電子車速里程表的單片機實現(xiàn)方案

摘要：介紹了一個基于單片機的電子式轉速里程表實現(xiàn)方案，討論了里程計數(shù)的原理和轉速指示原理，給出了用單片機AT89C2051和LM1819驅(qū)動器設計的汽車轉速里程表的具體電路原理圖。

    關鍵詞：轉速里程表；空氣軸表芯；LM1819；驅(qū)動器；單片計算機

１ 概述

傳統(tǒng)的汽車轉速里程表的功能有兩個，一是用指針指示汽車行駛的瞬時車速，二是用機械計數(shù)器記錄汽車行駛的累計里程。現(xiàn)代汽車正向高速化方向發(fā)展，隨著車速的提高，用軟軸驅(qū)動的傳統(tǒng)車速里程表受到前所未有的挑戰(zhàn)，這是因為軟軸在高速旋轉時，由于受鋼絲交變應力極限的限制而容易斷裂，同時，軟軸布置過長會出現(xiàn)形變過大或運動遲滯等現(xiàn)象，而且，對于不同的車型，轉速里程表的安裝位置也會受到軟軸長度及彎曲度的限制。凡此種種，使得基于非接觸式轉速傳感器的電子式轉速里程表得以迅速發(fā)展。

２　里程累計實現(xiàn)原理

車速里程表的速比表示的是：車速里程表轉軸（軟軸）在汽車行駛一公里時所轉過的轉數(shù)。 基于單片機的車速里程表采用霍爾型非接觸式轉速傳感器。這種車速里程表轉軸每轉一圈,霍爾傳感器將感應發(fā)出８個脈沖。現(xiàn)在以速比為１:６２４的車型為例? 汽車行駛一公里? 則霍爾傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)共為８×６２４＝４９９２個,或者說,每個脈沖代表了１／４９９２公里的里程。將這些脈沖信號當作外部中斷源輸入給單片機，使每個脈沖產(chǎn)生一個中斷,并通過中斷服務程序?qū)γ總�脈沖進行計數(shù),這樣，當計滿４９９２時,表明汽車行駛了１公里,然后再給累計單元加一,并存入ＥＥＰＲＯＭ單元,最后通過刷新ＬＣＤ液晶顯示器，即可實現(xiàn)里程計數(shù)功能。但在編程時要注意，ＭＣＳ－５１系列單片機的外部中斷有兩種觸發(fā)方式，即電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)，本設計選用邊沿觸發(fā)方式，即采用負跳變引起中斷。

３　車速測量及指示原理

車速指示可采用雙線圈汽車轉速表頭，它由空氣軸表芯和驅(qū)動電路組成，空氣軸表芯通常由三部分組成：磁鐵、與轉軸相連的指針和兩個互成九十度的線圈。轉軸是表芯唯一的可動部件，磁鐵的轉角總是趨向于兩個線圈的磁場強度矢量的合成方向，磁場強度正比于加在線圈上的電壓，因此，通過改變電壓的極性和幅度，可在理論上使轉軸組件在０～３６０度范圍內(nèi)轉動。顯然，只要能按一定的規(guī)律驅(qū)動兩個線圈，就可以使指針偏轉位置與輸入量成線性關系，即滿足下列公式：

θ＝ＫＶｉｎ

其中θ為指針偏轉角,單位為度; Ｋ為轉角常數(shù),單位為度／Ｖ; Ｖｉｎ是輸入電壓,單位為Ｖ。

每個線圈的磁場強度矢量之和必須跟隨偏轉角θ。考慮到轉軸組件總是指向Ｈｓｉｎｅ和Ｈｃｏｓｉｎｅ這兩個正交矢量之和的方向?則其方向可由下式求得?

θ＝ａｒｃｔａｎ Ｈｓｉｎｅ／Ｈｃｏｓｉｎｅ

并由此可以得出：

θ＝ａｒｃｔａｎ ｓｉｎθ／ｃｏｓθ

由上述公式可見?當Ｈｓｉｎｅ按θ的正弦函數(shù)變化，

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