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)明汽車以來 , 汽車走過了 100 多年的發(fā)展歷程。汽車的出現(xiàn)和發(fā)展，使汽 車儀表也在不斷開發(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 汽車儀表中的廣泛應(yīng)用，汽車儀表正向數(shù)字化和智能化方向展。汽車儀表的發(fā)展趨勢(shì)，從 一個(gè)側(cè)面反映出汽車電子化水平的快速提高。傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)速里程表的功能有兩個(gè)，一是用指針指示汽車行駛的瞬時(shí)車速，二是用 機(jī)械計(jì)數(shù)器記錄汽車行駛的累計(jì)里程?，F(xiàn)代汽車正向高速化方向發(fā)展 , 隨著車速的提高，用 軟軸驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)車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)，軟軸布置過長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)形變過大或運(yùn)動(dòng)遲滯等現(xiàn) 象, 而且, 對(duì)于不同的車型 , 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)為了充分了解汽車儀表發(fā)展現(xiàn)狀， 準(zhǔn)確地把握其未來發(fā)展趨勢(shì)， 有必要對(duì)其發(fā)展過程作 一簡(jiǎn)單回顧。 按汽車儀表在工作原理上取得的重大技術(shù)創(chuàng)新來分， 可以劃分為 4 個(gè)階段， 或 稱為經(jīng)過 4代。第 1 代汽車儀表是基于機(jī)械作用力而工作的機(jī)械式儀表，人們習(xí)慣稱這類儀表為機(jī)械機(jī)心表； 第 2 代汽車儀表的工作原理基于電測(cè)原理， 即通過

3、各類傳感器將被測(cè)的非 電量變換成電信號(hào)加以測(cè)量， 通常稱這類儀表為電氣式儀表； 第 3 代為模擬電路電子式； 第 4 代為數(shù)字汽車儀表。一、現(xiàn)代汽車儀表的現(xiàn)狀汽車儀表正在經(jīng)歷由第 3 代向第 4 代轉(zhuǎn)型時(shí)期。第 3 代汽車用儀表工作原理與電氣式儀表基本相同，只不過是用電子器件取代原來的電氣器件。 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)在均采用各種專用集成電路（ 為汽車儀表專門設(shè)計(jì)的集成電路 ） ，國(guó)汽車儀表目前的主流產(chǎn)品就是這種儀表， 經(jīng)過 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)歷了分立器件和專用集成電路 2 個(gè)階段。在整個(gè)發(fā)展過 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， 第 4 代全數(shù)字式汽車儀表從其應(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)字式汽車儀表暫且列入第 4 代。關(guān)于全數(shù)字式汽車儀表早 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)超過了第 3 代汽車儀表， 但其致命的缺點(diǎn)是只 能顯示一組孤立的數(shù)字， 沒有動(dòng)感， 在被測(cè)物理量 （ 如車速、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， 這種形式的汽車儀表很難被駕駛員接受， 因而國(guó)外都沒有普及與推廣。 為了克服上述 不足，后來出現(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，目前光顯示汽車儀表 只能選用字段顯示方式的顯示屏， 無法選用顯示分辨率更高的點(diǎn)陣式顯示屏。 因此， 其視覺 效果和顯示精度還不能令人滿意。該汽車隨著電子技術(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)字式汽車儀表曾經(jīng)出現(xiàn)多種款式， 但業(yè)人士和 專家一致看好“基于單片機(jī)的數(shù)字式汽車儀表” 。它是針對(duì)目前廣泛使用的模擬電子式汽車 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” 模擬電子式汽車儀表， 通過線包與磁鋼間產(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、子式汽車儀表， 更可貴的是在工作原理上的創(chuàng)新和突破， 帶來 了技術(shù)性能質(zhì)的提高。二、汽車儀表的發(fā)展趨勢(shì)繼全數(shù)字式汽車儀表后， 未來汽車儀表應(yīng)向何方向發(fā)展呢？雖然具體過程不清楚， 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) 未來汽車儀表作出種種預(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)這些功能并沒有什么問題， 制約新技術(shù)在 汽車儀表上應(yīng)用的主要因素是制造成本。 因?yàn)槠噧x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儀表，那只能是概念性的汽車儀表。 在有關(guān)技術(shù)使用費(fèi)用， 特別是其依賴硬件成本進(jìn)一步降低的前提下， 汽車儀表未來可能發(fā)展 趨勢(shì)如下。1. 從近期來看，未來汽車儀表的功能將不局限于現(xiàn)在的車速、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)單的開關(guān)接通和斷開直流信號(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， 也就是說帶基于單片機(jī) 的汽車儀表將有一定水平的智能化。（ 2） 將防盜系統(tǒng)納入汽車儀表單片機(jī)的監(jiān)管下，如車門、后行箱等處防盜鎖指紋識(shí) 別開啟系統(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)可能也是未來汽車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)， 將來汽車上的計(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)將是汽車儀表計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作容的一部分。6. 汽車儀表的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具備對(duì)娛樂、 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)未來汽車儀 表的發(fā)展方向做些簡(jiǎn)單設(shè)想。 也許， 未來汽車儀表的發(fā)展將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們今天的想象。在當(dāng)今世界圍， 汽車儀表正處于技術(shù)更新的轉(zhuǎn)型期。 為此， 業(yè)人士和專家對(duì)此都給予極 大關(guān)注。什么樣的儀表是今后汽車儀表的主流產(chǎn)品，什么技術(shù)是今后汽車儀表的主導(dǎo)技術(shù)， 對(duì)于這些問題業(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) 在汽車儀表上的廣泛應(yīng)用，將是汽車表發(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)， 而且主要是通過軟件實(shí)現(xiàn)。 這對(duì)于量大且對(duì)成 本極為敏感的汽車儀表有特殊意義， 因?yàn)檐浖拈_發(fā)費(fèi)

13、用分?jǐn)偟矫總€(gè)儀表上是非常少的。2. 與僅由電子線路硬件組成的汽車儀表相比， 帶有基于單片機(jī)的汽車儀表， 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特別重要。即要4. 隨著汽車電子化水平的提高， 必須要求汽車儀表與汽車上其它裝置交換數(shù)據(jù)， 求接入到汽車的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線上。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)雙線圈汽車轉(zhuǎn)速表頭顯示轉(zhuǎn)速，通過單片機(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，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?yán)锍瘫硎瞧嚨闹匾浼?在汽車儀表中占重要位置。 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，利用此特性在其 中存放汽車總里程數(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 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 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)原理車速指示可采用雙線圈汽車轉(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)度正比于加在線圈上的電壓 ,因此, 通過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)線圈 , 就可以使指針偏轉(zhuǎn)位置與輸入量成線性關(guān)系 , 即滿足下列公式 : = 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 , 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)然也可以通過軟件來實(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 及外接按鍵來控制 ,P1.1 腳為高電平 ,P3.0 為低電平時(shí)顯示汽車時(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)雙線圈汽車轉(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， 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)汽車行駛的總里程數(shù)。3.1 系統(tǒng) CPU的選擇用戶在使用單片機(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。由于用戶無法自己將程序?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容量必須滿足用戶程序的要求。2 片 EPROM狀態(tài)，用戶自己可以通過高壓脈沖將程序?qū)懭肫珽PROM中去。當(dāng)用戶開發(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。它可以作為開發(fā)片 ROM單片機(jī)的代用芯片，開發(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） 。此類單片機(jī)應(yīng)用最為廣泛。3 片無 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 / 看門狗復(fù)位輸入； SO：

29、串行輸出； WP：寫保護(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是看門狗定時(shí)時(shí)間設(shè)置位； BL1、BL0 是存儲(chǔ)單元寫保護(hù)區(qū)設(shè)置位； WEL 是只讀標(biāo)志， 1 表明寫使能開關(guān)打開； WIP 也是只讀標(biāo)志， 1 代表芯片部正處于寫周期。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， 用戶可以搭建編 程電路，對(duì)芯片 VTRIP 電壓進(jìn)行微調(diào)。3）看門狗定時(shí)器。 芯片部狀態(tài)寄存器的 WD1、WD0是看門狗定時(shí)設(shè)置位，通過狀態(tài)寄存器寫指令 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 萬次可靠寫，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。包括： WP寫保護(hù)引腳， 當(dāng)引腳被拉低時(shí)，部存儲(chǔ)單元 狀態(tài)寄存器都禁止寫入；存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懕Ｗo(hù)模式，通過對(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)行寫保護(hù)； 在進(jìn)行任何寫操作前都必須打開寫使能開關(guān)， 而且 在上電初始化寫操作完成時(shí)，寫使能開關(guān)自動(dòng)關(guān)閉。顯然，在幾方面的保護(hù)之下， 產(chǎn)生誤寫 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 4 根口線 CS、 SCK、SI 和 SO進(jìn)行同步串行通信來完成的。 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是寫使能開關(guān)的開 / 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 寫指針的工作方式完全不同， 讀指針的全部 8 位用來計(jì)數(shù)， 0FFH溢出后變成 00H；寫指針只 用最低兩位計(jì)數(shù)， XXXXXX11B溢出后變成 XXXX XX00B，所以連續(xù)寫的實(shí)際結(jié)果是在 4 個(gè)單 元中反復(fù)寫入。另外，由于 E2PROM的寫入時(shí)間長(zhǎng)，所以在連續(xù)兩條寫指令之間應(yīng)讀取WIP狀態(tài)，只有部寫周期結(jié)束時(shí)才可輸入下一條寫指令。AT89C2051部沒有 SPI 接口硬件， 因此本系統(tǒng)利用了單片機(jī)的 4 根口線和軟件模擬讀寫 時(shí)序的方式與 X25045 通信。5045與 2051 連接圖的寫入時(shí)間長(zhǎng)， 所以在連續(xù)兩條寫指令之間應(yīng)讀取 WIP 狀態(tài)，只有部寫周期結(jié)束時(shí)才可

34、輸入下一條寫指令。AT89C2051部沒有 SPI 接口硬件， 因此本系統(tǒng)利用了單片機(jī)的 4 根口線和軟件模擬讀寫 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 專用集成電路簡(jiǎn)介為了使指針準(zhǔn)確地指示出瞬時(shí)車速 , 需要一套電子電路。將霍爾速度傳感器送來的方波 信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)線圈 N1 和 N2 的電波信號(hào) , 使合成磁場(chǎng) H 與水平線夾角能根據(jù) 車速變化按線性規(guī)律改變 , 以便指針均勻、準(zhǔn)確

36、地指示車速。我們選用 LM1819 專用集成電 路實(shí)現(xiàn)上述功能。 LM1819 是專門為驅(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開關(guān)晶 體管實(shí)現(xiàn) ,其具體過程如圖 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開關(guān)晶體管導(dǎo)通 ,V9 輸出低電平

39、;V10 為低電平時(shí) , 開關(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的反映車速的方波 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)車速里程表中 , 選用 LM1819 專用集成電路驅(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、器送來的方波信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)線圈 N1 和 N2 的電流信號(hào) , 使合 成磁場(chǎng) H與水平線夾角能根據(jù)車速變化按線性規(guī)律改變, 以便指針均勻、 準(zhǔn)確地指示車速。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

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。 近年來傳感 器的應(yīng)用日益擴(kuò)大，地位也越來越重要。磁敏式傳感器按其結(jié)構(gòu)可分為體型和結(jié)型兩大類。 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 作無接觸式開關(guān)等。霍爾傳感器是利用霍爾效應(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， 開發(fā)了多種霍爾元件。 我國(guó)從 70年代開始研究霍爾元件， 經(jīng)過 20 余年的研究和 開發(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)磁型和開關(guān)式的霍爾元件。 由于霍爾傳感器具有靈敏度高， 線性度好，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€圈中放置一軟磁可旋轉(zhuǎn)） 這樣可以改變線圈的磁通的變化，從而在線圈中產(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?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 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 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 定義焊接板類型（設(shè)置） setup-toggbe layers 打開和關(guān)閉層 默認(rèn)當(dāng)前的線寬， 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（選用手動(dòng)布線）用 place-track用鼠標(biāo)左鍵定義起點(diǎn)， 左鍵確認(rèn)， 用小鍵盤的星 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)束語基于單片機(jī)的電子式轉(zhuǎn)速里程表的設(shè)計(jì)經(jīng)過了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)等多方面的書籍， 在老師的幫助下學(xué)到 了許多沒有學(xué)過的知識(shí)，并且把四年來所學(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?？偨Y(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。 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)化專業(yè)的學(xué)生， 由于本專業(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)過程中需要用一些不曾學(xué)過的東西時(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)自己見識(shí)，補(bǔ)充最新的專 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?？?/p>

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;打描開始時(shí)開T

54、O中斷IEl=1:開外部中斷1IT1=1;邊沿觸發(fā)TRO=1;開TO屮晰EA=1:開總中斷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