智能测速计的设计与实现

智能测速计的设计与实现

摘要：测速装置在汽车行驶及机车控制系统中占有非常重要的地位，对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。由于机械式里程表的缺点，使得基于非接触式转速传感器的电子式转速里程表得以迅速发展。本文介绍了一种基于单片机的电子式转速里程表实现方案。系统以AT89S52单片机为中心，应用霍尔传感器通过测量磁场强度，来得到稳定的脉冲方波信号，实现转速的测量。随着科学技术的不断发展，在工业的很多领域对测试系统速度和精度方面的要求也与日俱增，该方法更有实用价值。

关键词：速度里程测量；AT89S52；E2PROM

；霍尔传感器

引言

在工程实践中，经常会遇到汽车测速中应用霍尔元件等作为检测元件，得到的信号是脉冲信号。要测速，首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速方法，即将转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。传统的汽车里程表的功能有两个，一是用指针指示汽车行驶的瞬时车速，二是用机械计数器记录汽车行驶的累计里程。数字式转速计电路以单片机为主，性能优越，使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。我国从70年代开始研究霍尔器件，经过20余年的研究和开发，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040、A44E等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路(OC)门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。

一、主要任务

本设计中测量速度及里程数的功能是最基本的功能，本设计采用方案是以AT89S52单片机为控制核心，用霍尔集成传感器(也称速度传感器)作为测量机车速的检测元件，经过单片机数据处理。显示功能是用四个共阴极8段数码管显示车的里程或速度，用1个开关用于切换确定显示的方式，当开关闭合时，显示速度;打开时显示里程。超速信响报警提醒功能是通过在软件程序中设定一个速度数值，当车的行驶速度超过设定的默认数值时，喇叭发出报警音，同时一个LED灯闪烁提醒超速以减慢速度，保证行驶安全。设置轮圈大小功能是通过4个按键分别用于设置4个不同周长轮圈的大小，当4个按键都没合上时，说明轮圈周长设置出错，从单片机的11引脚输出一个周期为0、5秒的方波信号，用作发光管的闪烁及信响器提醒。里程数据自动记忆功能是用美国ATMEL公司生产的低功耗CMOS串行E2PROM存储器24C01来实现里程数据在掉电时的掉电保存。

二、系统概述

1、系统组成

系统硬件由AT89S52单片机、霍尔传感器A44E、LED显示电路、串口数据存储电路和分频器TC4024组成。系统硬件框图如图所示。

2、硬件系统电路图

3、系统工作原理

该设计能实时地将所测的速度显示出来，同时也能够累计显示总里程数。该速度里程表能将霍尔传感器输入到单片机的脉冲信号的宽度(霍尔传感器将车速转变成相应宽度的脉冲信号)实时地测量出来，然后通过单片机计算出速度和里程，再将所得的数据存储到串口数据存储器，并由LED显示模块实时显示出所测速度。本设计用一个按键开关来控制显示速度或里程。单片机利用定时器T0的控制功能测出输入信号的周期后，再利用单片机的算术运算功能将周期转换成速度，同时每秒钟进行一次里程累计，从而计算出总里程。最后将得出的速度、里程值存储在E2PROM中，并根据按键开关的选择情况来切换显示速度或里程。为了方便计算要显示数据值的段码，可再将其转换成压缩的BCD码，然后通过查表将要显示的数据值中每一位的压缩BCD码转换成8段码送到显示缓冲区，最后经串口送至LED显示模块以显示所测的速度或里程。

三、软件设计

整个系统由初始化模块，频率测量模块，速度/里程计算模块，数据转BCD码模块，速度显示模块，里程显示模块，数据存储/读取模块，定时器中断服务模块以及其他功能模块组成。上电后，首先进入系统初始化模块，此后系统软件将开始运行，以实时地将所测数值显示在LED显示模块上。通过单片机的设置可使INT0引脚能够对内部定时器T0的工作进行控制，这样能精确地测出加到INT0引脚的正脉冲宽度(即测出脉冲信号的周期);速度显示部分采用LED显示模块，所得的数据采用I2C总线，并通过E2PROM来存储。系统软件包括单片机和液晶模块的初始化模块、周期测量模块、速度里程计算模块、数据存储模块、速度和里程显示数据转BCD码模块、显示数据消多余零模块、数据显示模块以及实时中断服务模块等。