基于單片機(jī)的電子式里程表設(shè)計(jì)方案

1、基于單片機(jī)的電子式里程表設(shè)計(jì)方案第一章 緒論1.1 研究的目的與意義自 1886 年發(fā)明汽車(chē)以來(lái) , 汽車(chē)走過(guò)了 100 多年的發(fā)展歷程。汽車(chē)的出現(xiàn)和發(fā)展，使汽 車(chē)儀表也在不斷開(kāi)發(fā)和發(fā)展之中。隨著光學(xué)、電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)在 汽車(chē)儀表中的廣泛應(yīng)用，汽車(chē)儀表正向數(shù)字化和智能化方向展。汽車(chē)儀表的發(fā)展趨勢(shì)，從 一個(gè)側(cè)面反映出汽車(chē)電子化水平的快速提高。傳統(tǒng)的汽車(chē)轉(zhuǎn)速里程表的功能有兩個(gè)，一是用指針指示汽車(chē)行駛的瞬時(shí)車(chē)速，二是用 機(jī)械計(jì)數(shù)器記錄汽車(chē)行駛的累計(jì)里程?，F(xiàn)代汽車(chē)正向高速化方向發(fā)展 , 隨著車(chē)速的提高，用 軟軸驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)車(chē)速里程表受到前所未有的挑戰(zhàn)。這是因?yàn)檐涊S在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于受

2、鋼 絲交變應(yīng)力極限的限制而容易斷裂，同時(shí)，軟軸布置過(guò)長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)形變過(guò)大或運(yùn)動(dòng)遲滯等現(xiàn) 象, 而且, 對(duì)于不同的車(chē)型 , 轉(zhuǎn)速里程表的安裝位置也會(huì)受到軟軸長(zhǎng)度及彎曲度的限制。凡此 種種 ,使得基于非接觸式轉(zhuǎn)速傳感器的電子式轉(zhuǎn)速里程表得以迅速發(fā)展。1.2 國(guó)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)為了充分了解汽車(chē)儀表發(fā)展現(xiàn)狀， 準(zhǔn)確地把握其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)， 有必要對(duì)其發(fā)展過(guò)程作 一簡(jiǎn)單回顧。 按汽車(chē)儀表在工作原理上取得的重大技術(shù)創(chuàng)新來(lái)分， 可以劃分為 4 個(gè)階段， 或 稱(chēng)為經(jīng)過(guò) 4代。第 1 代汽車(chē)儀表是基于機(jī)械作用力而工作的機(jī)械式儀表，人們習(xí)慣稱(chēng)這類(lèi)儀表為機(jī)械機(jī)心表； 第 2 代汽車(chē)儀表的工作原理基于電測(cè)原理， 即通過(guò)

3、各類(lèi)傳感器將被測(cè)的非 電量變換成電信號(hào)加以測(cè)量， 通常稱(chēng)這類(lèi)儀表為電氣式儀表； 第 3 代為模擬電路電子式； 第 4 代為數(shù)字汽車(chē)儀表。一、現(xiàn)代汽車(chē)儀表的現(xiàn)狀汽車(chē)儀表正在經(jīng)歷由第 3 代向第 4 代轉(zhuǎn)型時(shí)期。第 3 代汽車(chē)用儀表工作原理與電氣式儀表基本相同，只不過(guò)是用電子器件取代原來(lái)的電氣器件。 其出現(xiàn)的時(shí)間大致在 20世紀(jì) 50 60 年代，隨著集成電路技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，這種儀表現(xiàn)在均采用各種專(zhuān)用集成電路（ 為汽車(chē)儀表專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的集成電路 ） ，國(guó)汽車(chē)儀表目前的主流產(chǎn)品就是這種儀表， 經(jīng)過(guò) 20 多年的發(fā) 展，其結(jié)構(gòu)形式經(jīng)歷了動(dòng)圈式機(jī)心 （ 線(xiàn)圈連同指針一起轉(zhuǎn)動(dòng) ）和動(dòng)磁式機(jī)心 （ 磁鋼連同

4、指針一 起轉(zhuǎn)動(dòng) ）2 個(gè)基本階段。電子器件經(jīng)歷了分立器件和專(zhuān)用集成電路 2 個(gè)階段。在整個(gè)發(fā)展過(guò) 程中，國(guó)外工程技術(shù)人員一直從未停止對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。 如圍繞降低成本， 不斷改進(jìn)制作工藝， 機(jī)械零件起初以金屬件為主，發(fā)展到今天以塑料件為主；圍繞提高指示精度和指針平穩(wěn)性， 由動(dòng)圈式發(fā)展成動(dòng)磁式等。 雖然， 每次較大改進(jìn)后整體性能價(jià)格比都有所提高， 但受其工作 原理的限制，其線(xiàn)性、精度、重復(fù)性、響應(yīng)速度等性能指標(biāo)難以有根本的突破。嚴(yán)格地說(shuō)， 第 4 代全數(shù)字式汽車(chē)儀表從其應(yīng)用的技術(shù)手段上看， 還是電子技術(shù)疇， 也屬 于電子式儀表， 但信號(hào)處理方式已從模擬變成數(shù)字。 僅憑信號(hào)處理方式的改變還不足以將全

5、數(shù)字式汽車(chē)儀表劃分成一個(gè)新階段，其最顯著的特征是工作原理與第 3 代汽車(chē)儀表完全不 同。如果一個(gè)產(chǎn)品在工作原理上有創(chuàng)新和突破，則其設(shè)計(jì)思路、組成形式、 功能和性能的改 變將是根本性的。 鑒于此， 將全數(shù)字式汽車(chē)儀表暫且列入第 4 代。關(guān)于全數(shù)字式汽車(chē)儀表早 在 20 世紀(jì) 80 年代就已經(jīng)被提出，最初為 “數(shù)字顯示”形式的汽車(chē)儀表。雖然該儀表的工作 方式是全數(shù)字式， 技術(shù)水平和儀表的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了第 3 代汽車(chē)儀表， 但其致命的缺點(diǎn)是只 能顯示一組孤立的數(shù)字， 沒(méi)有動(dòng)感， 在被測(cè)物理量 （ 如車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ）發(fā)生變化時(shí)，只有 數(shù)字翻動(dòng)， 而沒(méi)有指示上升、下降直觀感，再加上讀數(shù)時(shí)間比較長(zhǎng)，容

6、易分散駕駛員的注意 力等， 這種形式的汽車(chē)儀表很難被駕駛員接受， 因而國(guó)外都沒(méi)有普及與推廣。 為了克服上述 不足，后來(lái)出現(xiàn)了采用光點(diǎn)、光條或光帶模擬動(dòng)態(tài)顯示被測(cè)物理量形式的全數(shù)字汽車(chē)儀表， 顯示器件主要有 LED、 LCD和電致發(fā)光材料等。由于受到成本的限制，目前光顯示汽車(chē)儀表 只能選用字段顯示方式的顯示屏， 無(wú)法選用顯示分辨率更高的點(diǎn)陣式顯示屏。 因此， 其視覺(jué) 效果和顯示精度還不能令人滿(mǎn)意。該汽車(chē)隨著電子技術(shù)的發(fā)展， 特別是單片機(jī)性能的提高， 主要表現(xiàn)在抗強(qiáng)電磁干擾、 工作溫度 圍和對(duì)工作電源穩(wěn)定性要求等方面的改善， 再加上價(jià)格的大幅度降低， 目前有條件在汽車(chē)儀 表上使用單片機(jī)控制的全數(shù)字

7、儀表。 雖然全數(shù)字式汽車(chē)儀表曾經(jīng)出現(xiàn)多種款式， 但業(yè)人士和 專(zhuān)家一致看好“基于單片機(jī)的數(shù)字式汽車(chē)儀表” 。它是針對(duì)目前廣泛使用的模擬電子式汽車(chē) 儀表機(jī)心存在多方面不足，在其工作原理上作出技術(shù)創(chuàng)新, 即徹底放棄了“動(dòng)磁式”或“動(dòng) 圈式” 模擬電子式汽車(chē)儀表， 通過(guò)線(xiàn)包與磁鋼間產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)指針工作的形式。 儀表由傳感器完成各種被測(cè)物理量的采集， 經(jīng)過(guò)換算后直接送入單片機(jī)， 再由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)指 針，在刻度盤(pán)上指示被測(cè)物理量， 同時(shí)輔以被測(cè)物理量 LCD數(shù)字顯示。 該汽車(chē)儀表在指示方 式上仍然保留了第 3代儀表指示直觀、 有動(dòng)感、 符合駕駛員習(xí)慣等特點(diǎn)， 而且批量生產(chǎn)的成 本有望低于同等功能的模擬電

8、子式汽車(chē)儀表， 更可貴的是在工作原理上的創(chuàng)新和突破， 帶來(lái) 了技術(shù)性能質(zhì)的提高。二、汽車(chē)儀表的發(fā)展趨勢(shì)繼全數(shù)字式汽車(chē)儀表后， 未來(lái)汽車(chē)儀表應(yīng)向何方向發(fā)展呢？雖然具體過(guò)程不清楚， 但總 的趨勢(shì)還是比較明朗的， 那就是充分應(yīng)用光技術(shù)和機(jī)、 電一體化技術(shù)， 并突出現(xiàn)代信息技術(shù) 和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用， 其功能將極大拓寬， 指示形式將演變成計(jì)算機(jī)終端顯示器。 雖然人們對(duì) 未來(lái)汽車(chē)儀表作出種種預(yù)測(cè)， 并賦予它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出現(xiàn)在汽車(chē)儀表多得多的功能。 個(gè)人認(rèn)為僅從 技術(shù)本身的角度出發(fā)， 就目前技術(shù)條件而言， 實(shí)現(xiàn)這些功能并沒(méi)有什么問(wèn)題， 制約新技術(shù)在 汽車(chē)儀表上應(yīng)用的主要因素是制造成本。 因?yàn)槠?chē)儀表是一個(gè)量大、 對(duì)

9、成本極為敏感的產(chǎn)品， 在其改進(jìn)和創(chuàng)新的過(guò)程中，不僅要考慮技術(shù)的可行性、功能的拓寬、性能的改善、 使用的可 靠性等，更重要的是其制造成本。脫離制造成本談汽車(chē)儀表，那只能是概念性的汽車(chē)儀表。 在有關(guān)技術(shù)使用費(fèi)用， 特別是其依賴(lài)硬件成本進(jìn)一步降低的前提下， 汽車(chē)儀表未來(lái)可能發(fā)展 趨勢(shì)如下。1. 從近期來(lái)看，未來(lái)汽車(chē)儀表的功能將不局限于現(xiàn)在的車(chē)速、里程、 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油 量、水溫、方向燈指示，可能增添如下功能。（ 1） 能指示安全系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，如輪胎氣壓、制動(dòng)裝置、安全氣囊、安全帶等。這 些信號(hào)傳輸形式， 將不再是簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)直流信號(hào)， 而是包含反映這些安全裝置工 作狀態(tài)較多信息的調(diào)制信號(hào)，

10、供單片機(jī)讀取， 以便單片機(jī)能準(zhǔn)確地綜合判斷這些安全裝置的 工作狀態(tài)， 并給出故障顯示提醒駕駛員， 或指導(dǎo)維修人員排除故障， 也就是說(shuō)帶基于單片機(jī) 的汽車(chē)儀表將有一定水平的智能化。（ 2） 將防盜系統(tǒng)納入汽車(chē)儀表單片機(jī)的監(jiān)管下，如車(chē)門(mén)、后行箱等處防盜鎖指紋識(shí) 別開(kāi)啟系統(tǒng)，防撬振動(dòng)報(bào)警裝置，防盜點(diǎn)火起動(dòng)裝置等。2. 隨著顯示器件， 如液晶顯示器件的性能， 特別是工作溫度圍的拓寬， 在價(jià)格進(jìn)一步 降低的前提下， 汽車(chē)儀表的功能將被極拓寬， 形式將發(fā)生根本改變， 外觀上就是一個(gè)高清晰 度的計(jì)算機(jī)顯示器。3. 電光學(xué)技術(shù)將在汽車(chē)儀表上得到廣泛應(yīng)用。（ 1） 顯示和照明器件不再用白熾燈泡， 而是選用高效冷

11、光源發(fā)光器件， 如 LCD、LED、 電致發(fā)光器件等。 導(dǎo)光系統(tǒng)更多體現(xiàn)出光學(xué)領(lǐng)域的新技術(shù)， 如儀表面板顏色可變等滿(mǎn)足個(gè)性 化要求設(shè)計(jì)等。（ 2） CCD攝像后視系統(tǒng)，現(xiàn)在的后視光學(xué)反光鏡有可能被取消，而改用電子攝像顯 示后視系統(tǒng)，駕駛員的視野圍將更寬。4. 自動(dòng)導(dǎo)航和定位系統(tǒng)可能也是未來(lái)汽車(chē)儀表上不可缺少的部分， 包括全球衛(wèi)星定位 系統(tǒng)和電子地圖等。5. 具備完善的通訊系統(tǒng)， 將來(lái)汽車(chē)上的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)與公共互連網(wǎng)相連， 以便充分共 享信息資源，處理通訊作業(yè)將是汽車(chē)儀表計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作容的一部分。6. 汽車(chē)儀表的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具備對(duì)娛樂(lè)、 空調(diào)等舒適性設(shè)備進(jìn)行監(jiān)管的功能， 可以自 動(dòng)控制這些設(shè)備或支

12、持駕駛員遠(yuǎn)程操縱。 以上在基于當(dāng)今成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上， 對(duì)未來(lái)汽車(chē)儀 表的發(fā)展方向做些簡(jiǎn)單設(shè)想。 也許， 未來(lái)汽車(chē)儀表的發(fā)展將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們今天的想象。在當(dāng)今世界圍， 汽車(chē)儀表正處于技術(shù)更新的轉(zhuǎn)型期。 為此， 業(yè)人士和專(zhuān)家對(duì)此都給予極 大關(guān)注。什么樣的儀表是今后汽車(chē)儀表的主流產(chǎn)品，什么技術(shù)是今后汽車(chē)儀表的主導(dǎo)技術(shù)， 對(duì)于這些問(wèn)題業(yè)人士的看法可能不盡相同， 但有一點(diǎn)是肯定的， 帶有基于單片機(jī)的數(shù)字技術(shù) 在汽車(chē)儀表上的廣泛應(yīng)用，將是汽車(chē)表發(fā)展的必然。原因主要有 4 點(diǎn)：1. 儀表的功能由軟件和硬件共同實(shí)現(xiàn)， 而且主要是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。 這對(duì)于量大且對(duì)成 本極為敏感的汽車(chē)儀表有特殊意義， 因?yàn)檐浖拈_(kāi)發(fā)費(fèi)

13、用分?jǐn)偟矫總€(gè)儀表上是非常少的。2. 與僅由電子線(xiàn)路硬件組成的汽車(chē)儀表相比， 帶有基于單片機(jī)的汽車(chē)儀表， 其功能的 實(shí)現(xiàn)手段更加靈活多樣。3. 產(chǎn)品的“柔性”更好，即在推出新款產(chǎn)品時(shí)，能最大限度地利用以前產(chǎn)品的硬、軟 件設(shè)計(jì)成果，僅做少量修改便可，這在產(chǎn)品更新?lián)Q代很快的今天和未來(lái)特別重要。即要4. 隨著汽車(chē)電子化水平的提高， 必須要求汽車(chē)儀表與汽車(chē)上其它裝置交換數(shù)據(jù)， 求接入到汽車(chē)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線(xiàn)上。第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)以單片機(jī) AT89C205為核心，由液晶顯示、 WATCHDO及G復(fù)位電路等部分組成。單 片機(jī)采用美國(guó) ATME公司生產(chǎn)的 AT89C2051 單片

14、機(jī)。該芯片不僅具 MCS-51系列單片機(jī)的所 有特性，而且片集成 2K 字節(jié)的電擦除閃爍存儲(chǔ)器 (Flash EPROM。) 其價(jià)格低，引腳少 (20 腳) ，是目前性能價(jià)格比較高的單片機(jī)芯片之一。它為很多嵌入式控制應(yīng)用提供了一個(gè)高度 靈活的有效的解決方案。 AT89C2051的工作頻率為 12/24 MHz，本系統(tǒng)利用單片機(jī)的部振蕩器外加石英晶體構(gòu)成時(shí)鐘源，為了工作可靠，晶體振蕩頻率選為12MHz。顯示驅(qū)動(dòng)電路為簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)， 減少使用系統(tǒng) I/O 口，節(jié)約系統(tǒng)硬件資源的基礎(chǔ)上，顯示部分由驅(qū)動(dòng)器 LM1819驅(qū)動(dòng)雙線(xiàn)圈汽車(chē)轉(zhuǎn)速表頭顯示轉(zhuǎn)速，通過(guò)單片機(jī)編程液晶顯示模塊LCM1010 顯示累計(jì)里

15、程和本次里程2.2 轉(zhuǎn)速里程表的介紹單片機(jī)自從推出以來(lái)，以其超小型化、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、成本低等優(yōu) 點(diǎn)被人們廣泛接受，從而應(yīng)用于工業(yè)、電訊、數(shù)據(jù)處理、儀器儀表等多方面。汽車(chē)?yán)锍瘫硎瞧?chē)的重要配件， 在汽車(chē)儀表中占重要位置。 這里講述的是一種以 2051 單片機(jī)為核心，10 位 LCD作為顯示器，再加上其掉電信息不丟失，并且數(shù)據(jù)可方便改寫(xiě)，利用此特性在其 中存放汽車(chē)總里程數(shù)據(jù) .2.3 轉(zhuǎn)速里程表的工作原理一、里程計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)原理1. 霍爾傳感器輸出的脈沖信號(hào)是傳感器轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)磁場(chǎng)使舌簧管分開(kāi)閉合而產(chǎn)生的脈沖。 每一個(gè)脈沖代表行駛了一定的距離， 設(shè)汽車(chē)行駛 1km時(shí)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)數(shù)為 N，霍爾傳感器轉(zhuǎn)數(shù)

16、為 NF 則 NF=NI 其中 I 為傳動(dòng)比。設(shè)輪胎外徑為 D，則汽車(chē)行駛 1km驅(qū) 動(dòng)輪轉(zhuǎn)數(shù)為 N = 1 000/ d，實(shí)際中由于輪胎承載變形使得輪胎外徑D 變化，此時(shí)NXI = 1 000/ D，其中為變形系數(shù)， 一般為 0.93 0。96 磁電式傳感器在汽車(chē) 行駛 1km時(shí)轉(zhuǎn)數(shù) N F = (1 000/ D)I ，傳感器轉(zhuǎn)輪勻安排 m個(gè)磁片時(shí) ,汽車(chē)行駛1 km , 傳感器輸出脈沖為 mNF個(gè)。2 . 序中以 INT1 的輸入為里程計(jì)數(shù)脈沖， 2051 斷 1 置為高中斷優(yōu)先級(jí)以保證計(jì)數(shù)準(zhǔn) 確。定時(shí)器 T0置為低中斷優(yōu)先級(jí)， T0每 10ms中斷 1 次, 中斷 1次送 1 位顯示。

17、每行駛 1km 向 5045 中寫(xiě) 1 次數(shù)據(jù)。3 . 以 60H62H單元為計(jì)數(shù)脈沖暫存單元。 68H、69H單元為判斷數(shù)據(jù)暫存單元 ,6CH中為本次里程小數(shù)點(diǎn)位數(shù)值。 當(dāng) 6CH單元容達(dá)到 0AH時(shí)清零。 70 72H單元為 讀出的總里程數(shù)。二、速測(cè)量實(shí)現(xiàn)原理車(chē)速指示可采用雙線(xiàn)圈汽車(chē)轉(zhuǎn)速表頭, 它由空氣軸表芯和驅(qū)動(dòng)電路組成 ,空氣軸表芯通常由三部分組成 : 磁鐵、與轉(zhuǎn)軸相連的指針和兩個(gè)互成九十度的線(xiàn)圈。轉(zhuǎn) 軸是表芯唯一的可動(dòng)部件 , 磁鐵的轉(zhuǎn)角總是趨向于兩個(gè)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量的合成方向 , 磁 場(chǎng)強(qiáng)度正比于加在線(xiàn)圈上的電壓 ,因此, 通過(guò)改變電壓的極性和幅度 ,可在理論上使轉(zhuǎn)軸組件 在 0

18、360 度圍轉(zhuǎn)動(dòng)。顯然 ,只要能按一定的規(guī)律驅(qū)動(dòng)兩個(gè)線(xiàn)圈 , 就可以使指針偏轉(zhuǎn)位置與輸入量成線(xiàn)性關(guān)系 , 即滿(mǎn)足下列公式 : = KVin其中為指針偏轉(zhuǎn)角 , 單位為度； K為轉(zhuǎn)角常數(shù) , 單位為度 /V ；Vin 是輸入電壓 , 單位為 V。每個(gè)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量之和必須跟隨偏轉(zhuǎn)角?？紤]到轉(zhuǎn)軸組件總是指向 Hsine 和 Hcosine 這兩個(gè)正交矢量之和的方向 , 則其方向可由下式求得 : = arctan Hsine / Hcosine 并由此可以得出 : = arctan sin /cos由上述公式可見(jiàn) , 當(dāng) Hsine 按的正弦函數(shù)變化 , 而 Hcosine 按的余弦數(shù), 由于轉(zhuǎn)

19、軸組件與磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量變化時(shí) , 所得到的總磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向與角的方向相同 和的方向相同 , 因此 ,指針將始終指向角的方向。圖 1 .1 所示是 LM1819驅(qū)動(dòng)器的部組成原理框圖 , 它由電荷泵、 整形器、 函數(shù)發(fā)生器等組成 , 輸入的轉(zhuǎn)速信號(hào)通 過(guò)部的三極管緩沖后 ,輸入到電荷泵即可進(jìn)行 F/V 頻率電壓轉(zhuǎn)換 , 兩個(gè)輸出端按輸入量的正 弦和余弦函數(shù)變化 ,2 腳和 12腳的最小驅(qū)動(dòng)能力為 20mA( 4V), 線(xiàn)圈的公共端接到 1腳可 為部函數(shù)發(fā)生器提供反饋信號(hào) , 同時(shí)為 5.1V 齊納二極管提供參考電壓。在該電路中 ,K=54 /V ,輸入 Vin 實(shí)際上是 4 腳和 8 腳的電位差

20、,8 腳既是放大器的輸出 ,又是函數(shù)發(fā)生器的輸 入, 一般 4 腳的電壓是 2.1V, 所以有 : = K(V8 -Vref) = 54(V8 -2. 1)由于 V8是在 2.1V 7.1V 的圍變化的 ,故 LM1819可以驅(qū)動(dòng)十字表頭以使其在 0 270圍轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然也可以通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)：時(shí)速表的編程思想如下: 里程表程序中, 每計(jì)數(shù) 1 次, 汽車(chē)行駛 0.001 602 564 1 km ,T0 每 10ms中斷 1次,送顯示,其中斷 100 次時(shí)間為 1s,計(jì)算這 1s 計(jì)數(shù)次數(shù) , 乘 3 600 再乘 0. 001 602 564 1 即可求出時(shí)速 . 公式為 : 時(shí)速 = 次數(shù)

21、5.7692. 此算法可精確到 0.001 位 . 然后將求得的時(shí)速送顯示。時(shí)速表顯示以 P1.1 及外接按鍵來(lái)控制 ,P1.1 腳為高電平 ,P3.0 為低電平時(shí)顯示汽車(chē)時(shí)速. 此時(shí)速表可顯示到小數(shù)點(diǎn)后 2 位, 精度較傳統(tǒng)汽車(chē)時(shí)速表提高 2 個(gè)數(shù)量級(jí)。(具體程序本 設(shè)計(jì)就不在獒述)第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)以單片機(jī) AT89C2051 為核心 , 由液晶顯示、 WATCHDO及G 復(fù)位電路等部分組 成。 1 單片機(jī)單片機(jī)采用美國(guó) ATMEL公司生產(chǎn)的 AT89C2051 單片機(jī)。該芯片不僅具有 MCS51系列單 片機(jī)的所有特性 , 而且片集成有 2 K字節(jié)的電擦除閃爍存儲(chǔ)器 (Flash

22、 EPROM。) 其價(jià)格低 , 引腳少 (20 腳 ), 是目前性能價(jià)格比較高的單片機(jī)芯片之一。它為很多嵌入式控制應(yīng)用提供 了一個(gè)高度靈活的有效的解決方案。AT89C2051的工作頻率為 12/24 MHz , 本系統(tǒng)利用單片機(jī)的部振蕩器外加石英晶體構(gòu) 成時(shí)鐘源 ,為了工作可靠 , 晶體振蕩頻率選為 12 MHz。 2 顯示驅(qū)動(dòng)電路顯示驅(qū)動(dòng)電路為簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì) ,減少使用系統(tǒng) I/O 口, 節(jié)約系統(tǒng)硬件資源的基礎(chǔ)上 ,顯示 部分由驅(qū)動(dòng)器 LM1819 驅(qū)動(dòng)雙線(xiàn)圈汽車(chē)轉(zhuǎn)速表頭顯示轉(zhuǎn)速。里程顯示選用LCM1010串行控制業(yè)經(jīng)顯示模塊，它具有以下獨(dú)特特點(diǎn)：(1) 它只有 3 個(gè)輸入端 : CS、LOA

23、D、CLK,接線(xiàn)簡(jiǎn)單 , 工作可靠。(2) 被動(dòng)顯示 : 液晶顯示器本身不發(fā)光而是靠調(diào)制外界光進(jìn)行顯示， 也就是說(shuō)， 它不 象發(fā)光的主動(dòng)型器件那樣， 靠發(fā)光刺激人眼而實(shí)現(xiàn)顯示， 而是單純依靠對(duì)光的不同反射呈現(xiàn) 的對(duì)比度達(dá)到顯示的目的。符合人的視覺(jué)習(xí)慣，不容易引起疲勞， 而且外界光亮度越強(qiáng)，其 顯示容越清晰。特別適用于室外和強(qiáng)光直射的場(chǎng)合。(3) 低電壓功耗 : 極低的工作電壓 , 只有 35V, 工作電流則只有幾個(gè) A/(cm)2 ， 可以和大規(guī)模集成電路直接匹配。(4) 液晶顯示器采用平板式結(jié)構(gòu)，由兩片玻璃組成夾層盒，目前都將液晶顯示器件制作成液晶顯示模塊 (LCM)，使用方便。本顯示器分為

24、兩 組: 第一組為 6 位，用以顯示總行駛里程數(shù)，最大顯示 值 為: 999999 km；第二 組為 4 位， 用以顯 示本 次行 駛里程數(shù)， 最大 顯示 值 為: 9999 km3 WATCHDO及G復(fù)位電路本電路直接選用 Xicor 公司的 X25045芯片。它把 3 種常用的功能 : 看門(mén)狗定時(shí)器 , 電壓監(jiān)控和 EEPROM組合在單個(gè)封裝之 , 這種組合降低了系統(tǒng)成本并減少了對(duì)電 路板空間的要求。另外 X25045 與 CPU的連接方式也是采用模擬串行外設(shè)接口(SPI), 因此也節(jié)約了系統(tǒng)的口資源。該電路由 3 個(gè)信號(hào)構(gòu)成 : 定時(shí)脈沖提供定時(shí)器時(shí)鐘信號(hào)源、清除信 號(hào)復(fù)位定時(shí)器、 RE

25、SET 信號(hào)產(chǎn)生復(fù)位系統(tǒng)。在工作時(shí) , 假定工作軟件循環(huán)周期為 T , 如 果設(shè)定定時(shí)器定時(shí)長(zhǎng)度為 T1( T1T) , 這樣 CPU在每個(gè)工作循環(huán)周期都對(duì)定時(shí)器進(jìn)行一 次清零操作 , 只要系統(tǒng)正常工作 , 定時(shí)器永遠(yuǎn)都不會(huì)溢出 , 也就不會(huì)使系統(tǒng)復(fù)位 ; 否 則, 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí) , 在可選超時(shí)周期之后 , X25045 看門(mén)狗將以 RESET 信號(hào)作出響 應(yīng)。X25045 片還有一個(gè)顯著的特點(diǎn)是它部的閃爍存儲(chǔ)器2 KX8 位的 EEPRO，M它采用 Xicor公司 Direct WriteT 專(zhuān)利技術(shù) , 提供不少于 100 000 次的使用年限和最小 100 年的數(shù)據(jù) 保存期 , 在本

26、系統(tǒng)中 , 用于存儲(chǔ)汽車(chē)行駛的總里程數(shù)。3.1 系統(tǒng) CPU的選擇用戶(hù)在使用單片機(jī)時(shí)必須了解單片機(jī)的供應(yīng)狀態(tài)。 單片機(jī)的供應(yīng)狀態(tài)決定于片的ROM配置狀態(tài)，片 ROM狀態(tài)通常分三種：1 片 ROM狀態(tài)既單片機(jī)帶有的是掩腌 ROM。由于用戶(hù)無(wú)法自己將程序?qū)懭肫琑OM，故這種單片機(jī)(如 MCS-51中的 8051)只是用于某種大批量產(chǎn)品時(shí)使用。此時(shí)，用戶(hù)將調(diào)試好的 應(yīng)用程序有廠家固化到片 ROM中，當(dāng)然， 前提是片的 ROM容量必須滿(mǎn)足用戶(hù)程序的要求。2 片 EPROM狀態(tài)，用戶(hù)自己可以通過(guò)高壓脈沖將程序?qū)懭肫珽PROM中去。當(dāng)用戶(hù)開(kāi)發(fā)程序不大時(shí)(既不需要外擴(kuò)EPRO)M，使用這種單片機(jī)可以簡(jiǎn)化整個(gè)

27、系統(tǒng)的組成。它可以作為開(kāi)發(fā)片 ROM單片機(jī)的代用芯片，開(kāi)發(fā)成功以后，再改用帶片 ROM的芯片（ MCS-51系列的 8751 屬于這種芯片） 。此類(lèi)單片機(jī)應(yīng)用最為廣泛。3 片無(wú) ROM狀態(tài)，使用這種單片機(jī)時(shí)，必須外部配置程序存儲(chǔ)器EPRO。M 其容量可視需要靈活配置。而 MCS89-51 系列中的 2051 正屬于第二類(lèi)單片機(jī)下面是針對(duì)2051 芯片的介紹 功能框圖。3.2 輔助芯片的選取微機(jī)控制系統(tǒng)干擾、電源的波動(dòng)引起的程序飛車(chē)和數(shù)據(jù)丟失 , 常造成系統(tǒng)的各種誤動(dòng)作或死機(jī) , 直接影響著系統(tǒng)的正常運(yùn)行 , 設(shè)計(jì)人員為此倍感頭痛。 25045 芯 片將微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中常用的功能 : 看門(mén)狗定時(shí)器

28、、電源電壓監(jiān)控、上電復(fù)位、串行 E2PROM 集成在一片 8 引腳的芯片 . 這種組合大大減少了對(duì)電路板的空間要求 , 簡(jiǎn)化 了硬件設(shè)計(jì) , 降低了成本和功耗 , 大大提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性 .1 芯片簡(jiǎn)介在采用 DMX512協(xié)議通信時(shí)，換色器的編號(hào)用于從總控制臺(tái)發(fā)送的數(shù)據(jù)包中選擇發(fā)給本設(shè)備的數(shù)據(jù)幀。 正常工作時(shí)， 編號(hào)數(shù)據(jù)不會(huì)掉電丟失， 而且必要時(shí)編號(hào)還 可修改。因此采用 XICOR公司的串行 E2PROM器件 X25045 對(duì)編號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。X25045是帶有串行 E2PROM的 CPU監(jiān)控器。圖 2 是它的引腳圖：5045 引腳圖CS/WDI：片選輸入 / 看門(mén)狗復(fù)位輸入； SO：

29、串行輸出； WP：寫(xiě)保護(hù)輸入； Vss：地； Vcc： 電源 RESET：復(fù)位輸出； SCK：同步時(shí)鐘輸入；SI ：串行輸入。X25045的狀態(tài)寄存器描述器件的當(dāng)前狀態(tài)，各位意義如表 1 所列。其中， WD1、WD0是看門(mén)狗定時(shí)時(shí)間設(shè)置位； BL1、BL0 是存儲(chǔ)單元寫(xiě)保護(hù)區(qū)設(shè)置位； WEL 是只讀標(biāo)志， 1 表明寫(xiě)使能開(kāi)關(guān)打開(kāi)； WIP 也是只讀標(biāo)志， 1 代表芯片部正處于寫(xiě)周期。電 復(fù)位時(shí)，各位都被清零。X25045芯片功能包括以下 4 種：（1）上電復(fù)位控制。在對(duì) X25045通電時(shí)， ERSET引腳輸出有效的復(fù)位信號(hào)，并保持至 少 200ms，使 CPU有效復(fù)位。（2）電源電壓監(jiān)控。當(dāng)

30、檢測(cè)到電源電壓低于部門(mén)檻電壓VTRIP 時(shí)， RESET輸出復(fù)位信號(hào)，直至電源電壓高于 VTRIP 并保持至少 200ms，復(fù)位信號(hào)才被撤消。 VTRIP的出廠值根據(jù) 芯片型號(hào)不同共有 5 個(gè)級(jí)別的電壓圍。 對(duì)于需要電源電壓精確監(jiān)控的應(yīng)用， 用戶(hù)可以搭建編 程電路，對(duì)芯片 VTRIP 電壓進(jìn)行微調(diào)。3）看門(mén)狗定時(shí)器。 芯片部狀態(tài)寄存器的 WD1、WD0是看門(mén)狗定時(shí)設(shè)置位，通過(guò)狀態(tài)寄存器寫(xiě)指令 WRSR修改這 2 個(gè)標(biāo)志位，就能在 3 種定時(shí)間隔中進(jìn)行選擇或關(guān)閉定時(shí)器。對(duì)看 門(mén)狗的復(fù)位由 CS輸入電平的下降沿完成。表 2是 WD1、WD0組合的含義。（4）串行 E2PRO。M芯片含 512字節(jié)存

31、儲(chǔ)單元， 10 萬(wàn)次可靠寫(xiě)，數(shù)據(jù)保持時(shí)間 100年。 XICOR設(shè)計(jì)了 3 種保護(hù)方式防止誤寫(xiě)。包括： WP寫(xiě)保護(hù)引腳， 當(dāng)引腳被拉低時(shí)，部存儲(chǔ)單元 狀態(tài)寄存器都禁止寫(xiě)入；存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懕Ｗo(hù)模式，通過(guò)對(duì)狀態(tài)寄存器的BL1、BL0 位的設(shè)置，可以選擇對(duì)不同的存儲(chǔ)區(qū)域進(jìn)行寫(xiě)保護(hù)； 在進(jìn)行任何寫(xiě)操作前都必須打開(kāi)寫(xiě)使能開(kāi)關(guān)， 而且 在上電初始化寫(xiě)操作完成時(shí)，寫(xiě)使能開(kāi)關(guān)自動(dòng)關(guān)閉。顯然，在幾方面的保護(hù)之下， 產(chǎn)生誤寫(xiě) 的可能性極小，表 3是 BL1、BL0組合的含義。表3對(duì) X25045 的操作是通過(guò) 4 根口線(xiàn) CS、 SCK、SI 和 SO進(jìn)行同步串行通信來(lái)完成的。 SCK是外部輸入的同步時(shí)鐘信號(hào)。 在對(duì)

32、芯片定改指令或數(shù)據(jù)時(shí)， 時(shí)鐘前沿將 SI 引腳信號(hào)輸入； 在讀郵數(shù)據(jù)時(shí)， 時(shí)鐘后沿將數(shù)據(jù)位輸出到 SO引腳上。 數(shù)據(jù)的輸入 / 輸出都是 高位在先。芯片部共有 6 條指令，如表 4 所列。表41）WREN和 WRDI是寫(xiě)使能開(kāi)關(guān)的開(kāi) / 關(guān)指令。它們都是單字節(jié)指令。（ 2） RDSR和 WRSR是狀態(tài)寄存器的讀 / 寫(xiě)指令。在從 SI 輸入指令后， RDSR的執(zhí)行結(jié) 果，即狀態(tài)寄存器容須從 SO讀出；而 WRSR需要緊接著輸入修改數(shù)據(jù)。（3）READ和 WEITE是存儲(chǔ)單元的讀 / 寫(xiě)指令。輸入指令后（指令碼第三代表存儲(chǔ)單元 地址的最高位） ，接著輸入低八位地址，最后就可以連續(xù)讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。

33、其中，讀指針和 寫(xiě)指針的工作方式完全不同， 讀指針的全部 8 位用來(lái)計(jì)數(shù)， 0FFH溢出后變成 00H；寫(xiě)指針只 用最低兩位計(jì)數(shù)， XXXXXX11B溢出后變成 XXXX XX00B，所以連續(xù)寫(xiě)的實(shí)際結(jié)果是在 4 個(gè)單 元中反復(fù)寫(xiě)入。另外，由于 E2PROM的寫(xiě)入時(shí)間長(zhǎng)，所以在連續(xù)兩條寫(xiě)指令之間應(yīng)讀取WIP狀態(tài)，只有部寫(xiě)周期結(jié)束時(shí)才可輸入下一條寫(xiě)指令。AT89C2051部沒(méi)有 SPI 接口硬件， 因此本系統(tǒng)利用了單片機(jī)的 4 根口線(xiàn)和軟件模擬讀寫(xiě) 時(shí)序的方式與 X25045 通信。5045與 2051 連接圖的寫(xiě)入時(shí)間長(zhǎng)， 所以在連續(xù)兩條寫(xiě)指令之間應(yīng)讀取 WIP 狀態(tài)，只有部寫(xiě)周期結(jié)束時(shí)才可

34、輸入下一條寫(xiě)指令。AT89C2051部沒(méi)有 SPI 接口硬件， 因此本系統(tǒng)利用了單片機(jī)的 4 根口線(xiàn)和軟件模擬讀寫(xiě) 時(shí)序的方式與 X25045 通信。5045 與 2051 連接圖3.3LM1819 在轉(zhuǎn)速里程表中的應(yīng)用目前國(guó)際上流行大轉(zhuǎn)角 (0270) 動(dòng)磁式指示儀表 ,它克服了一般動(dòng)圈式指示儀表抗震 性能差、過(guò)載能力弱、 指針易抖動(dòng)等缺點(diǎn)。 而引進(jìn)的一些驅(qū)動(dòng)芯片 ,如 KEFA-796專(zhuān)用集成芯 片, 有成本高、不易國(guó)產(chǎn)化等弱點(diǎn)。我們采用LM1819專(zhuān)用集成芯片 ( 美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司新產(chǎn)品), 配以適當(dāng)?shù)膽?yīng)用電路 , 就可以很好地解決以上問(wèn)題。3.3.1 電動(dòng)里程表結(jié)構(gòu)電動(dòng)里程表接收霍爾

35、傳感器送來(lái)的方波信號(hào) , 把方波信號(hào)頻率轉(zhuǎn)換成指針的轉(zhuǎn)角。我們 選用動(dòng)磁式十字交叉機(jī)芯 , 實(shí)現(xiàn)瞬間里程指示功能。 十字交叉機(jī)芯是一種動(dòng)磁式的轉(zhuǎn)速表 , 它 代表現(xiàn)代轉(zhuǎn)速表的發(fā)展方向 , 因?yàn)樗c動(dòng)圈式轉(zhuǎn)速表相比有下列優(yōu)點(diǎn) :(1) 轉(zhuǎn)動(dòng)組件質(zhì)量小、抗震性能好、指示平穩(wěn) ;(2) 無(wú)需動(dòng)平衡、裝配簡(jiǎn)單(3) 機(jī)芯體積小、機(jī)械結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。3.3.2LM1819 專(zhuān)用集成電路簡(jiǎn)介為了使指針準(zhǔn)確地指示出瞬時(shí)車(chē)速 , 需要一套電子電路。將霍爾速度傳感器送來(lái)的方波 信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈 N1 和 N2 的電波信號(hào) , 使合成磁場(chǎng) H 與水平線(xiàn)夾角能根據(jù) 車(chē)速變化按線(xiàn)性規(guī)律改變 , 以便指針均勻、準(zhǔn)確

36、地指示車(chē)速。我們選用 LM1819 專(zhuān)用集成電 路實(shí)現(xiàn)上述功能。 LM1819 是專(zhuān)門(mén)為驅(qū)動(dòng)動(dòng)磁式儀表而設(shè)計(jì)的。 LM1819 是由電荷泵、 整形 器、函數(shù)發(fā)生器、等組成。其集成電路功能框圖如圖 1 所示。下面對(duì)外圍電路和工作原理作較詳細(xì)分析和說(shuō)明。(1) 電流供給部分 : 該電路單元由二極管 D1、電阻 R3、穩(wěn)壓管 DW1電容 C3 組成。 二極管 D1是為了防止電源反接 , 以保護(hù) LM1819燒毀 ;電阻 R3和穩(wěn)壓管 DW1是 LM1819 的腳 13 上 電源電壓值限定在 18V 以下, 起過(guò)壓保護(hù)作用 ; 電容 C3 是電源的吸收電容 , 以避免電源電壓 頻繁波動(dòng)對(duì) LM1819

37、影響。(2) 正弦、余弦繞組公共端基準(zhǔn)電位設(shè)定電路 : 由電阻 R4和穩(wěn)壓管 DW2組成, 電阻 R4是 穩(wěn)壓管 DW2的限流電阻。穩(wěn)壓管 DW2選用 5.1V , 使正弦和余弦繞組公共端基準(zhǔn)電位設(shè)在 5.1V。(3) 霍爾探頭方波信號(hào)輸入電路 : 該電路單元由二極管 D4 , 電阻 R5、R6、R7,電容 C4組 成。二極管 D4作用是防止信號(hào)反接 ; 電阻 R5和電容 C4組成低通濾波器 ;電阻 R7是輸入電 路限流電阻 , 使加到 LM1819的腳 10上電流限制在 2.5mA 以下 ;當(dāng) LM1819部 NPN開(kāi)關(guān)晶體 管關(guān)斷時(shí) , 電阻 R6 為電容 C4 提供一個(gè)放電通路。(4)

38、方波整形電路 : 為了提高電路的處理精度 , 需要將霍爾探頭送入的方波信號(hào)加以整形。 整形的目的是使方波正半周幅度恒定 , 上升沿和下降沿盡可能陡。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的 ,LM1819 部電壓基準(zhǔn)電路產(chǎn)生一個(gè)非常穩(wěn)定的 8.5V 電壓由腳 11 輸出, 整形靠 LM1819部 NPN開(kāi)關(guān)晶 體管實(shí)現(xiàn) ,其具體過(guò)程如圖 4所示。 圖 4 方波整形示意圖V10是 LM1819腳 10的輸入信號(hào) , 它是霍爾探頭輸出的信號(hào)經(jīng)輸入電路處理而得到 的方波 ;V9 是 LM1819腳 9的輸出信號(hào) ,即上述整形電路輸出信號(hào)。 當(dāng) V10為高電平時(shí) ,LM1819部 NPN開(kāi)關(guān)晶體管導(dǎo)通 ,V9 輸出低電平

39、;V10 為低電平時(shí) , 開(kāi)關(guān)晶體管截止 ,V9 輸出高電平 ( 約等 于 腳 11 輸 出 電 壓 , 因 V11 穩(wěn) 定 在 8.5V 左 右 ). 同 時(shí) ,LM1819 部 的NPN開(kāi)關(guān)晶體管導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí)間都非常短 , 因而 V9幅值 非常穩(wěn)定 , 上升沿和下降沿都非常陡 , 為后續(xù)方波頻率與電壓轉(zhuǎn)換電路提供一個(gè)理想的信號(hào) 源。(5) 方波頻率與電壓轉(zhuǎn)換電路 : 該電路單元的功能是將霍爾探頭送來(lái)的反映車(chē)速的方波 信號(hào)頻率轉(zhuǎn)換為 LM1819部函數(shù)發(fā)生器輸出的控制電壓。當(dāng)車(chē)速變化( 即方波信號(hào)頻率變化 )時(shí), 控制電壓 V 8 也將隨之變化 , 以滿(mǎn)足 : = 54 ( V 8 - 2.

40、 1)的最終要求。該電路單元由 R1、C1、R2、C2、R8及放大器組成。 R1、C1 是放大器正向 輸入端的微分輸入電路 ,其作用是將幅度恒定的方波信號(hào)轉(zhuǎn)化為加到腳 6 上的電流信號(hào)。放 大器本質(zhì)上是一個(gè)電流放大器 , 隨著方波頻率變化 , R1、 C1 構(gòu)成的微分電路充放電電流平 均值也隨之變化 , 放大器是將正向輸入端的平均充放電電流變化轉(zhuǎn)化成其輸出電壓變化的核 心器件。 R2、 R8、 C2是放大器反饋網(wǎng)絡(luò) ,R2+R8的大小決定放大器的增益 ,C2 是抑制輸出脈 沖的補(bǔ)償電容。在電動(dòng)車(chē)速里程表中 , 選用 LM1819 專(zhuān)用集成電路驅(qū)動(dòng)動(dòng)磁式電子轉(zhuǎn)速表的十字交叉機(jī) 芯。將霍爾速度傳感

41、器送來(lái)的方波信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈 N1 和 N2 的電流信號(hào) , 使合 成磁場(chǎng) H與水平線(xiàn)夾角能根據(jù)車(chē)速變化按線(xiàn)性規(guī)律改變, 以便指針均勻、 準(zhǔn)確地指示車(chē)速。此裝置具有穩(wěn)定性好、可靠性高、響應(yīng)速度快、指示性能好、精度優(yōu)良等特點(diǎn) , 其應(yīng)用前景 十分廣闊。3.4 液晶顯示器 LCM1010的應(yīng)用液晶顯示器已廣泛應(yīng)用于儀器儀表產(chǎn)品、 機(jī)電一體化產(chǎn)品、 自動(dòng)化控制系統(tǒng)、 智能小區(qū) 監(jiān)控系統(tǒng)中。下面是對(duì) LCM1010的介紹：(1) 它只有 3 個(gè)輸入端 : CS、LOAD、CL K, 具有接線(xiàn)簡(jiǎn)單 , 工作可靠。 (2) 被 動(dòng)顯示 : 液晶顯示器本身不發(fā)光而是靠調(diào)制外界光進(jìn)行顯示 , 也就是說(shuō)

42、 , 它不象發(fā)光的主動(dòng)型器件那樣 , 靠發(fā)光刺激人眼而實(shí)現(xiàn)顯示而是單純依靠對(duì)光的不同反射呈現(xiàn)的對(duì)比度達(dá)到顯示的目的。符合人的視覺(jué)習(xí)慣不容易引起疲勞 ,而且外界光亮度越強(qiáng) , 其顯示容越清晰。特別適用于室外和強(qiáng)光直射的場(chǎng)合。(3)低電壓功耗 : 極低的工作電壓只有 3 5V工作電流則只有幾個(gè)A/ (cm)2 可以和大規(guī)模集成電路直接匹配。(4)液晶顯示器采用平板式結(jié)構(gòu)由兩片玻璃組成夾層盒目前都將液晶顯示器件制作成液晶顯示模塊 (LCM) , 使用方便。 本顯示器分為兩組 :第一組為 6 位 , 用以顯示總行駛里程數(shù) , 最大顯示值為 : 999999 km第二組為4 位 , 用以顯示本次行駛里程

43、數(shù) , 最大顯示值為 :99919 km。35 傳感器的選擇3.5.1 霍爾傳感器的選擇傳感器是一種以一定的精度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的便于應(yīng)用的某 種物理量的測(cè)量裝置。 傳感器的功能是感受被測(cè)信息并傳送出去。 近年來(lái)傳感 器的應(yīng)用日益擴(kuò)大，地位也越來(lái)越重要。磁敏式傳感器按其結(jié)構(gòu)可分為體型和結(jié)型兩大類(lèi)。 前者有霍爾傳感器 , 其主要材料有： InSb,InAs,Ge,Si,GaAs 等和磁敏電阻( InSb,InAs )；后 者有磁敏二極管( Ge,Si )和磁敏晶體管( Si )等。它們都是利用半導(dǎo)體材料中的自由電子 或空穴隨磁場(chǎng)改變其運(yùn)動(dòng)方向這一特性而制成的一種磁敏傳感器。 磁

44、敏傳感器的應(yīng)用圍可分 為模擬用途和數(shù)字用途兩種。 例如利用霍爾傳感器測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度， 用磁敏電阻， 磁敏二極管 作無(wú)接觸式開(kāi)關(guān)等?；魻杺鞲衅魇抢没魻栃?yīng)實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的一種傳感器。霍爾效應(yīng)自 1879 年被發(fā)現(xiàn)至 今已有 100 多年的發(fā)展歷史，但是直到本世紀(jì) 50 年代，由于微電子學(xué)的發(fā)展，才被人們重 視和利用， 開(kāi)發(fā)了多種霍爾元件。 我國(guó)從 70年代開(kāi)始研究霍爾元件， 經(jīng)過(guò) 20 余年的研究和 開(kāi)發(fā)，目前以能生產(chǎn)各種性能的霍爾元件，例如：普通型，高靈敏度型，低溫度系數(shù)型，測(cè) 溫測(cè)磁型和開(kāi)關(guān)式的霍爾元件。 由于霍爾傳感器具有靈敏度高， 線(xiàn)性度好，穩(wěn)定性高，體 積小和耐高溫等特性，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用

45、于非電測(cè)量，自動(dòng)控制，計(jì)算機(jī)裝置， 和現(xiàn)代軍事技 術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域?；魻杺鞲衅鞯墓ぷ髟碇饕窃诰€(xiàn)圈中放置一軟磁可旋轉(zhuǎn)） 這樣可以改變線(xiàn)圈的磁通的變化，從而在線(xiàn)圈中產(chǎn)生的頻率與待測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速成正比。1 基本測(cè)量電路霍爾元件的基本測(cè)量電路如圖所示：控制電源 I 由電源 E 供給，電位器 W調(diào)節(jié)控制電流的大小?；魻栐妮敵鼋迂?fù)載電阻 R， R可以是放大器的輸入電阻或者是測(cè)量電路的阻。由于霍爾元件必須 在磁場(chǎng)與控制電流作用下，才會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)U。所以在測(cè)量中，可以把I 和B的乘積，或者 I，或者 B作為輸入信號(hào)， 則霍爾元件的輸出電勢(shì)分別正比與 IB 或 I 或 B。2 連接方式 :除了霍爾元件的基本電

46、路形式之外， 如果為了獲得較大的霍爾輸出電勢(shì)， 可以采用幾片 疊加的方式如圖所示。3. 霍爾電勢(shì)的輸出電路霍爾元件是一種四端器件，本身不帶放大器?；魻栯妱?shì)一般在毫伏量級(jí)，在實(shí)際使用的時(shí)候必須加差分放大器。輸出電路如圖所示的結(jié)構(gòu)。第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占很大比重 , 好的軟件環(huán)境能使單片機(jī)硬件資源得以充分發(fā)揮 , 在軟件編程時(shí)應(yīng)注重程序的結(jié)構(gòu)化 , 以簡(jiǎn)化編碼 ,方便調(diào)試 . 本汽車(chē)?yán)锍瘫?程序短小簡(jiǎn)練 , 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 匯編完后為 713 字節(jié) ,占用程序空間少 ,用 2716 亦能勝任 （采用 25045 主要為了方便功能擴(kuò)充 ） .（ 1）里程計(jì)數(shù)原理 : 汽車(chē)磁電式傳感

47、器輸出的脈沖信號(hào)是傳感器轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)磁場(chǎng)使舌簧 管分開(kāi)閉合而產(chǎn)生的脈沖 .每一個(gè)脈沖代表行駛了一定的距離 .設(shè)汽車(chē)行駛 1km 時(shí)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn) 數(shù)為 N, 磁電式傳感器轉(zhuǎn)數(shù)為 NF 則 NF=NI, 其中 I 為傳動(dòng)比 . 設(shè)輪胎外徑為 D, 則汽車(chē)行 駛 1km 驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)數(shù)為 N=1000/ D,實(shí)際中由于輪胎承載變形使得輪胎外徑D 變化 ,此時(shí)NXI=1000/ D,其中為變形系數(shù) , 一般為 0. 930.96. 則磁電式傳感器在汽車(chē)行駛 1km 時(shí)轉(zhuǎn)數(shù) NF=（1000/ D）I. 設(shè)傳感器轉(zhuǎn)輪上均勻安排 m個(gè)磁片時(shí) , 汽車(chē)行駛 1km,傳感器輸出 脈沖為 mNF個(gè) .（ 2）程序中以 I

48、NT1的輸入為里程計(jì)數(shù)脈沖 ,2051 中斷 1 置為高中斷優(yōu)先級(jí)以保證計(jì)數(shù) 準(zhǔn)確.定時(shí)器 T0置為低中斷優(yōu)先級(jí) ,設(shè) T0每 10ms中斷 1次,中斷 1次送 1位顯示.每行駛 1km向 5045中寫(xiě) 1次數(shù)據(jù) .（3）以 60H62H單元為計(jì)數(shù)脈沖暫存單元 .68H,69H 單元為判斷數(shù)據(jù)暫存單元 ,6CH 中 為本次里程小數(shù)點(diǎn)位數(shù)值 .當(dāng) 6CH單元容達(dá)到 0AH時(shí)清零 .70 72H單元為讀出的總里程 數(shù).本程序包括主程序和 2 個(gè)中斷服務(wù)程序 , 程序功能如下 :主程序 : 初始化 , 清零存儲(chǔ)單元 , 讀出總里程存入暫存單元 , 開(kāi) CPU中斷、置中斷優(yōu)先級(jí) , 啟動(dòng)定時(shí)器 , 等

49、待中斷 .INT1 中斷服務(wù)程序 : 脈沖個(gè)數(shù)加 1, 判斷是否小數(shù)點(diǎn)數(shù)值為 0.1 km, 判斷是否行駛 1km. 不是則返回 .T0 中斷服務(wù)程序 :判斷是否顯示總里程 ,顯示方式初始化 , 顯示里程數(shù) ,返回.第五章 印制板圖的繪制首先根據(jù)轉(zhuǎn)速里程表的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 將整個(gè)硬件圖版分為兩部分， 即打成主板和立板， 主 板 2051， 5045 和驅(qū)動(dòng)器 LM1819，立板為顯示版，固定 LCM1010顯示器，立板和主板用接口 模塊固定。下面就可以用 PROTEL中的 TRAXED來(lái)繪制和制板圖了1 首先 C CD PROTELC： PROTEL TRAXEDIT 進(jìn)入編輯狀態(tài)2 選 setu

50、p-pads 定義焊接板類(lèi)型（設(shè)置） setup-toggbe layers 打開(kāi)和關(guān)閉層 默認(rèn)當(dāng)前的線(xiàn)寬， 字符尺寸和捕獲柵 格的大小。3 選 place 放置元件 component可以直接輸入元件名，也可以用回車(chē)查找元件表后確定要安置的元件。 型裝 2051 DIP40LM1819 DIP5045 DIP284 元件進(jìn)行布線(xiàn)（選用手動(dòng)布線(xiàn)）用 place-track用鼠標(biāo)左鍵定義起點(diǎn)， 左鍵確認(rèn)， 用小鍵盤(pán)的星 改變層。 在本次繪制印制圖板中還用到了以下命令。塊） Block-copyBlock-DefineBlock-Hide Block-MoveBlock-Insade Delete

51、Aold（ 放 置 ）Place-Arc-Pad庫(kù)管理）Library-BrowseList-New Library （屏幕控制）Zoom-Expand結(jié)束語(yǔ)基于單片機(jī)的電子式轉(zhuǎn)速里程表的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)了3 個(gè)多月的時(shí)間的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在已經(jīng)結(jié)束。在這次設(shè)計(jì)中我查閱了大量的關(guān)于單片機(jī)及測(cè)試技術(shù)等多方面的書(shū)籍， 在老師的幫助下學(xué)到 了許多沒(méi)有學(xué)過(guò)的知識(shí)，并且把四年來(lái)所學(xué)的MCS-51系列的單片機(jī)原理，單片機(jī)接口等課程重新溫習(xí)了一遍。 同時(shí)， 將其中的部分知識(shí)運(yùn)用到本次設(shè)計(jì)之中， 作到了理論與實(shí)際相結(jié) 合，并使所學(xué)的理論知識(shí)融會(huì)貫通，提高了學(xué)習(xí)的質(zhì)量。也培養(yǎng)了對(duì)設(shè)計(jì)的分析能力。總結(jié)在本次設(shè)計(jì)中， 首先學(xué)會(huì)了怎

52、樣查閱資料和利用工具書(shū)。 平時(shí)課堂上所學(xué)習(xí)的知識(shí)大多 比較舊， 作為自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生， 由于本專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)自己更要積極查閱當(dāng)前的最新動(dòng)態(tài)資料 及其應(yīng)用技巧等等。 當(dāng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要用一些不曾學(xué)過(guò)的東西時(shí)， 就要去有針對(duì)性地查找 資料， 然后加以吸收利用，以提高自己的應(yīng)用能力，而且還能增長(zhǎng)自己見(jiàn)識(shí)，補(bǔ)充最新的專(zhuān) 業(yè)知識(shí)。并且， 在這次課程設(shè)計(jì)中， 在網(wǎng)絡(luò)上的資料查閱也是很重要的環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)上的資源 極其豐富， 通過(guò)檢索工具的使用， 使得本人對(duì)本次設(shè)計(jì)中的各方面都有了清楚的了解， 從而 順利的完成了本次課程設(shè)計(jì)。對(duì)單片機(jī)串行通信技術(shù)有了進(jìn)一步的了解，掌握了 PROTEL99 SE等軟件的深一層應(yīng)用。總

53、之，本次設(shè)計(jì)使本人的實(shí)踐能力得到了進(jìn)一步提高， 在設(shè)計(jì)過(guò)程中還積累了一些經(jīng)驗(yàn)。 特別是培養(yǎng)了做事要嚴(yán)謹(jǐn)、 認(rèn)真的作風(fēng)， 吃苦耐勞的精神以及相對(duì)應(yīng)的工程意識(shí)。 還對(duì)以前 學(xué)過(guò)的理論知識(shí)起到了回顧作用，并對(duì)其加以進(jìn)一步的消化和鞏固。附錄TMUD = Oxll：/0U01 000IB10:16位定時(shí)屮斯;Tl:6位定時(shí)屮I機(jī) 力式1TLOTHO=Oxfe;=Oxdb：時(shí)紳 0. 0010H506944144444444ns/10ms=0x2400? 0xflff-0x2400=0xdbflPTO=0;定時(shí)器0中斷優(yōu)先級(jí)PTl=0：PXO=0;PX1=1:外部中斷1屮斷優(yōu)先級(jí)ETO=1;打描開(kāi)始時(shí)開(kāi)T

54、O中斷IEl=1:開(kāi)外部中斷1IT1=1;邊沿觸發(fā)TRO=1;開(kāi)TO屮晰EA=1:開(kāi)總中斷command 0x00:pulsdat e=0x()0;lengthsdatel=OxOO;Iengthsdate2=0x00;timerOdate1=0x00;I imer0date2=0x00：/*把狀態(tài)ftState入25()屈狀態(tài)崙“器西數(shù) void VFrite25045State(char State)int i;SCK-O;CS 二0;for(i=0;i8;i+)5tatel;SCK=1SCK-0SECYCS=1：/*讀25045狀態(tài)寄行器函數(shù)，返冋值為狀態(tài)寄力器的值 char ReadZ5045Stale(vroid)it i:char StaleO;CS = 0;Write25045State(OxO(i);Wri tp2504nStatP(OxOFi);SCK=O;for(i-0