陳杰 何建強(qiáng) 王邊弛

摘 要：為順應(yīng)智能化儀器儀表的發(fā)展，文章設(shè)計(jì)了一種速度里程測(cè)量顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，用霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確測(cè)量，通過(guò)1602LCD液晶顯示器顯示里程及速度的數(shù)值。文章詳細(xì)介紹速度里程表的硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)測(cè)量精度高于傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備，且便捷可靠，具有極大應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：測(cè)量；STC89C52；LCD顯示

隨著國(guó)內(nèi)電子信息水平大幅度提高，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)在儀表發(fā)展中的大規(guī)模實(shí)用和普及，儀表逐漸走出了電氣式儀表傳統(tǒng)的落后模式，正逐漸向智能化和數(shù)字化的高端方向發(fā)展。就速度和里程表來(lái)說(shuō)，多數(shù)速度里程表都是機(jī)械的，比較落后，但使用中故障率高，不便維修，看起來(lái)也不夠方便、大氣和美觀[1-2]?；趩纹瑱C(jī)所研究的速度里程表正是伴隨著現(xiàn)代電子發(fā)展的大趨勢(shì)，它用單片機(jī)作為核心，用霍爾傳感器檢測(cè)速度里程，然后將從傳感器上獲得電子信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后把數(shù)據(jù)顯示給使用者[3]。它不但可顯示車輛行駛的里程，也可顯示速度，同時(shí)也能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。它使用的芯片都是通用的普通芯片，成本低，所以速度里程測(cè)量顯示系統(tǒng)具有很強(qiáng)的發(fā)展前景[4]。因此，用LCD液晶顯示直接顯示出速度里程的數(shù)值，并且當(dāng)速度超過(guò)設(shè)定的最大速度值時(shí)，就發(fā)出聲音提示減速語(yǔ)音，這種顯示系統(tǒng)可方便用戶來(lái)處理自行車行駛過(guò)程中的各種突發(fā)事件，增加行駛的安全性和可靠性。

1 系統(tǒng)基本原理

本文以ST89C52單片機(jī)為核心，在周長(zhǎng)為L(zhǎng)的輪圈上安上1個(gè)磁鐵。輪子在轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，霍爾傳感器就會(huì)采集到一個(gè)脈沖信號(hào)，將該信號(hào)送入單片機(jī)，給單片機(jī)提供一次中斷。單片機(jī)每獲得一次中斷則代表車輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，因此，車輛的里程數(shù)=中斷數(shù)n×輪圈的周長(zhǎng)L。同時(shí)單片機(jī)通過(guò)計(jì)算車輪的周長(zhǎng)，就可以計(jì)算出即時(shí)速度。最后通過(guò)LCD顯示出來(lái)。同時(shí)可在程序中設(shè)定車輪最高時(shí)速，如果測(cè)量得到的瞬時(shí)速度高于設(shè)定的最高時(shí)速，系統(tǒng)則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器對(duì)所獲得的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并通過(guò)計(jì)算得到相應(yīng)里程數(shù)、速度。

2.1 顯示模塊

此系統(tǒng)中，選用了LED1602顯示屏，組成了本系統(tǒng)的LED測(cè)速顯示模塊。模塊共有1個(gè)LED1602顯示屏，有16個(gè)引腳，它的VCC和GND引腳對(duì)應(yīng)接在單片機(jī)的VCC和GND上。VL經(jīng)電位器接地，RS，R/W，E引腳對(duì)應(yīng)接在單片機(jī)的P2.7，P2.6，P2.5上，D0-D7引腳對(duì)應(yīng)接在單片機(jī)的P0.0-P0.7上，BLA經(jīng)電容GND，BLB接GND。此模塊與霍爾傳感器測(cè)速模塊共同作用，可將測(cè)得的實(shí)際速度顯示在LCD1602顯示屏上[6]。顯示電路如圖2所示。

2.2 霍爾傳感器的測(cè)量模塊設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)選用3144A開(kāi)關(guān)型的霍爾傳感器。3144A開(kāi)關(guān)型的霍爾傳感器一共有3個(gè)引腳，分別為DO，GND，VCC，對(duì)應(yīng)接在單片機(jī)的p3.2，GND和VCC引腳上，此模塊與LCD1602測(cè)速顯示模塊共同作用，可以測(cè)得電機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖，并通過(guò)單片機(jī)的處理和運(yùn)算得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速[7]。電路如圖3所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

接通電源，液晶模塊進(jìn)行初始化，車輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生電勢(shì)，讓定時(shí)器發(fā)生中斷，檢測(cè)到中斷時(shí)間，然后計(jì)算速度和里程，單片機(jī)計(jì)算車輪的速度，和報(bào)警速度進(jìn)行對(duì)比，看是否超速，如果超速，將超速信號(hào)發(fā)送給蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲提示減速。子程序使用LCD動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。先將單片機(jī)的P2.2口連接使能端口E，然后將單片機(jī)的P2.0口連接數(shù)據(jù)/命令選擇端RS，P0口連接數(shù)據(jù)端的D0～D7口，然后將要顯示的數(shù)字的值發(fā)送到P0口[8]。然后調(diào)用延時(shí)信號(hào)，接著將P2.2口置0，P2.0口置1，寫指令，再接著將P2.2口置1，P2.0口置1，寫數(shù)據(jù)，直到要顯示的數(shù)字全部顯示在液晶上為止。

4 安裝調(diào)試與測(cè)試

速度里程測(cè)量顯示系統(tǒng)的測(cè)試是整個(gè)設(shè)計(jì)中很重要的因素，因?yàn)橄到y(tǒng)設(shè)計(jì)本身對(duì)穩(wěn)定性要求高，抗干擾力強(qiáng)，如果在設(shè)計(jì)中存在一些問(wèn)題，是能夠通過(guò)測(cè)試來(lái)發(fā)現(xiàn)的，并對(duì)系統(tǒng)的錯(cuò)誤進(jìn)行處理改正，在多次的檢測(cè)中使問(wèn)題暴露出來(lái)，然后改正，讓設(shè)計(jì)更加完美和全面。

測(cè)試1

轉(zhuǎn)速4.5 r/s，將直徑設(shè)置成0.6 m，速度顯示是31 km/h，手機(jī)計(jì)時(shí)時(shí)間是30 s（0.008 h），路程=時(shí)間×速度，路程=0.008×31=0.248 km，屏幕顯示的路程是0.248 km。

測(cè)試2

轉(zhuǎn)速4.5 r/s，將直徑設(shè)置成1 m，速度顯示51 km/h，用手機(jī)計(jì)時(shí)時(shí)間是61 s（0.016 h），路程=時(shí)間×速度，路程=0.016×51=0.85 km，屏幕顯示路程是0.868 km。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以STC89C52單片機(jī)作為核心，利用霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)里程/速度的準(zhǔn)確測(cè)量，設(shè)計(jì)了一種速度里程測(cè)量顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹速度里程表的硬件電路設(shè)計(jì)。硬件部分利用霍爾傳感器將車輪每轉(zhuǎn)一圈的脈沖信號(hào)傳輸給單片機(jī)系統(tǒng)，然后單片機(jī)系統(tǒng)將信號(hào)進(jìn)行處理，最后傳輸給LCD顯示屏進(jìn)行顯示。軟件程序部分是采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，采用的是模塊化的設(shè)計(jì)思想。通過(guò)驗(yàn)證過(guò)測(cè)試，該系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，具有極大的使用價(jià)值。