一种速度里程测量显示系统的设计

一种速度里程测量显示系统的设计
陈杰; 何建强; 王边弛
【期刊名称】《《无线互联科技》》
【年(卷),期】2019(016)003
【总页数】3页(P74-75,133)
【关键词】测量; STC89C52; LCD显示
【作者】陈杰; 何建强; 王边弛
【作者单位】商洛学院电子信息与电气工程学院陕西商洛 726000
【正文语种】中文
随着国内电子信息水平大幅度提高，尤其是计算机技术在仪表发展中的大规模实用和普及，仪表逐渐走出了电气式仪表传统的落后模式，正逐渐向智能化和数字化的高端方向发展。

就速度和里程表来说，多数速度里程表都是机械的，比较落后，但使用中故障率高，不便维修，看起来也不够方便、大气和美观[1-2]。

基于单片机所研究的速度里程表正是伴随着现代电子发展的大趋势，它用单片机作为核心，用霍尔传感器检测速度里程，然后将从传感器上获得电子信号经过单片机处理后把数据显示给使用者[3]。

它不但可显示车辆行驶的里程，也可显示速度，同时也能存储数据。

它使用的芯片都是通用的普通芯片，成本低，所以速度里程测量显示系统具有很强的发展前景[4]。

因此，用LCD液晶显示直接显示出速度里程的数值，并且当速度超过设定的最大速度值时，就发出声音提示减速语音，这种显示系统可方
便用户来处理自行车行驶过程中的各种突发事件，增加行驶的安全性和可靠性。

1 系统基本原理
本文以ST89C52单片机为核心，在周长为L的轮圈上安上1个磁铁。

轮子在转动一圈时，霍尔传感器就会采集到一个脉冲信号，将该信号送入单片机，给单片机提供一次中断。

单片机每获得一次中断则代表车轮转动一圈，因此，车辆的里程数=中断数n×轮圈的周长L。

同时单片机通过计算车轮的周长，就可以计算出即时速度。

最后通过LCD显示出来。

同时可在程序中设定车轮最高时速，如果测量得到的瞬时速度高于设定的最高时速，系统则发出报警信号。

利用单片机内部定时器/计数器对所获得的脉冲信号进行计数，并通过计算得到相应里程数、速度。

式中：V代表车速；N代表转速；d代表车轮直径。

式中：S代表路程；n代表圈数；L代表车轮周长。

2 系统总体设计
系统利用霍尔传感器产生速度里程数的脉冲信号，通过单片机自身携带的计数器T1对霍尔传感器脉冲信号进行统计，对所得到的数据进行处理，然后用LCD显示里程总数和速度[5]。

该系统具有速度、里程测量与显示功能，硬件设计包含复位电路、时钟电路、外部测量电路和LCD显示电路四部分。

系统结构如图1所示。

图1 系统结构
2.1 显示模块
此系统中，选用了LED1602显示屏，组成了本系统的LED测速显示模块。

模块共有1个LED1602显示屏，有16个引脚，它的VCC和GND引脚对应接在单片机的VCC和GND上。

VL经电位器接地，RS，R/W，E引脚对应接在单片机的
P2.7，P2.6，P2.5上，D0-D7引脚对应接在单片机的P0.0-P0.7上，BLA经电容GND，BLB接GND。

此模块与霍尔传感器测速模块共同作用，可将测得的实际速度显示在LCD1602显示屏上[6]。

显示电路如图2所示。

2.2 霍尔传感器的测量模块设计
该系统选用3144A开关型的霍尔传感器。

3144A开关型的霍尔传感器一共有3个引脚，分别为DO，GND，VCC，对应接在单片机的p3.2，GND和VCC引脚上，此模块与LCD1602测速显示模块共同作用，可以测得电机转速脉冲，并通过单片机的处理和运算得到电机的转速[7]。

电路如图3所示。

3 系统软件设计
接通电源，液晶模块进行初始化，车轮开始转动，产生电势，让定时器发生中断，检测到中断时间，然后计算速度和里程，单片机计算车轮的速度，和报警速度进行对比，看是否超速，如果超速，将超速信号发送给蜂鸣器，蜂鸣器发出警报声提示减速。

子程序使用LCD动态扫描显示方式。

先将单片机的P2.2口连接使能端口E，然后将单片机的P2.0口连接数据/命令选择端RS，P0口连接数据端的D0～D7口，然后将要显示的数字的值发送到P0口[8]。

然后调用延时信号，接着将P2.2
口置0，P2.0口置1，写指令，再接着将P2.2口置1，P2.0口置1，写数据，直
到要显示的数字全部显示在液晶上为止。

图2 LCD1602液晶显示电路
4 安装调试与测试
速度里程测量显示系统的测试是整个设计中很重要的因素，因为系统设计本身对稳定性要求高，抗干扰力强，如果在设计中存在一些问题，是能够通过测试来发现的，并对系统的错误进行处理改正，在多次的检测中使问题暴露出来，然后改正，让设计更加完美和全面。

测试1
转速4.5 r/s，将直径设置成0.6 m，速度显示是31 km/h，手机计时时间是30 s （0.008 h），路程=时间×速度，路程=0.008×31=0.248 km，屏幕显示的路程
是0.248 km。

测试2
转速4.5 r/s，将直径设置成1 m，速度显示51 km/h，用手机计时时间是61 s （0.016 h），路程=时间×速度，路程=0.016×51=0.85 km，屏幕显示路程是0.868 km。

表1所示为测试数据表，通过两次测试和实际值对比，可以看出该系统测量虽有
误差，但是均在合理范围之内，证明了测量系统的可行性。

表1 测试数据项目计算值实测值车轮直径速度 30.52 km 31 km/h 0.006 km速度 50.87 km 51 km/h 0.01 km里程 0.248 km 0.248 km 0.006 km里程 0.85 km 0.868 km 0.001 km
5 结语
本文以STC89C52单片机作为核心，利用霍尔传感器实现对里程/速度的准确测量，设计了一种速度里程测量显示系统的设计，详细介绍速度里程表的硬件电路设计。

硬件部分利用霍尔传感器将车轮每转一圈的脉冲信号传输给单片机系统，然后单片机系统将信号进行处理，最后传输给LCD显示屏进行显示。

软件程序部分是采用
C语言进行编程，采用的是模块化的设计思想。

通过验证过测试，该系统稳定、可靠，具有极大的使用价值。

图3 霍尔传感器测量模块
[参考文献]
【相关文献】
[1]齐龙妹，马戎，李岁劳，等.霍尔式磁电里程仪系统设计[J].机械与电子，2014（1）：25-28.
[2]张泽宇.单片机复位电路设计与研究[J].电子技术与软件工程，2013（22）：138-139.
[3]游晓容，徐东.单片机在汽车速度、加速度测量系统中的硬软件设计[J].科技信息，2010（7）：58.
[4]黄俊.基于霍尔传感器的电动小车测速监测系统的研究与设计[J].电子设计工程，2018（4）：99-103.
[5]程阳.基于AT89S51电动车里程/速度计的实现[J].无线互联科技，2014（6）：189.
[6]VERHEUL J，CLANSEY A C，LAKE M J.Adjustments with running speed reveal neuromuscular adaptations during landing associated with high mileage running training[J].Journal of Applied Physiology，2017（3）：23-26.
[7]杨阳.自行车速度里程表的设计[J].信息通信，2015（3）：58-59.
[8]徐丽萍.基于AT89S51单片机自行车里程/速度计的设计[J].南京工业职业技术学院学报，2010（2）：28-29，41.。