智能速度里程表設(shè)計(jì)

摘要：給出了以AT89C2051為核心，利用單片機(jī)的運(yùn)算和控制功能，并采用串口液晶顯示模塊實(shí)時(shí)顯示所測(cè)速度和里程的速度里程表設(shè)計(jì)方案。該方案由于使用了串口液晶顯示模塊和E2PROM，以及高效快速算法，因而可在節(jié)約系統(tǒng)資源和簡化程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上保證測(cè)量精度和系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。

    關(guān)鍵詞：速度里程測(cè)量；單片機(jī)；串行液晶顯示；串行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理

１ 系統(tǒng)概述

１．１ 系統(tǒng)組成

本速度里程表由信號(hào)預(yù)處理電路、ＡＴ８９Ｃ２０５１單片機(jī)、串口液晶顯示電路、串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和系統(tǒng)軟件組成。其中信號(hào)預(yù)處理電路包含信號(hào)放大、波形變換和波形整形。系統(tǒng)硬件框圖如圖１所示。信號(hào)預(yù)處理電路中的放大器用于對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大，以降低對(duì)待測(cè)信號(hào)的幅度要求；波形變換和波形整形電路則用來將放大的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可與單片機(jī)接口的ＴＴＬ信號(hào)；通過單片機(jī)的設(shè)置可使ＩＮＴ０引腳能夠?qū)��?nèi)部定時(shí)器Ｔ０的工作進(jìn)行控制，這樣能精確地測(cè)出加到ＩＮＴ０引腳的正脈沖寬度（即測(cè)出脈沖信號(hào)的周期）；速度顯示部分采用串口液晶顯示模塊，所得的數(shù)據(jù)采用Ｉ２Ｃ總線?并通過Ｅ２ＰＲＯＭ來存儲(chǔ)，因而節(jié)省了所需單片機(jī)的口線和外圍器件，同時(shí)也簡化了顯示部分的軟件編程。

系統(tǒng)軟件包括單片機(jī)和液晶模塊的初始化模塊、液晶模塊的寫數(shù)據(jù)／命令子模塊、周期測(cè)量模塊、速度里程計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、速度和里程顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)ＢＣＤ碼模塊、顯示數(shù)據(jù)消多余零模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊以及實(shí)時(shí)中斷服務(wù)模塊等。

１．２ 系統(tǒng)工作原理

該設(shè)計(jì)能實(shí)時(shí)地將所測(cè)的速度顯示出來，同時(shí)也能夠累計(jì)顯示總里程數(shù)。該速度里程表能將傳感器輸入到單片機(jī)的脈沖信號(hào)的寬度（傳感器將車速轉(zhuǎn)變成相應(yīng)寬度的脈沖信號(hào)）實(shí)時(shí)地測(cè)量出來，然后通過單片機(jī)計(jì)算出速度和里程，再將所得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并由串口液晶顯示模塊實(shí)時(shí)顯示出所測(cè)速度。本設(shè)計(jì)用兩個(gè)按鍵來控制顯示速度或里程�？紤]到信號(hào)的衰減、干擾等影響，在信號(hào)送入單片機(jī)前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行放大整形，然后再輸入到單片機(jī)進(jìn)行測(cè)速。單片機(jī)利用定時(shí)器Ｔ０的控制功能測(cè)出輸入信號(hào)的周期后，再利用單片機(jī)的算術(shù)運(yùn)算功能將周期轉(zhuǎn)換成速度，同時(shí)每秒鐘進(jìn)行一次里程累計(jì)，從而計(jì)算出總里程。最后將得出的速度、里程值存儲(chǔ)在Ｅ２ＰＲＯＭ中，并根據(jù)兩個(gè)按鍵的選擇情況來顯示速度或里程。為了方便計(jì)算要顯示數(shù)據(jù)值的段碼，可再將其轉(zhuǎn)換成壓縮的ＢＣＤ碼，然后通過查表將要顯示的數(shù)據(jù)值中每一位的壓縮ＢＣＤ碼轉(zhuǎn)換成８段碼送到顯示緩沖區(qū)，最后經(jīng)串口送至液晶顯示模塊以顯示所測(cè)的速度或里程。

設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮測(cè)速精度和系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間。本設(shè)計(jì)用測(cè)量脈沖頻率來計(jì)算速度，因而具有較高的測(cè)速精度。為了保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)的速度轉(zhuǎn)換模塊和顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)ＢＣＤ碼模塊都采用快速算法。另外，還應(yīng)盡量保證其它子模塊在編程時(shí)的通用性和高效性。本設(shè)計(jì)的速度和里程值采用８位顯示，并包含兩個(gè)小數(shù)位。

２　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

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