基于单片机控制的车速里程表设计.pdf

第 2 9卷第 l 2期 V0 1 2 9 No 1 2 企 业技术开 发 T E CHN0L 0GI C AL DE VEL O P MENT OF E NT ER P RI S E 2 0 1 0年 6月 J u n e 2 0 1 0 基于单片机控制的车速里程表设计 毛彩菊 南京信息职业技术学院 江苏 南京 2 1 0 0 4 6 摘要 文章通过 对电源处理 电路 车速信号处理 电路 单片机外 围电路 自带 H T1 6 2 1的 L C D屏 电路 和步进 电机 控制 电路的设计 经单片机程序 的控制 实现 电子车速里程表的设计 主要是利 用 HT 1 6 2 1芯片来驱动 L C D显 示 屏 由 I O 口直接 驱动 步进 电机 用单片机控制来实现车速指示和里程 的 日计和 累计功 能 关键词 单片机控 制 车速里程表 步进 电机 L C D 显示 中图分类号 T H T 0 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 8 9 3 7 2 0 1 0 1 2 0 0 1 1 一 O 3 车速里程表是 汽车仪表 中的一个重要仪表 主要 指 示汽车 的行驶速度及显示 日记里程和 累计里程 在 汽车 行驶 中起着重要 的作用 甚至影响行驶的安全 在汽车零 部件 中属于 国家法定计 量产 品 最先 的车速里程表是机 械式结构 由软轴驱动车速里程表 中带有磁钢的驱 动轴 驱动轴旋转产生 的磁场与该磁场在金属感应 罩内所 产生 的电流相互 作用 而产生 的作用力 来指 示汽 车行驶 的速 度 驱动轴的蜗杆通过横 竖轴蜗轮的传动带动计数 器字 轮的转动 从而指示 出汽车行驶的里程 随着科学技术 的 进步 电子技术 的不断发展 交叉线圈式的车速里程表应 运而生 但 是 这种结构存在着 工艺复杂 生 产效率低 质 量不易保证等 问题 且交叉线圈的技 术应用已多年 与当 今市场的主流产 品比较 已相对落后 为了提高产 品质量 改善 生产工艺 提高车速里程表 的可靠性 降低成本 提 升产 品技术挡次 提 出了一种 由单片机控制 的步进 电机 式车速里程表 单片机具有体 积小 功耗低 控制功能强 扩展灵活 微型化和使用方便等优点 通过改变线路板 内 部设计 实现车速指示及里程 日记和累计 的显示功能 从 电路设计和程序设计两方 面来达到设计要求 l 电路设计 为实现 L C D显示和步进 电机实 时指示 电路的基本 框架如图 1 所示 圆一 圈一 一 图 1 电路基本框架 该电路 主要 由电源处理电路 车速信号处理电路 单 片机外 围电路 自带 H T 1 6 2 1 的 L C D屏 电路 和步进 电机 控制 电路等组成 1 1电源处理 电路设计 如图 2 所示 前端 电源输入范围要求为 1 0 V 1 6 V 通 过 L M 7 8 0 5 线性稳压片 得到稳定 的 5 V电压 电源前端 用 4 0 0 7 二极管防止反向 电压 通过一 些电容对 干扰信号 进行滤波处理 其 中两个 3 3 0 0 U F电容还起有 断电后持续 供电 如电机 回零等单片机收尾T作 作者简介 毛彩 菊 1 9 6 4 一 女 大学本科 讲师 高级工程师 主要 研 究 方向 汽 车 电器仪 表 DI U 胃 图 2 电源 电路 1 2 车速信号处理电路设计 由于车速信号为 脉冲信 号 见图 3 由图 4可知 此 输入信号高 电平 不低于 8 V 低 电平 不高于 0 3 V 因此将 信号处理电路 的门槛 电压设计 为约 1 2 V左右 以满足信 号输入要求 信号低于 1 2 V时 三极管不导通 F I 端为高 电平 信号 高于 1 2 V时 三极管 导通 F I 端为低 电平 从 而实现 了单片机的信号输入 V 8V 0 3 V 图 3车速信号 图 4 车速信号处 理 电路 1 3 单片机外 围电路设计 单 片机选用 A T M E G A 8 S 1 开关用于 日计 里程清零 J 5用于不 同两种 速 比的选择 R5和 c 8组成了上 电复位 电路 低电平 有效 本设计 中使用 内部 E E P R O M 因为 M E G A 8单片机 中有 一个 5 1 2 字 节的 E E P R O M 数据存储 器 它们 组成独 立的存储 空间 与 F L A S H S R A M存储空 间相互独立 可 以进行 1 0 0 0 0 0 次 的擦 写 本设 计 中的里 程 日计 累计 速 比都保存 在该 内部 E E P R O M 中 其 中 日 计 累计每一公 里写一次 没有使用步进 电机 驱动片 直 接通过单片机的四个 I O口来直接驱动电机 单片机电 l 2 企业技 术开 发 2 0 1 0 年 6 月 路如 图 5所示 表2 显示字型码 图 5单片机 电路 为了保证单 片机 的正常工作 还需要设计一个掉电 检测 电路 如 图 6所示 当汽车点火关闭时 I N T 0端低于 4 7 v就会产生一个中断 通知单片机电源关断 从而提前 进行 电机 回零 累计里程量 的保存 避免在 3 3 0 0 U F 1 6 V 电容的电量耗完之前不能完成这些操作 导致 出现电机 不 回零 里程不保存等现象 l K I l C 阱 U 1 图 6 掉 电检测 电路 1 4自带 HT 1 6 2 1 的 L C D屏 电路设计 1 4 1模块主要特性 视角 6 0 0 显示模式 正显示 T N类 型 半透式 工作 电压 5 O V 占空 比 1 4 偏压 比 1 3 工作 温度 一 2 5 7 5 存储温度 一 3 0 8 0 连接方式 插针类 型 背光源 翠绿色 L E D背光源 I C H T 1 6 2 1 I 4 2单片机与 L C D屏接 口 表 1 表 1 单片机与 L C D屏 接口 字型码0 x d f O x 0 e 0 x e b 0 x a f 0 x 3 e 0 x b d 0 x f d 0 x 0 f 0 x ff 0 x b f 字型码0 x f b 0 x 6 0 0 x c 7 O r d 5 o x 6 c 0 x a d O x a f O x f O O x ff O x f d 单片机与 L C D屏接 口符号如表一所示 本设计 中的 L C D屏是 已经包含 H T 1 6 2 1 驱动 片的一个整体电路 它与主控 MC U的接 口由 表 1 定 义 根据上述的 L C D屏接 口定义 可 以编制 出编程所要使用 的显示 字型码表 2 1 5 步进电机控制电路的设计 如图 7 直接使用单片机的通用 I O口驱 动步进 电机的四个引脚 不使 用步进 电机驱 动片 通过 四个引脚上加 2 0 0 n 电阻来限流 以保护步进电机 2 程序设计 图 7步进电机控制 电路 该车速里程表主要包括两部 分控 制要求 L C D显示 和步进电机 控制 上 电初始 要求 电机 回零 L C D正确显 示大计与小计 运行过程中 步进电机能实时的指示 当前 车速 大计 与小计每走一公里 就往 E E P R O M 中写一次 一 旦点火断电 检测电路在单片机 I N T O端 口引起 中断 通知单片机在断电之前完成电机回零 里程量的保存等 工作 必须保证 总里程数不 丢失 通过按 键控制 能实现 小计 清零操 作 累计不可清零 通 过 J 5的开关 选择要求 能实现 1 1 3 2 0和 l 1 4 9 4两种速 比的选择 根据上述 设计 的电路 单片机程序流程 图如图 8 所示 定时器溢出 中断流程如图 9 所示 外部 中断流程如图 1 0 所示 3 结语 本设计基本 实现 了车速指示及显示 13 记里程和累计 里程的 目的 其核心技术是单 片机控制系统的设计 关键 是抓住系统的原理构成 软件设计 硬件设计 以及系统调 试方法的要点 由于在设计过程中 通过通用 I O 口驱 动 没有使用驱动片 会导致步进角度只有分步模式 的 1 3 而达不到 1 1 2 从而会 引起 步进 电机扫描驱 动 过程中 走动不够流畅 还有待进一步完善 参考文献 1 马忠梅 籍顺心 张凯 等 单片机的 C语言应用程序设计 M 北京 北 京航 天航 空大学 出版社 1 9 9 9 第 2 9卷第 1 2 期 毛彩菊 基于单片机控制的车速里程表设计 1 3 图 8主程序流程图 图 9定时器溢出中断流程图 I