AT89S51单片机的车速里程表的设计+源程序(2)
一种以测量数据并及时显示的仪表作为汽车的衍生工具逐渐被人们所接受，它是用来显示汽车的累计行驶里程以及单程行驶里程的仪表，车主根据汽车所行驶的里程以及汽车使用时间判断出汽车的大概寿命年限，以此来衡量汽车的质量性能，由此决定此车是否还能继续安全使用。此课题的研究加深了我对数字仪表相关领域的认知。
1.2 研究现状
最早的机械式结构车速里程表，表中的磁钢驱动轴由软轴产生驱动，而由此所产生的磁场与该磁场在金属感应罩内产生的电流相互作用，而汽车行驶的速度由它们之间的相互作用力来指示。但是这种构造有很大的缺点，在高速旋转环境下钢丝的交表应力会对软轴的极限产生限制，使其很容易产生断裂，并且对于布置过长的软轴，它会出现形变过大、运动迟滞等问题，此外各种车型的软轴长度及弯曲度也会限制车速里程表安装的位置。为此此类的机械式仪表拥有寿命短，故障率高，精度不精确等缺点[1]。随着微处理器的快速崛起及普及，传统机械性仪表被这种以微处理器为核心的电子控制数字仪表所替代。由于单片机体积小，功耗低，控制功能强，扩展灵活，微型化等优点，使得这种以单片机控制的电子式车速里程表相交之前的仪表，具有成本低廉，故障率较低，使用寿命长，文修方便，精度更加精确等优点，逐渐被国内汽车行业广泛使用[2]。
2. 硬件设计
本系统将感应器采集的脉冲信号传送给AT89S51单片机处理，然后将处理后的数据显示在LED数码管上。通过软硬件结合实现用户所需功能。实现功能:
里程采集、计算速度和路程、存储历史里程数据、里程数据计满清零、显示及时速度。
所需硬件以及实现相应功能:
Signal Generator脉冲发生器：模拟霍尔传感器提供脉冲。
AT89S51：程序处理和控制中心。
74HC573驱动器：存储和锁存段选、位选数据。
RESPACK8八位排阻：将P0口拉成高电平。
7SEG-MPX8-CC-BLUE八位共阴极数码管：显示速度和路程数据。
本系统由采集电路，处理电路，显示电路组成。结构图如图1所示。
图1 电路结构图
2.1 传感器的选择
本设计选择霍尔感器作为感应模块，利用它测定车轮的圈数，将圈数转化为脉冲数传递给单片机，完成数据的采集。在仿真时利用Signal Generator脉冲发生器模拟霍尔传感器，利用矩形波触发脉冲向芯片外部中断提供脉冲。
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的磁场传感器，而霍尔效应是由霍尔在1879年于研究金属的单电机构时发现的。由于发现半导体和导电流体等也有相同效应，并且它们的霍尔效应强于金属很多，所以人们根据此类现象制造出种类繁多的霍尔元件，这些霍尔元件在工业的自动化、检测技术以及现代信息处理等方面都有广泛应用。由于在半导体材料性能的研究领域中霍尔效应是其基本方法，所以利用这种效应所测定的霍尔系数是半导体材料的导电类型、载流子浓度以及载流子迁移率等的判断重要参数。
在半导体薄片的两头通控制电流I，并在该薄片垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，在垂直于电流和磁场的方向产生电势差为UH的霍尔电压[3]。
将磁钢贴于圆盘一边，再在圆盘外缘附近固定一个霍尔传感器。圆盘转动的圈数就会转化为霍尔传感器的脉冲数。通过单片机计算脉冲频率能得出转速。本系统为了转速更加精确，于是在圆盘上贴八块磁钢，轮子转一圈霍尔传感器发送8个脉冲[4]。
2.2 单片机的选择
本设计的主要功能是对采集的数据进行累加、处理、显示，但是对储存方面要求不高，处理中需要大量的程序控制，故本设计采用单片机AT89S51来控制处理信号并显示数据。
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