基于AT89C51单片机电动车里程速度测量系统的设计与仿真
摘要： 本文给出了以AT89C51单片机和光电传感器为核心，利用单片机的运算和控制功能以及传感器可以将不同车速转变成的不同频率的脉冲信号输入到单片机进行控制与计算的特点，采用串口LED显示模块实时显示所测速度和里程的速度里程。该方案由于使用了串口LED显示模块以及高效快速的算法，因而可在节约系统资源和简化程序设计的基础上保证测量精度和系统实时性。
关键词： LED显示模块，电动车, 速度测量
1 引言
在全球倡导绿色环保的大趋势下，我国加大了对车辆排放和噪声的管理，由于电动自行车具有无污染、低噪声和轻便快捷等优点，是一种绿色环保的交通工具。随着我国城市规模的迅速扩大及农村道路的日益改善，长期依靠脚踏自行车的人们将会把目标转向电动自行车，对电动自行车需求也会越来越大。人们对环境的关注以及相关技术的更新，有力地促进了电动自行车的发展。
单片机突出的特点是体积小，功耗低，精简指令集 ，抗干扰性好，可靠性高，有较强的模拟接口，代码保密性好。外围电路更少，因而得到了广泛的应用。另外其较少的指令及较强的实用功能更为许多单片机初学者之首选品牌.单片机指令少，PIC中低档系列单片机共有35条指令，非常有利于易记忆和掌握,指令为单字节，占用程序存储器的空间小，而且中档系列单片机每一条指令为14位，前6位存操作指令，后8位存操作数. 大部分芯片有其兼容的FLASH程序存储器的芯片，支持低电压擦写,擦写速度快，允许多次擦写，程序修改方便。基于单片机以上特点使其在现代工业占据了举足轻重的位置。其中利用单片机设计的电动车测速系统就是特例之一。
设计以AT89C51为核心，通过光电传感器来检测电动车的运转情况进而实现电动车的速度，里程的计算及里程的累计，存储 ，最后用4位的LED能直观的将速度显示用户，并且在速度高于一定的值时可自动向用户报警，从而达到智能速度里程表。
2 总体方案设计
速度里程表由信号预处理电路、AT89C51单片机、数码管显示电路、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。信号预处理电路中的放大器用于对待测信号进行放大,以降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机接口的TTL 信号；通过单片机的设置可使INT0 引脚能够对内部定时器T0 的工作进行控制,这样能精确地测出加到INT0 引脚的正脉冲宽度(即测出脉冲信号的周期)；
速度显示部分采用数码显示模块, 所得的数据采用I2C总线, 并通E2PROM来存储, 因而节省了所需单片机的口线和外围器件, 同时也简化了显示部分的软件编程。系统软件包括单片机和液晶模块的初始化模块、液晶模块的写数据、命令子模块、周期测量模块、速度里程计算模块、数据存储模块、速度和里程显示数据转BCD 码模块、显示数据消多余零模块、数据显示模块以及实时中断服务模块等。
该设计能实时地将所测的速度显示出来, 同时也能够累计显示总里程数。该速度表能将传感器输入到单片机的脉冲信号的宽度(传感器将车速转变成相应宽度的脉冲信号) 实时地测量出来,然后通过单片机计算出速度和里程, 再将所得的数据存储到串口数据存储器, 并由动态数码显示模块实时显示出所测速度。
本设计用两个按键来控制显示速度或里程。考虑到信号的衰减、干扰等影响,在信号送入单片机前应对其进行放大整形, 然后再输入到单片机进行测速。单片机利用定时器T0 的控制功能测出输入信号的周期后, 再利用单片机的算术运算功能将周期转换成速度, 同时每秒钟进行一次里程累计,从而计算出总里程。最后将得出的速度、里程值存储在E2PROM中, 并根据两个按键的选择情况来显示速度或里程。为了方便计算要显示数据值的段码, 可再将其转换成压缩的BCD 码, 然后通过查表将要显示的数据值中每一位的压缩BCD 码转换成8 段码送到显示缓冲区, 最后经串口送至液晶显示模块以显示所测的速度或里程。设计时, 应综合考虑测速精度和系统反应时间。
目 录
1 引言 1
2 总体方案设计 1
3系统硬件设计 2
3.1单片机最小系统电路 2
3.1.1 AT89C51介绍与应用 2
3.1.2外部晶振输入和复位电路 4
3.2电源变换电路设计 5
3.3信息采集电路设计 6
3.4信号预处理模块 7
3.5 LED显示模块 8
3.6报警模块 10
3.7工作原理 11
4 系统软件设计 11
4.1系统软件框图 11
4.2中断服务程序流程图 12
4.3数据处理 12
4.4 速度处理子程序 13
4.5 显示子程序 14
5 软硬件系统的调试 15
5.1 调试 15
5.2 仿真 15
6总结 16
7附录 16
9参考文献 21
参考文献
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