电子车速里程表的设计【字数：9909】
摘 要近几年来，汽车行业迅速发展，汽车各部件慢慢进入电子化和智能化发展，其中就包含了车速里程表。里程表广泛用于各种车辆，人们可以通过车速里程表了解实时汽车行驶里程及车速等信息。老式的机械里程表虽然相对可靠稳定一点，但是老式里程表的功能却很少而且非常容易损坏。随着电子产业快速崛起和发展，电子车速里程表得到了非常广泛的应用，现在不同品牌和功能的汽车都已经使用电子车速里程表，这样的里程表不仅可以显示车辆行驶的总里程，还可以显示车速，甚至带有超速警报的功能，安全性也更高了。本次设计的里程表是基于STC89C52RC单片机的电子车速里程表，这种数字式仪表利用的传感器为霍尔传感器，该里程表利用该传感器来进行外部信息收集，然后传递给单片机，单片机再解析内容显示至显示器，从而达到里程和车速的显示，这是本次设计最主要的两大功能。为了防止突然断电数据丢失，该设计加入了里程数据存储模块。为了更高的安全性，该设计有超速提醒功能，当车速超过预定速度，警报器会发出异响，从而示意驾驶员注意车速，做到安全行驶。
Key words: single chip microcomputer; Hall sensor; Odometer 目录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景与发展 1
1.1.1 车速里程表的背景 1
1.1.2 车速里程表的发展 1
1.2 课题研究基础与意义 2
1.2.1 电子车速里程表设计基础 2
1.2.2 电子车速里程表研究意义 3
1.2.3 车速里程表未来趋势 3
1.3 论文主要内容 3
2 系统功能和方案设计 5
2.1 电子车速里程表功能要求 5
2.2 电子车速里程表方案设计 5
2.2.1 电子车速里程表工作原理 5
2.2.2 电子车速里程表总体方案 5
3 系统硬件电路的设计与实现 6
3.1 单片机模块 6
3.1.1 STC89C52单片机 6
3.1.2 单片机管脚及功用 6
3.1.3 单片机电路 7
3.2 霍尔传感器模块 9
3.2.1 霍尔效应 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
9
3.2.2 霍尔传感器 9
3.2.3 霍尔传感器电路 9
3.3 显示模块 10
3.3.1 LCD1602显示器 10
3.3.2 显示电路 11
3.4 数据存储模块 11
3.4.1 AT24C02芯片管脚及功能 11
3.4.2 数据存储电路 12
3.5 报警模块 12
3.6 时钟模块 13
3.7 按键模块 14
4 系统软件设计 15
4.1 主程序程序框图 15
4.2 设计里程和车速算法 16
4.3 数据存储子程序 16
4.4 时钟子程序 17
4.5 报警子程序 18
5 系统调试与仿真 19
5.1 系统调试 19
5.1.1 硬件调试 19
5.1.2 软件调试 19
5.2 系统仿真 20
5.2.1 预设车轮半径及安全车速仿真 20
5.2.2 正常行驶车速里程表仿真 21
5.2.3 超速行驶车速里程表仿真 22
结 论 23
参考文献 24
致 谢 25
附录1部分程序 26
附录2电路原理图 30
附录3实物图 31
1 绪论
1.1 课题研究背景与发展
1.1.1 车速里程表的背景
车辆使用的仪表有许多，常见的有车速里程表、冷却液温度表和油耗表等等，汽车仪表盘上还有示廓灯和制动警报灯等图标。其中最为常用的是车速里程表，一般来说它是由两个表组成，顾名思义其中一个为车速表，另一个则为里程表，就是用来显示车速和里程信息。
传统的机械式车速里程表有一个软轴, 它会把表头连到变速器的某个齿轮上面, 这个齿轮转动连带着软轴一起转动,同时带动里程表里面的一个磁铁，磁铁转的速度大小改变磁力线，冲破了平衡，于是里程表上的指针就会发生转动[1]。里程表中带有计数器的鼓式卷线器中的一个齿轮是与车速表中一根轴上面的齿轮相啮合的，这样使得鼓轮也发生转动，表盘就会显示汽车行驶里程。这样的传统仪表有两项功能，一个是显示汽车行驶的当前速度，就是车速表；另一个是计数器记录的车辆的总共里程数，便是里程表。传统车速里程表的轴在速度非常高的情况下转动，转动时由于材料交变应力，往往会使这个轴出现裂纹，这样会导致它的功能逐渐丧失。现代汽车制造业瞬息万变，车辆的行驶速度也随之提高，老式的车速里程表受到了非常大的挑战，老式纯机械的车速里程表已经逐渐退出汽车仪表市场。随之而来的就是汽车仪表新星，那就是电子车速里程表。
1.1.2 车速里程表的发展
车速里程表有三大分类，那就是纯机械、混合式和电子智能车速里程表[2]。从早期的传统纯机械车速里程表慢慢转变为混合式的里程表，再到如今的智能车速里程表，经历了不少年头。
在汽车电子技术突飞猛进的发展情况下，读数直观简单、灵敏度精度极高和拥有多种功能的电子仪表已经广泛应用于许多车辆。现在车辆仪表的功能除了单纯的显示，还有通过监测和计算处理对应的车辆各部分参数，从而达到对车辆进行多种运行工况控制的目的。从当今的汽车市场来看，电子化的汽车仪表已经是汽车产业不可逆的发展趋势，传统老旧的机械电子式的汽车仪表已经被由清晰显示装置和各色新型传感器组成的纯电子式汽车仪表完全取代了，电子式的汽车仪表成为了现代汽车发展的新星标志。目前大多数现代汽车使用的车速里程表都是电子式的。一些先进新型的传感器和电子车速里程表是各类不同功能、品牌车辆的首选产品，由此可见电子车速里程表已经拥有广阔和不凡的市场前景。可以毫无疑问的说随着电子车速里程表的不断发展，我国的汽车电子技术也将会大大提高，因而电子车速里程表的广泛使用也将会带动我国电子技术的发展。
1.2 课题研究基础与意义
1.2.1 电子车速里程表设计基础
本课题为电子车速里程表的设计，它是STC89C52单片微控制器为心脏的电子车速里程表[3]，本次课题是基于单片机而设计的。所设计的车速里程表不仅可以显示车辆当前的行驶速度和显示车辆行驶的里程数，还带有超速报警的作用，当汽车行驶超过一定速度，就会发出警报声，从而达到提醒的作用。按照本次课题的设计要求，需要了解清楚硬件电路，完成系统电路设计之后，需要完成的是这个系统程序的设计和程序框图，然后进行软硬件调试仿真。
单片机就是拥有着强大功能的集成控制器，它使用一定数量的电子器件连线通过一定工艺整合在一起，把中央处理器、只读存储器、随机存取存储器和诸多功能系统都放到一个小小的芯片上面，从而构成一个非常完美而且体积不大的迷你微机。单片机的使用区域非常之大，在通讯产业、工业生产、家用电器、智能装置和汽车电子等领域上都能看到单片机的身影。单片机几乎可以说是无处不在，因为单片机具有非常多强大的功能，譬如中断装置、定时装置、计数装置、模拟信号转换成数字信号和显示系统等。它最早诞生于1971年，从当时的四位和八位单片机升级至如今三百兆的快速单片机，单片机类型可谓是丰富多彩，其中51单片机就是应用最为繁多的八位单片机，本次设计的最重要的就是51单片机。这种单片机的型号也是举不胜举，林林总总的电子公司都推出了51系列单片机的兼容机型，其非常具有代表性的型号就是艾特梅尔（Atmel）公司AT89这一系列的单片机，这个系列占用了单片机市场今后的很大一段时间。
Key words: single chip microcomputer; Hall sensor; Odometer 目录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景与发展 1
1.1.1 车速里程表的背景 1
1.1.2 车速里程表的发展 1
1.2 课题研究基础与意义 2
1.2.1 电子车速里程表设计基础 2
1.2.2 电子车速里程表研究意义 3
1.2.3 车速里程表未来趋势 3
1.3 论文主要内容 3
2 系统功能和方案设计 5
2.1 电子车速里程表功能要求 5
2.2 电子车速里程表方案设计 5
2.2.1 电子车速里程表工作原理 5
2.2.2 电子车速里程表总体方案 5
3 系统硬件电路的设计与实现 6
3.1 单片机模块 6
3.1.1 STC89C52单片机 6
3.1.2 单片机管脚及功用 6
3.1.3 单片机电路 7
3.2 霍尔传感器模块 9
3.2.1 霍尔效应 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
9
3.2.2 霍尔传感器 9
3.2.3 霍尔传感器电路 9
3.3 显示模块 10
3.3.1 LCD1602显示器 10
3.3.2 显示电路 11
3.4 数据存储模块 11
3.4.1 AT24C02芯片管脚及功能 11
3.4.2 数据存储电路 12
3.5 报警模块 12
3.6 时钟模块 13
3.7 按键模块 14
4 系统软件设计 15
4.1 主程序程序框图 15
4.2 设计里程和车速算法 16
4.3 数据存储子程序 16
4.4 时钟子程序 17
4.5 报警子程序 18
5 系统调试与仿真 19
5.1 系统调试 19
5.1.1 硬件调试 19
5.1.2 软件调试 19
5.2 系统仿真 20
5.2.1 预设车轮半径及安全车速仿真 20
5.2.2 正常行驶车速里程表仿真 21
5.2.3 超速行驶车速里程表仿真 22
结 论 23
参考文献 24
致 谢 25
附录1部分程序 26
附录2电路原理图 30
附录3实物图 31
1 绪论
1.1 课题研究背景与发展
1.1.1 车速里程表的背景
车辆使用的仪表有许多，常见的有车速里程表、冷却液温度表和油耗表等等，汽车仪表盘上还有示廓灯和制动警报灯等图标。其中最为常用的是车速里程表，一般来说它是由两个表组成，顾名思义其中一个为车速表，另一个则为里程表，就是用来显示车速和里程信息。
传统的机械式车速里程表有一个软轴, 它会把表头连到变速器的某个齿轮上面, 这个齿轮转动连带着软轴一起转动,同时带动里程表里面的一个磁铁，磁铁转的速度大小改变磁力线，冲破了平衡，于是里程表上的指针就会发生转动[1]。里程表中带有计数器的鼓式卷线器中的一个齿轮是与车速表中一根轴上面的齿轮相啮合的，这样使得鼓轮也发生转动，表盘就会显示汽车行驶里程。这样的传统仪表有两项功能，一个是显示汽车行驶的当前速度，就是车速表；另一个是计数器记录的车辆的总共里程数，便是里程表。传统车速里程表的轴在速度非常高的情况下转动，转动时由于材料交变应力，往往会使这个轴出现裂纹，这样会导致它的功能逐渐丧失。现代汽车制造业瞬息万变，车辆的行驶速度也随之提高，老式的车速里程表受到了非常大的挑战，老式纯机械的车速里程表已经逐渐退出汽车仪表市场。随之而来的就是汽车仪表新星，那就是电子车速里程表。
1.1.2 车速里程表的发展
车速里程表有三大分类，那就是纯机械、混合式和电子智能车速里程表[2]。从早期的传统纯机械车速里程表慢慢转变为混合式的里程表，再到如今的智能车速里程表，经历了不少年头。
在汽车电子技术突飞猛进的发展情况下，读数直观简单、灵敏度精度极高和拥有多种功能的电子仪表已经广泛应用于许多车辆。现在车辆仪表的功能除了单纯的显示，还有通过监测和计算处理对应的车辆各部分参数，从而达到对车辆进行多种运行工况控制的目的。从当今的汽车市场来看，电子化的汽车仪表已经是汽车产业不可逆的发展趋势，传统老旧的机械电子式的汽车仪表已经被由清晰显示装置和各色新型传感器组成的纯电子式汽车仪表完全取代了，电子式的汽车仪表成为了现代汽车发展的新星标志。目前大多数现代汽车使用的车速里程表都是电子式的。一些先进新型的传感器和电子车速里程表是各类不同功能、品牌车辆的首选产品，由此可见电子车速里程表已经拥有广阔和不凡的市场前景。可以毫无疑问的说随着电子车速里程表的不断发展，我国的汽车电子技术也将会大大提高，因而电子车速里程表的广泛使用也将会带动我国电子技术的发展。
1.2 课题研究基础与意义
1.2.1 电子车速里程表设计基础
本课题为电子车速里程表的设计，它是STC89C52单片微控制器为心脏的电子车速里程表[3]，本次课题是基于单片机而设计的。所设计的车速里程表不仅可以显示车辆当前的行驶速度和显示车辆行驶的里程数，还带有超速报警的作用，当汽车行驶超过一定速度，就会发出警报声，从而达到提醒的作用。按照本次课题的设计要求，需要了解清楚硬件电路，完成系统电路设计之后，需要完成的是这个系统程序的设计和程序框图，然后进行软硬件调试仿真。
单片机就是拥有着强大功能的集成控制器，它使用一定数量的电子器件连线通过一定工艺整合在一起，把中央处理器、只读存储器、随机存取存储器和诸多功能系统都放到一个小小的芯片上面，从而构成一个非常完美而且体积不大的迷你微机。单片机的使用区域非常之大，在通讯产业、工业生产、家用电器、智能装置和汽车电子等领域上都能看到单片机的身影。单片机几乎可以说是无处不在，因为单片机具有非常多强大的功能，譬如中断装置、定时装置、计数装置、模拟信号转换成数字信号和显示系统等。它最早诞生于1971年，从当时的四位和八位单片机升级至如今三百兆的快速单片机，单片机类型可谓是丰富多彩，其中51单片机就是应用最为繁多的八位单片机，本次设计的最重要的就是51单片机。这种单片机的型号也是举不胜举，林林总总的电子公司都推出了51系列单片机的兼容机型，其非常具有代表性的型号就是艾特梅尔（Atmel）公司AT89这一系列的单片机，这个系列占用了单片机市场今后的很大一段时间。
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