电子车速里程表单片机控制电路设计

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一
其 中 ｚ 为指针 偏 转角 ，单 位 为度 ；Ｋ 为转角 常 数 ，单 位 为度 ， ／ ；Ｖ １是输入 电压 ，单位 为 Ｖ ｖ ｉ ３ ． 。 每个 线 圈的磁场 强度 矢 量之和 必 须跟 随偏 转角 。考 虑到 转 轴组件 总 是指 向 Ｈ ｉ ｅ Ｈ ｏ ｉ ｅ这两 个 正交矢 量之 和 的方 向 ， ｓｎ 和 ｃ ｓｎ 则其方 向可 由下式 求得 ：
ａｔｒａ ｉｇ ｓ ｓ ｒ ｍ ｈｅ ｓｅ ｌ ｒ ． ｒｈ ｒ ｒ ． ｒｅ ｄｅｏ ａｉｎ ａ ｅａｄａｉ ｎ ｗｉ ｒｓ ｆｔ ｅｆｅ ｂ ｅ ｓ ａｔｉ ｏ ｏ ｇＯｎ ｔ ｌ ｎ ｔｎ ￣ｅｓ ｆｏ ｔ ｔｅｗｉｅＦｕ ｔｅ ｍｏ ｅ１ ｇ ｆ ｒ ｔ ｎｄ ｒｔｒ ｔｏ ｌ ａ ｉｅ ｉ ｘ ｌ ｈ ｆ ｓ ｔｏ ｌｎ ． ｈｅ ｅ ａ ｍ ｏ ｈ ｌ ｉ ｄ ｆ ｔ ｂ ｖ ｅｅ ｔｅ， ｉ ａ ｅ ｒｐｏ ｅ ｗ ｉ ｄ ｏ ｐ ｅ ｏｍｅｅ ａ ａ ｅ Ｉｓｎｇ ｅｃ ｉ ｉｒ ｃ ｍｐｕｅ ． ｅｅ ｓｏｆｈｅａ ｏ ｅｄ ｆｃｓ ｔ ｓｐ ｐ ｒｐｏ ｓ ｓａｎｅ ｋ ｎ ｆ ｅ ｄ ｃ ｔ ｈ ｓ ｔｒｔ ｔｉ ｂ ｓ ｄＯ３ ｉ ｌ—ｈ ｐｍ ｃｏ ｏ ｈ ｓ ｔｒ
计 算机 光盘 软 件 与应用
软件 设 计 开 发 Ｃ ｍ ｕ ｅ Ｄ Ｓ ｆ ｗ ｒ ｎ ｐ ｌｃ ｔ ｏ ｓ ｏ ｐ ｔ ｒ Ｃ ｏ ｔａ ｅａ ｄＡ ｐ ｉａ ｉ ｎ ２ １ 第 ｌ 期 ０ ０年 ５
电子车速里程表单 片机控制 电路设计
李永建 。葛友华 ，崔 治 （ 盐城工学 院机械工程学 院，江苏盐城 ２ ４０ ） ２０２
与创 新，０ ３２ ２ ０ ，
【】 玉 琳 ， 强 ． 进 电 机 的 速 度 调 节 方 法 … ． 机 与 控 制 应 ３王 王 步 电
用 ，０ ６３ ， ２ ０ ，３ １
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１ ０．— ２ ． —
Ｋｅ ｗｏｒ ｓ Ｅｌ ｃ ｒ ｎ ｃ ｓ ｅ ｍ ｅ ｅ ； ｎ ｇｌ — ｈ ｐ ｍ ｉ ｒ ｃ ｍｐｕ ｅ ｙ ｄ ： ｅ ｔ ｏ ｉ ｐｅ ｄｏ ｔ ｒ Ｓｉ ｅ ｃ ｉ ｃ ｏ ｏ ｔｒ
。 ‘ 幸 霍尔 传感器 发 出的脉冲信 号经过整 形可分 成两路 ， 一路送 到单 片机 的 Ｉ Ｔ 端 用于累 计里程 计数 ， Ｎ０ 另一路送 到 Ｌ Ｉ １ 驱动器 的转 Ｍ８ ９ 速 信 号输 入端 （ ０脚 ） １ ，然后 由驱动 电路根据 输入信 号的频 率在 ２ 脚和 ｌ ２脚输 出相应 的正弦和 余弦驱 动信号 ，十字线 圈产生 的磁场 共 同作用 于磁铁 可使转轴 组件偏 转相应 的角度 。但调整 时要注意 ， 电容 ｃ ３的大小会 改变表 针偏转 的平滑性 ，ｃ 越 大 ，平 滑性越好 ， ３ 但 同时时 间迟滞 也会加大 ，而 ｃ 过小会 使表针 抖动 ；ｃ ３ ４可用于调 整 电路 的线性和 滞后误差 ；Ｒ ４的值可 以改变表针 的指示 刻度点 。
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图 １ 电子 车速里 程表 设计 的 电路 原理 图 四 、 电子 车速 里程 表单 片机 控制 系统 总体 设计 通过 霍尔 型转 速传 感 器检 测汽 车的 转速 ，用 单片 机 Ａ ８Ｃ １ Ｔ ９ ５ 对霍 尔传 感器 的数据 进 行处 理并送 入 ＬＤ和 指针 型模 拟表 头进行 Ｃ 显示 和指 示 。霍尔 传感 器发 出的脉冲 信 号经 过整 形可 分成两 路 ， 路送 到 单片机 的 Ｉ Ｔ 端用 于 累计里 程计 数 ， Ｎ０ 另一 路送到 Ｌ １ １ Ｍ８９ 驱动 器 的转速 信 号输入 端 （ ０ 脚 ） １ ，然后 由驱动 电路 根据输 入信 号的频 率在 ２脚和 １ 脚 输 出相应 的正 弦和 余弦 驱动 信号 ， 字线 ２ 十 圈产 生 的磁 场共 同作用 于磁铁 可使 转轴 组件 偏转 相应 的角 度 。
Ａｂ ｔ ａ ｔＷ ｉ ｅｒ ｐｄ ｄ ｖ ｌｐｍｅ ｔｏ ｉｈ—ｐｅ ｄ ｍｏ ｅ ｕｏ ｏ ｉｅ ， ｅｔａ ｉ ｏ ａ ｐｅ ｄ ｍ ｅｅｓｗｉ ｅ ｉ ｅｄ ｖ ｈａｔａｅ ｓｒ ｃ ： ｔ ｔ ａ ｉ ｅ ｅｏ ｈｈ ｎ ｆｈｇ ｓ ｅ ｄ ｍ ａ ｔｍ ｂ ｌｓｔ ｄｔ ｎ ｌ ｈ ｒ ｉ ｓ ｅ ｏ ｔｒ ｔ ｆ ｘｂｌ ｒ ｅｓ ｆ ｒ ｈｌ ｉ
＝ ｒ ｔ ｎ ｎ ｓ ｎ ／ ｃ ｓ ｎ ａｅ ａ ｉｅＨ ｏ ｉｅ
并 由此可 以得 出：
＝ ｒ ｔ ｎ Ｓ ｎｚ／ ｏ ａ ｃ ａ ｉ ｃ ｓｚ ， ，
图 ２ 总 体结 构图
五、小 结
由上述 公 式可 见 ， Ｈ ｉｅ按 的 正弦 函数变 化 ， Ｈ ｏ ｉｅ 当 ｓｎ 而 ｃ ｓｎ 按 的余 弦 函数变 化时 ，所得 到 的总磁 场 强度 的方 向与 ｚ 角的方 ， 向相 同 ，由于转 轴 组件 与磁场 强 度矢 量和 的方 向相 同，因 此 ，指 针将始 终指 向 角 的方 向 。 三、 电路原理 图 图 ｌ 示是 一种汽 车 转速 里程 表的 电路 原理 图 。这是 一个 典 所 型 的单 片机 最 小应 用 系统 。单 片机 Ａ ８Ｃ １以其 低价 、低 功耗 、 Ｔ９５ 可靠 性高 和易 于编程 等特 点著称 ，该 芯片 的采 用 大大 提高 了系 统 的可靠 性 ，减 少了外 围 芯片数 ，可 实现 里程 累计 的掉 电存 储 。
里程 累计 实现 原理 车速 里程 表 的转速 是车 速 里程 表转 轴 （ 软轴 ）在 汽车 行驶 一 公里 时所 转过 的转 数 。基于 单 片机 的车速 里 程表 采用 霍 尔型 非接 触式 转速 传感 器 ，这种 车速 里 程表 转轴每 转 一 圈 ，霍 尔传 感器 将 感应 发出 ８个 脉冲 。现在 以速 比为 ｌ ６ ４的车型 为例 ， 车行 驶 ： ２ 汽 公里 ，则 霍 尔传感 器 发出 的脉冲 数共 为 ８ ２ ＝ ９ ２个 ，或 者 ×６ ４ ４ ９ 说 ，每 个脉 冲代 表 了 ｌ ４ ９ ／ ９ ２公里 的里 程 。车辆 开动 后 ，监制 传 感器对 车轮 的转 动进 行采 样 ， 脉冲 采样 信 号输入 到单 片机 引脚 ， 将 单片机 的定 时计 数器 Ｔ 工作 于计 数器 方式 ，累计脉 冲个 数 ， 据 ｌ 根 段 时 间内的 脉冲 个数 和车 轮 的大小 ，就 可 以 由单片机 计 算 出运 行 的速 度和 公里 数 ，并驱 动显 示器 进行 显 示。 转速 的计算 公式 ：ｖ ４ ９ ／ ６ Ｏ （ 代 表 霍尔传 感器 发 出的 ＝ ９ ２ ３０ ｆ 脉 冲信 号的频 率 ） 里 程数 的计算 公式 ：Ｓ ｘ ４ ９ ｘ代表 读 出的脉冲 数 ） ＝ ／ ９ ２（ 公式说 明 ： 汽车 行驶 一公 里发 出 ４ ９ ９ ２个脉冲 ， 假如 一 秒钟 发 出 １ ０ 个 脉冲 。那么 一小 时发 出 ３ ０ ０ ０ 脉冲 ，那 么转速 、里 ００ ６００ 个 程 数 的公式就 如上 式所 述 。 二 、车 速测量 及指 示 原理 车 速指 示可 采用双 线 圈汽 车转 速表 头 ，它 由空 气轴 表 芯和 驱 动 电路 组成 ， 空气轴表 芯 通常 由三 部分 组 成 ：磁铁 、与 转轴 相 连 的指针和 两个 互成 九十 度 的线 圈 。转轴 是表 芯 唯一 的可动 部件 ， 磁铁 的转 角总 是趋 向于 两 个线 圈 的磁场 强度 矢量 的合 成方 向，磁 场 强度 正 比于 加在 线 圈上 的 电压 ，因此 ，通 过 改变 电压 的极性 和 幅度 ，可 在理 论上 使转轴 组件 在 ０ ６ ￣３ ０度范 围内转 动 。显然 ， 只 要 能按 一定 的规律 驱动 两个 线 圈 ，就可 以 使指针 偏转 位置 与 输入 量 成线性 关系 ，即满足 下列 公式 ：
采用 单片机 控制 的 转速 里程 表设计 方 案后精 度 和显 示数据 量 大大 增 加 ，而且 工作可 靠 ，结构 简 单 ，性 价 比高 。 参考 文 献 ： 【】 ｌ陈隆 昌． 制 电机 【 ． ： 控 Ｍ】 西安 西安 电子科技 大学 出版社，００ ２ ０ 【】 ２陈爱 国， 丈玲 ． 步进 电机 升 降速 曲线的研 究【 ． 电产 品 开发 黄 Ｊ机 】
ｓｂｅｔ ｏｕ ｐｅｅ ｅ ｔ ｈ ｌ ｎ ｅ ．ｈ ｅ ｉｌ ｓ ａｔ ｓｅｓｌ ｂ ｏ ｅ ｏ ｕｉｇｉ ｉｈｓｅｄｒｖ ｌｔ ｎｄ ｅｔ ｅｒｓ ａ ｔ ｏ ｕｊｃ ｎ ｒｃｄ ｎｅ ｃ ａｌ ｇ ｓＴ ｅｆ ｘｂｅ ｈ ｆｉ ａｉ ｒｋｎ ｄ ｗｎｄ ｒ ｔ ｈｇ ｐｅ ｅｏｕｉ ｕ ｔ ｅ￣ ｉ ｓ ｆ ｔ ｄ ｅ ｌ ｙ ｎ ｓ ｏ ｏｈ ｎ
摘 要 ：现代 汽 车正 向 高速 化 方 向发展 ，随着 车速 的提 高 ，用软 轴驱动 的传 统 车速 里程 表受 到前 所 未有 的挑 战 。软 轴 在 高速旋 转 时 。由于 受钢 丝 交变应 力极 限的 限制 而容 易断裂 ，而且 软轴 布 置过 长 出现 形 变过 大或 运动 迟滞 等现 象 。针 对 以 上缺 陷 ，本文 设计基 于单 片机 的电子 式转 速里 程表 的 实现 方案 。 关键 词 ： 电子 车速 里程 表 ；单 片机 中图分 类号 ：Ｕ４３ １ ６． 文献 标识 码 ：Ａ ７ 文章 嫡号 ：１０ — ５ ９（ １） ５ ０２ — １ ０ ７ ９ ９ ２ （ １— １０ ０ Ｏ１