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AbstractVehicleodometerisappliedineachkindofmotorcycleextensively,althoughthetraditionalmachinetypeodometerstableandcredible,butthefunctionofitissingleandbeeasilywornaway.Alongwiththetechnicalfastfiercelydevelopinelectronics,theelectronicvehiclecanbeappliedextensively.Recently,alotofcarappearanceshavealreadyusedtheelectronicvehicleodometer,thisgraduationthesisintroduceakindofintelligenceelectronicvehicleodometer,whichisbasedonaSingle-ChipMicrocomputersystem.Theelectronics'typevehicleodometerisakindofnumericaltypeappearance,whichmainlyconstitutewithtwoparts,thatisvehiclespeedmeterandodometer,itadoptsthelightsensorthatthesensorhasnocontactmeasure.Itnotonlycanshowthetotalmileagethatvehicledrive,butalsocanshowthestagemileageofaperiodoftime.Moreover,It’scanshowthecarspeed,andtherealizationexceedthespeedlimittoreportandsoon.Italsohastheabilityofstrongerlydevelopagain.Thewayofthisvehicleodometercarryoutisasfollows:throughtheinstalledmeasureplateintheautomobileshaft,usethelightsensortomeasuretherotationalspeedinformation.Underthepulseappearance,itmakethevarietyrotationalspeedchangetothevarietyofthelightflux,afterthatthevarietyofthelightfluxconverttoelectricityquantity.Thenthroughthelightelectricityconvertcomponent,wecanmakethepulsesignalinputtotheSingle-ChipMicrocomputerbythefrequencymeasurecircuit.Thenintermsofthefunctionrelationshipofelectricityquantityandrotationalspeed,wecanrealizethemeasureofrotationalspeed,aftercalculatebytheSingle-ChipMicrocompute,wecanobtaintheinformationofmileageandvehiclespeed.Moreover,ThismileageandvehiclespeedinformationcanbedisplayedbytheLEDmonitor.Andthemileagenumeraloftheelectronics'vehicleodometeraccumulationissavinginEEPROM，whichisnoteasilylost,thedataalsocankeepunderthenoelectricappearance.Keyword：AT89S51Single-ChipMicrocomputer；Odometer；Lightsensor；LED；Memory目录引言………………………………………………………………………11总体设计……………………………………………………………………22系统设计可行性分析…………………………………………………22.1总体设计分析……………………………………………………………………22.2硬件模块…………………………………………………………………………32.3软件模块…………………………………………………………………………63硬件单元电路设计……………………………………………………………………73.1传感器的设计……………………………………………………………………73.2单片机与光电传感器的接口设计………………………………………………113.3单片机与外部存储器的接口设计………………………………………………133.4单片机与超速报警电路的接口设计……………………………………………133.5单片机与键盘和7段显示器的接口设计………………………………………134软件设计……………………………………………………………………144.1脉冲测量部分……………………………………………………………………164.2键盘输入部分……………………………………………………………………174.3数据处理部分……………………………………………………………………184.4存储器部分………………………………………………………………………214.5超速报警部分……………………………………………………………………244.6显示部分…………………………………………………………………………255系统调试……………………………………………………………………275.1硬件单元电路调试………………………………………………………………275.2软件程序调试……………………………………………………………………295.3整体调试…………………………………………………………………………326系统使用说明……………………………………………………………………327系统功能的扩展……………………………………………………………………338结论…………………………………………………………………………………33谢辞…………………………………………………………………………………35参考文献…………………………………………………………………………………36附录…………………………………………………………………………………………37引言我国汽车工业走过了五十年的历程,与国际发达国家汽车工业相比,电子技术水平相对比较落后,提高国产汽车的电子技术水平,增加汽车电子装备的数量,促进汽车电子化是夺取未来汽车市场的关键,提高我国的汽车电子技术已势在必行。随着中国的复关,国外汽车零部件厂商也大举进入中国参与竞争。电子式仪表及新型传感器是各类车型汽车的首选配套产品，通用性好，市场前景广阔。目前国外汽车车速里程表已广泛采用电子式机芯结构，而国内汽车仪表一直是机械式车速里程表的天下，少数采用动圈式电子仪表，通过大量市场调研，我们清楚地看到进入20世纪以来汽车工业迅速发展，而电子产品则是汽车提高技术含量的晴雨表。国外电子产品占整车成本的30%，然而我国汽车行业起步较晚，技术十分落后，电子产品仅占整车成本的5%。例如国外汽车早已装配电子式仪表，而我国汽车仍在应用传统的机械仪表，可靠性很差。目前汽车仪表控制电子化是一种发展趋势，由先进的传感器与显示装置构成的电子仪表已开始全面取代传统的机电式仪表，成为现代汽车的明显标志。一般汽车的常规仪表有车速里程表、转速表、机油压力表、水温表、燃油表、充电表等。仪表板中最常用的是车速里程表，目前很多轿车仪表已经使用电子车速表，它通过变速器上的速度传感器获取信号，通过脉冲频率的变化使指针偏转或者显示数字。随着汽车电子半导体技术的发展，多功能、高精度、高灵敏度、读数直观的电子数字显示及图像显示的仪表已不断应用于汽车。汽车仪表的功能已不仅仅是单纯的显示，而是通过对汽车各部件参数的监测和计算机处理相配套，从而达到控制汽车各种运行工况的目的。因而电子式里程表的广泛应用将会很大的提高中国的汽车电子技术水平。本作品正是顺应了汽车电子发展的趋势，利用安装在汽车转轴上的测量盘，由光电传感器输出采样脉冲，采取单片机控制，用一个六位LED数码管和一个四位LED数码管作为显示设备，从而得出里程、车速的信息。在里程信息的存储功能上，采用了新型轿车中广泛使用的串行EEPROM芯片24C16。当电源正常供电时给电容器充电，电源掉电时，利用电容器电流将单片机中的数据写入EEPROM中。本作品廉价且功能较强，使用方便，实用价值较高，极容易得到推广。本作品经过实验，完全能达到设计要求，显示的车速、里程和原车机械里程表的显示值误差小于1%，报警值非常准确。由于采用的芯片都是广泛使用的通用芯片，成本较低，制作元器件和印刷电路板成本不过七八十元，如果批量生产，成本更低。而且该电子式里程表体积小，功耗低，功能多，稳定可靠，性价比高，在很多领域都能得到广泛的应用，具有较高的经济价值。1总体设计该电子式里程表以AT89S51单片机为核心，由系统输入、单片机部分和系统输出组成。其主要模块有报警装置、键盘输入、光电传感器、显示、单片机以及EEPROM存储器。其系统组成框图如图1.1所示。图1.1系统组成框图单片机控制模块是该作品的重要组成部分。为了提高单片机的使用效率，以及可以实现在线编程，而采用了AT89C51单片机的升级产品AT89S51单片机。为保证数据的安全可靠保存并减少作品的成本，以及使系统的结构简单，在里程信息的存储功能上，没有采用常用的并行EEPROM存储器，而采用了新型轿车中广泛使用的串行EEPROM芯片24C16。当电源正常供电时给电容器充电，电源掉电时，利用电容器电流将单片机中的数据写入EEPROM中。超速报警部分本作品采用了简单的软件设计，由程序产生，铃声是为了达到提示的目的，因此，选用了一个简单的蜂鸣器，通过软件定时产生的嘀嘀声作为提示音，并且接一个红色的发光二极管，使报警效果更加理想。在车速里程显示方面，本作品采用了常用的6位共阳极LED显示器，通过按键的转换以及对单片机的软件编程，可在一个6位共阳极LED显示器中实现系统总里程和单班里程的显示，而车速则通过另一个4位的共阳极LED显示器实时显示。而本系统的车速脉冲采样部分，采用了非接触式的高灵敏度光电传感器，它有利于提高脉冲测量的精度，并提高了系统的可靠性，应用时将测量盘固