开发与应用[M].北京:电子工业出版社,2002.

[3]Altera产品数据光盘.收稿日期:2003-10-22

咨询编号:040501

EMP7256资料查询:http://www.ieechina.com/Upload/DataCenter/Altera/m7000.pdf-8-《国外电子元器件》2004年第5期2004年5月图1LM1819驱动器内部结构框图元加一,并存入EEPROM单元,最后通过刷新LCD

液晶显示器,即可实现里程计数功能。但在编程时要注意,MCS-51系列单片机的外部中断有两种触发方式,即电平触发和边沿触发,本设计选用边沿触发方式,即采用负跳变引起中断。

3车速测量及指示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=KV

in

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=arctanH

sine/Hcosine

并由此可以得出:

θ=arctansinθ/cosθ由上述公式可见,当Hsine按θ的正弦函数变化,

而Hcosine按θ的余弦函数变化时,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度矢量和的方向相同,因此,指针将始终指向θ角的方向。图1所示是LM1819驱动器的内部组成原理框图,它由电荷泵、整形器、函数发生器等组成,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V

in

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(V

8-Vref)=54(

V

8-2.1

)

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。

4电路原理图图2所示是一种汽车转速里程表的电路原理图。这是一个典型的单片机最小应用系统。单片机AT89C2051以其低价、低功耗、可靠性高和易于编程等特点著称,X25045则是MCS-51系列单片机电路的一个辅助芯片,主要担当复位、电压检测、看门狗和EEPROM功能,该芯片的采用大大提高了系统的可靠性,减少了外围芯片数,可实现里程累计的掉电存储。LCM1010为十位八段式带背光液晶显示模块,

采用三线串行接口,它具有功耗低和编程方便的特点。该显示共分两行显示,第一行6位显示累计里程,第二行4位(1位小数)用于显示小计里程。图中K1为小计里程清零键,R4用于调节液晶显示器的视角对比度。芯片X25045是Xicor公司推出的带有可编程μP监控器的CMOS串行EEPROM,带有4096

位,按512×8来组织。它具有4字节页写方式和10

万次使用周期,数据可保存100年。为了保证累计里程单元的个位或小计单元的小数位可靠刷新,当这些单元接近极限使用周期时,可采取换页的办法来使这些数据移动到新单元以继续计数。霍尔传感器发出的脉冲信号经过整形可分成两路,一路送到单片机的INT1端用于累计里程计数,

另一路送到LM1819驱动器的转速信号输入端(10

脚),然后由驱动电路根据输入信号的频率在2脚和12脚输出相应的正弦和余弦驱动信号,十字线圈产生的磁场共同作用于磁铁可使转轴组件偏转相应的角度。但调整时要注意,电容C3的大小会改变表针偏转的平滑性,C3越大,平滑性越好,但同时时间迟-9-电子车速里程表的单片机实现方案

图2汽车转速里程表的电原理图●元器件快讯降压型DC/DC控制器

2003年12月23日,凌特公司(LinearTechnology)推出采

用ThinSOTTM(SOT-23)封装的降压型DC/DC控制器LTC3801。该产品专为延长电池使用寿命而设计,可将待机电流消耗降至仅为16μA。LTC3801在正常工作、轻负载时的突发模式(BurstMode)和6μA关机电流条件下的工作效率高达94%,因此可在所有模式下节省电池功率。为了在电池电压降低时延长电池使用时间,LTC3801能够一直保持调节直到电池电压接近输出电压。采用LTC3801电源解决方案的占位面积仅为0.5平方英寸。其纤巧的封装和高频(550kHz工作频率)允许使用极小的电感器和电容器。LTC3801可在2.4V～9.8V的电源电压下工作,非常适用于1或2节锂离子电池或3～6节NiMH/NiCd电池。由于输出电压可调节低至0.8V,LTC3801经过优化可以作为低电压DSP、ASIC、FPGA的电源,并可用到PDA、笔记本电脑、硬盘驱动、备用内存、便携式手持POS系统等设备中。通过驱动一个P沟道MOSET,LTC3801可提供几百毫安到5A的输出电流。与电压模式控制器不同,LTC3801能够准确地限制电流,同时提供极佳的瞬态反应和稳压。此外,其OPTI-LOOP补偿功能可保证它的稳定性,而且它不限制输出电容的形式。在-40℃～85℃的温度范围内,0.8V参考电压的准确性可达到±1.5%。LTC3801采用6引线扁平(1mm)ThinSOT封装,工作温度为-40℃～85℃。以1000件为单位,每件起价为1.95美元。咨询编号:040503

滞也会加大,而C3过小会使表针抖动;C4可用于调整电路的线性和滞后误差;R4的值可以改变表针的指示刻度点。5结论本设计以单片机AT89C2051来实现里程累计、小计、清零及存储,并以LM1819集成电路驱动十字线圈表头,从而实现了车速的指示。该设计方案成本低廉、指针稳定性好、响应速度快、抗震性强、可靠性和性价比都很高。经实际使用证明,该里程表完全可以取代传统的以软轴驱动的车速里程表。当然,这只是一种实现方案,也可以由单片机通过软件来驱动十字线圈表头,即由单片机分别控制表头的正弦线圈和余弦线圈而省去LM1819集成电路。对此,此处不再赘述。参考文献[1]何立民.单片机应用文集1[M].北京:北京航空航天大学出版社,1991.9.

[2]周航慈.单片机应用程序设计技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1991.266-286.

收稿日期:2003-10-13

咨询编号:040502

LM1819资料查询:http://www.ieechina.com/U2pload/DataCenter/national/LM1819.pdf

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简易自行车里程表设计

简易自行车里程表设计

简易自行车里程表设计朱鸿志摘要：随着现代社会对绿色出行的提倡及全民养生健身意识的觉醒，自行车逐渐成为我们生活中首选的中短途代步工具。

对于那些喜爱骑行健身的人来说，自行车车载速度里程表显得尤为重要。

而老式的传统里程表由于是机械构造，长期使用磨损严重，容易造成极大的误差。

因此，电子里程表便应运而生，成了自行车最好的车载伴侣。

在这样一个大背景下，本次课设我设计的电子里程表采用光电传感器，LCD1602液晶显示器，AT89C51，通过按键达成输入车轮周长，存储里程，显示速率等基本用途。

Abstract：With the promotion of green travel in modern society and the awakening of the consciousness of national health and fitness， bicycles have gradually become the preferred medium and short-distance transportation tools in our lives. For those who like to ride fitness， bicycle speedometer is particularly important. The old-fashioned traditional odometer belongs to mechanical structure and has been worn for a long time， so it is easy to cause great errors. Therefore，the electronic odometer came into being and became the best companion for bicycles. Under such a large background， the electronic odometer the author designed uses photoelectric sensors， LCD1602 liquid crystal display andAT89C51， and achieves the basic purposes of inputting wheel circumference，storing mileage and displaying speed through buttons.關键词：光电传感器;LCD1602液晶显示器;AT89C511 设计原理与设计要求1.1 设计原理本次课设使用51单片机完成简易自行车里程表的设计要求，使用对射光电传感器，LCD1602液晶显示器及51单片机，实现对自行车速度和里程的实时显示并保存里程。

秒表(跑表)-课程设计-单片机

秒表(跑表)-课程设计-单片机

第一章设计的内容、要求及目的1.1设计内容本课题以单片机为核心，要求设计和制作一个秒表，实现计时功能。

开始时，全显示“0”，自行设计按钮，要求第1次按下按钮后就开始计时，计时精度最好为0.01秒；第2次按按钮后，计时停止，此时可读取计时数值；第3次按按钮后，计时归零，全显示“0”。

此为基本要求，学生可根据自己的创意添加相应扩张，完善或者添加部分功能。

1.2设计要求1.设计方案要合理、正确；2.系统硬件设计；3.完成必要元器件选择；4.系统软件设计及调试；5.写出设计报告。

1.3目的及意义要求通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解。

同时要求掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。

此外，还希望通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。

该实验通过单片机的定时器/计数器定时和计数原理，设计简单的秒表计时系统，拥有正确的计时、暂停、清零功能，并同时可以用数码管或者液晶显示器显示，在现实生活中应用广泛，比如说体育项目中的跑步竞赛计时，因此具有现实意义。

第二章 系统方框图与工作原理2.1 系统方框图秒表系统主要由单片机、显示电路，控制按钮等组成。

硬件系统比较简单，其系统方框图如下：图1 系统构成框图2.2 系统工作原理秒表系统比较简单，因此，实施了相应扩展，显示器采用了液晶显示器取代LED 数码管显示器。

同时，添加一个控制按钮，实现可计10个计数值的功能。

主要硬件部分与逻辑功能如下： 秒表系统主要用到的是一个内部定时器，如T0，每隔10MS 产生一次中断，实现秒表计时的“跑动”；一个外部中断，用于控制按钮，控制的实现由软件判定来实现；此外，就是一个显示电路，由内存读取需要显示的数值传输给显示器循环显示。

主要逻辑和控制均由51单片机的软件编程来实现。

对于内部定时器，为了保证计时要求，保证计时精度，步进定为10MS，51单片机系统内部定时器T0产生中断，定时时间为10MS，每次中断重写计数初值。

单片机89c52自动往返电动小汽车(电路+程序)

单片机89c52自动往返电动小汽车(电路+程序)

摘要本设计是自动往返电动小汽车，采用AT89S51单片机来控制小汽车的前进、后退和限速，该芯片通过数码管还可以显示往返的时间和经过黑线的次数，也可以显示行驶的路程，利用传感器来检测是否到达限速区，在用单片机的pwm来调速，该设计不需要无线和有线遥控的控制，全部通过软件控制，自动往返小汽车是未来发展的趋势，环保又安全，满足社会的发展。

关键字：AT89S51；PWM；软件控制；传感器ABSTRACTThis design is:Automatically go back and forth a dynamoelectric small autocar, the adoption AT89 S51 unipole slab machine to control precession, countermarch and limit of small autocar soon, the chip approval figures tube can also display to go back and forth of the number of times in time and process black wire . May also demonstrate that the travel the distance, using the sensor examines whether to arrive at the regulating area, is using monolithic integrated circuit's pwm to modulate velocity, this design does not need wireless and the wired remote control control, through the software control, travels between the compact car is automatically completely the tendency which the future will develop, the environmental protection is also safe, satisfies social the development.Key Words：AT89S51；PWM；The software controls；Spread a feeling machine目录1系统方案的选择与论证 (7)1.1单片机的选择： (7)1.2显示器选择： (7)1.3电机制动 (7)1.4地面黑线检测模块 (8)2系统原理框图 (9)2.1显示模块 (9)2.2电机调速 (10)2.3电机驱动 (10)2.4跑道标志检测 (10)3软件流程 (11)3.1主程序流程 (11)3.2计时子程序流 (12)3.3路程速度检测子程序 (13)4总结 (14)5元件清单 (15)6参考文献 (16)附录一 (17)自动往返电动小汽车一、任务设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间的小汽车。

基于单片机的汽车超速报警器的设计

基于单片机的汽车超速报警器的设计

基于单片机的汽车超速报警器的设计随着社会的发展和科技的进步，汽车已成为人们日常生活的重要交通工具。

然而，不适当的驾驶速度可能导致交通事故和生命财产的损失。

因此，设计一种基于单片机的汽车超速报警器，对保障行车安全具有重要意义。

一、设计背景与意义汽车超速报警器是一种通过监测车辆行驶速度并判断是否超速的装置。

当车辆行驶速度超过设定阈值时，报警器会发出警报，提醒驾驶员减速。

该装置有助于减少因超速驾驶导致的交通事故，提高道路安全。

二、硬件设计1、传感器选择：选用霍尔传感器作为车速传感器，其输出电压与转速成正比，可用于测量汽车行驶速度。

2、单片机选择：采用AT89C51单片机作为核心控制器，该单片机具有低功耗、高性能的特点，满足汽车行驶中的恶劣环境要求。

3、报警装置：采用蜂鸣器和LED灯作为报警装置，当汽车超速时，蜂鸣器发出警报声，LED灯闪烁提示。

4、存储模块：为保存设定的速度阈值和超速记录，需设计一个非易失性存储模块，如EEPROM。

5、电源模块：考虑到汽车电源的特殊性，设计一个稳定的电源模块，以确保报警器的稳定工作。

三、软件设计1、速度采集：通过霍尔传感器采集汽车行驶速度，并将速度信号转换为电信号输入单片机。

2、速度判断：单片机读取速度信号后，与设定的速度阈值进行比较。

若超速，则触发报警装置。

3、报警处理：当报警触发时，单片机控制蜂鸣器发出警报声，LED 灯闪烁提示。

同时，将超速记录保存在存储模块中。

4、速度阈值设定：为适应不同路况和驾驶需求，软件中设计一个速度阈值设定功能，驾驶员可根据实际情况调整阈值。

5、程序优化：为提高程序效率和稳定性，采用模块化设计和中断处理技术，减少CPU的占用时间。

四、系统测试与优化1、速度测试：通过实际行驶测试，验证报警器是否能准确监测汽车速度，并判断是否超速。

2、硬件调试：检查电路板连接是否正确，调整传感器和报警装置的工作状态，确保系统正常运行。

3、软件调试：通过调试和优化程序，提高报警器的响应速度和准确性。