1、寧夏理工學院寧夏理工學院20082008屆本科生屆本科生學士學位論文答辯學士學位論文答辯論文題目： 電子車速里程表答辯人：趙龍專業：自動化08102指導老師:牛少杰日期：系統研究的背景及意義系統研究的背景及意義背景：車速里程表廣泛應用于各種機車,傳統的機械式車速里程表雖然穩定可 靠，但功能單一，易受磨損。隨著電子技術的迅猛發展,電子式車速里程表得以廣泛應用，現在很多轎車儀表已經開始使用電子車速里程表。本設計簡紹一種 功能豐富、價格低廉的電子車速里程表。 意義:本設計克服現有車速里程表適應性差、功能單一的缺點，采用信號數字化采集的方法，設計出一種集車速、里程、報警、溫度測量為一體多功能電子式車速

2、里程表，對汽車儀表數字化有一定的鑒借作用。論文的主要結構和內容論文的主要結構和內容第二部分：硬件設計第二部分：硬件設計第一部分第一部分: :系統總述系統總述第三部分：軟件設計第三部分：軟件設計第四部分第四部分:仿真演示仿真演示單片機STC89C52RE獨立按鍵霍 爾 傳 感器溫 度 傳 感器LED顯示存儲器AT24C02超速報警1.11.1系統原理系統原理系統主要有六部分組成：霍爾傳感器A44E、STC89C52RE單片機、獨立鍵盤、六位LED數碼管、EEPROM芯片AT24C02、DS18B20溫度傳感器1.21.2測速原理測速原理安裝在車輪上的強力磁鐵隨著車輪的運動而做圓周運動，霍爾傳感器

3、處于一個強弱交替變化的磁場中，當磁感應強度超過導通閾值時，霍爾電路輸出管導通，輸出低電平，之后再增加，仍保持導通狀態。當外加磁場的值降低到以下時，霍爾電路輸出管截止，輸出高電平。由以上的分析可知，在車輪轉動一圈中，霍爾電路只能導通一次，即輸出一個低電平。如果我們知道車輪的周長，利用單片機記錄一秒鐘內這種低電平的個數，然后就可以算出汽車一秒鐘行駛的路程（式1.1）了，也易于求的車速（式1.2），具體計算如下：設汽車每秒鐘車輪轉動圈數為num汽車每秒鐘行駛路程為mile(m)汽車車速為speed(km/h)汽車車輪周長為cricle(m)mile=num*cricle; (式1.1)speed=n

4、um*cricle*3600/1000; (式1.2)用定時器T0做計數器，定時器T1定時一秒鐘，當一秒鐘到了以后，在中斷程序中計算出車速送到數碼管顯示,并將車輛一秒鐘行駛的路程送到存儲器中存儲。1.31.3系統功能系統功能本設計可以實現以下功能：(1) 實時顯示車速。每一秒鐘更新一次車速。(2) 顯示自安裝使用以來車輛行駛的總里程。為車輛的定期保養維護和零部件更換提供依據。(3)顯示自系統上電到任意時刻的單個路程的里程。用戶可以了解單次行駛的里程。(4)可以顯示駕駛環境的溫度。(5)不同車速的報警。六個數碼管分別在車速不小于40km/h、80km/h、90km/h、100km/h、110km

5、/h、120km/h點亮報警，蜂鳴器在車速不小于120km/h時報警。1.41.4按鍵功能按鍵功能 Key1:key1按下后，數碼管顯示車輛行駛的總里程（km），松手后，顯示車輛車速(km/h)； Key2:先按下key1,再按下key2后，數碼管顯示車輛行駛的單里程(m)，key2松手后，顯示車輛行駛的總里程； Key3:key3按下后，車輛關閉報警系統，key3松開后，開啟車輛報警系統； Key4:先按下key1,再按下key4后，數碼管顯示環境溫度(攝氏度)，key4松手后，顯示車輛總里程；2 2 硬件電路設計硬件電路設計硬件電路主要由單片機、時鐘復位電路、測速傳感器、溫度傳感器、存儲器

6、、顯示電路、報警電路七部分組成。2.1 STC89C52RE2.1 STC89C52RE單片機單片機在這次設計中用到的單片機芯片是STC公司的STC89C52RC 40I-PDIP40 1022C1G222.90C單片機，其個字符表示的意義是：STC前綴，表示STC公司生產的產品；8表示該芯片為8051內核芯片；9表示內部含Flash EEPROM存儲器；C表示該器件為COMS產品；5固定不變；2表示該芯片內部程序存儲器空間的大小，1為4KB，2為8KB，3為12KB。即該數字乘上4KB即是該芯片的程序存儲器的大小。 RCSTC單片機內部RAM（隨機讀寫存儲器）為512B； 40表示芯片外部晶

7、振最高可接入40MHZ；2.22.2霍爾傳感霍爾傳感器器 A44E霍爾傳感器屬于開關型器件，其工作電壓比較寬(4.5-18V),其輸出電平符合TTL電平標準，可以直接接到單片機IO口上，而且其最高檢測頻率可達1MHZ。 A44E集成霍爾開關由穩壓器A，霍爾電勢發生器B，差分放大器C,施密特觸發器D，OC門輸出E五個基本部分組成。ABCDVccOUTEGND(2)(3)(1) 在輸入端輸入電壓VCC,經穩壓器穩壓后加在霍爾電勢發生器兩端，根據霍爾效應原理，當霍爾片處在磁場中時，在垂直于磁場的方向通以電流，在與這兩者相垂直的方向上將會產生霍爾電勢差VH，該VH信號經放大器放大后送到施密特觸發器整形

8、，使其成為方波輸送到OC門輸出。當施加的磁場達到工作點時，觸發器輸出高電壓，使三極管導通，此時OC門輸出低電壓，通常這種狀態稱為開。當施加的磁場達到釋放點時，觸發器輸出低電壓，三極管截止，OC門輸出高電壓，這種狀態稱為關。這樣兩次電壓變化，使霍爾傳感器完成一次開關動作。2.32.3溫度傳感器溫度傳感器 DS18B20數字溫度計是DALLAS公司生產的1Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數字溫度計，十分方便。DS18B20產品的特點：它具有微型化，低功耗，高性能，抗干擾能力強，易配微處理器等特點，特別適合于

9、構成多點溫度測控系統。DS18B20采用單線接口，只有一根信號線與CPU連線,不需要外部元件,不需要備份電源,可用數據線供電。溫度測量范圍從-50攝氏度到125攝氏度，-10攝氏度到85攝氏度時測量精度為0.5攝氏度；通過編程可實現912位的數字值讀數方式，在93.75ms和750ms內將溫度值轉化9位和12位的數字量。序號名稱引腳功能描述1GND地信號2DQ數據輸入/輸出引腳。3VDD可選擇的VDD引腳。當工作于幾聲電源時，此引腳必須接地。27.0DQ2VCC3GND1U3DS18B20tem2.4 2.4 存儲器存儲器AT24C02AT24C02 AT24C02是ATMEL公司生產的串行E

10、EPROM芯片，其存儲容量為256*8Bit。在斷電情況下，仍可保存數據，可對保存的數據存儲100年，并可多次擦寫，擦寫次數可達10萬次以上。 AT24C02的引腳（如圖2.10）功能簡紹如下： （1）1，2,3（A0，A1，A2）-可編程地址輸入端。用于與系統中的同類器件編碼。 （2）4（GND）-電源地。（3）5（SDA）-串行數據輸入/輸出端。在系統中與單片機的P20口相接。（4）6（SCL）-串行時鐘輸入端。在系統中與單片機的P21口相接。（5）7（WP）-寫保護輸入端。用于硬件數據保護。當其為低電平時，可以對整個存儲器進行正常的讀寫;當其為高電平時，存儲器具有寫保護功能，但讀操作不受

11、影響，該引腳在系統中接地。（6）8（VCC）-電源正端。當時鐘線SCL為高電平時，數據線SDA由高電平跳變為低電平定義為“開始”信號；當SCL線為高電平時，SDA線發生低電平到高電平的跳變為“結束”信號。SCK6SDA5WP7A01A12A23U224C02CSDASCL3 3 軟件設計軟件設計 本系統的控制、運算和管理功能都要通過軟件設計來完成，本系統采用模塊式設計技術來進行軟件設計，整個軟件在功能上可分為初始化模塊、鍵盤掃描模塊、數據處理模塊、報警模塊、顯示模塊、存儲模塊、溫度采集轉換模塊。下面就各主要模塊的功能分別進行說明。開始初始化數據處理是否到一秒是否超速顯示相關內容二極管和蜂鳴器報

12、警NN Y 鍵盤掃描顯示不同內容Y3.13.1按鍵程序按鍵程序開始鍵1按下顯示車速鍵2按下顯示總里程顯示單里程鍵3按下報警顯示溫度鍵4按下報警取消Y Y Y Y NNNN3.2 3.2 數據處理程序數據處理程序 利用單片機記錄1秒鐘內車輪轉過的圈數num,車輪的周長為c,則在一秒鐘內汽車行駛（num*c）m，同時時速為（3600*num*c）/1000km/h。然后在內存中開辟一段區域存儲單個里程，每一秒后與先前的值相加后，存儲于該區域。在外部存儲區中開辟一段區域存儲總里程，每一秒后與先前存儲在該區域的值相加后再存儲于該區域。3.3 3.3 存儲模塊程序存儲模塊程序24C02芯片的讀寫子程序如

13、下：(1)開始、停止、應答信號程序；(2)寫一個字節和讀一個字節程序；(3)特定物理地址寫數據和讀數據程序。 存儲器部分主要解決單片機的里程數據的保存，因而要處理好24C02的字節讀寫問題。當24C02的時鐘線SCL為高電平時，數據線SDA由高電平跳變為低電平定義為“開始”信號；當SCL線為高電平時，SDA線發生低電平到高電平的跳變為“結束”信號。開始和結束信號都是單片機產生。在開始信號以后，總線即被認為處于忙狀態；在結束信號以后的一段時間內，總線被認為是空閑的。 對于24C02的數據傳送，在24C02的I2C總線上每次傳送的數據字節數不限，但每一個字節必須為8位，而且每個傳送的字節后面必須跟

14、一個認可位（第9位），也叫應答位（ACK）。每次都是先傳最高位，通常從單片機上接收到每個字節后都會做出響應，即釋放SCL線返回高電平，準備接收下一個數據字節，單片機可繼續傳送。當單片機發送完一個字節的數據后，接著發出對應于SCL線上的一個時鐘（ACK）認可位，在此時鐘內單片機釋放SDA線，一個字節傳送結束，而從器件的響應信號將SDA線拉成低電平，使SDA在該時鐘的高電平期間為穩定的低電平。從器件的響應信號結束后，SDA線返回高電平，進入下一個傳送周期。3.4 3.4 溫度采集轉換程序溫度采集轉換程序本模塊包含以下子程序：（1）讀或寫一個字節子程序；（2）溫度采集轉換程序；（3）溫度值顯示程序。

15、DS18B20有多個控制指令，但因為本設計中，只有一個溫度傳感器與單片相連，且使用的功能較簡單，只使用了三條指令現簡紹如下：(1) CCH跳過ROM。忽略64位ROM地址，直接向18B20發溫度變換命令。（2）44H溫度轉換。啟動DS18B20進行溫度轉換，12位轉換時最長為750MS。結果存入內部9字節的ROM中。（3）BEH讀暫存器。讀內部RAM中的9字節的溫度數據。致謝致謝 在這里，借此機會首先要感謝學校給了本人一次實踐、獨立完成一個工程設計的機會，使大學期間所學的知識有了一次總結和應用。還有非常感謝牛少杰老師給本人這次學習提高的機會，她認真負責的工作態度、嚴謹的治學風格，使本人深受啟發。牛老師不僅在理論上給了較大的指導，對本人在單片機控制