基于AT89S51电动车里程/速度计的实现

程阳

摘要：本论文主要介绍了非机动车中基于AT89S51的电动车里程/速度计的仿真实现，通过AT89S51单片机，采用霍尔传感器，实现对电动车行驶里程、速度的测量，并能选择显示电动车行驶里程值或速度值。

关键词：AT89S51；LED数码管；霍尔传感器；里程在中国，电动车是每年以30%的速度增长的绿色朝阳产业，无论能耗角度还是从占有空间比较，电动自行车的发展趋势、市场前景都非常看好。电动自行车曾以其价廉、便捷、环保的功能优势，受到城市市民的青睐，但是它的非机动性也带来了安全方面的一些问题。我们这里通过把霍尔传感器安装在电动车轮子上来测定速度、并增加超速声光报警提示等功能做为补充。

1设计思路

以AT89S51单片机为核心，采用霍尔传感器，实现对电动车行驶里程、速度的测量，并能选择显示电动车行驶里程值或速度值。可以实现对电动车车轮大小的设置等。电动车超过一定限速时可以进行声光报警提示。

本系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要完成电动车行驶里程里程的检测、LED显示、按键检测、灯光指示和声音报警等功能。软件部分主要完成电动车行驶里程和速度的计算、速度值里程值的选择显示、按键控制、超速时进行声光报警提示等功能。

2电路的工作原理

硬件部分，我们以AT89S51为核心，它是美国ATMEL公司生产的，具有低功耗，高性能CMOS的 8位字节单片机，它还具有4k在线系统编程（ISP）Flash闪速存储器,并且具有全静态的工作模式和三级程序加密琐,以及32个可编程I/O口线,2个16位定时/计数器,它还能够具用全双工串行UART通道和灵活的在系统编程功能,可灵活应用于各种控制领域。

我们还借助于霍尔传感器AH20，将它安装在电动车的轮子上，轮子每转一圈，霍尔传感器就会产生一个低电平脉冲。把CD4024当作二分频器使用，对霍尔传感器的输出信号加以二分频，实现定时器启动和停止。LED数码管利用动态扫描的方式，数码管的段码及位码的输入端利用P0口和P2口。里程显示和速度显示的状态指示灯利用LED1和LED2。电动车车轮大小的选择开关采用S1～S4。里程/速度显示的切换开关采用S5，当S5闭合时，速度就会显示,当S5断开时，里程就会显示。超速报警指示采用LED3和蜂鸣器。

3软件实现

软件部分：采用C语言编写。20H～23H单元存放车轮大小的数值，60H～62H单元存放圈数，68H、69H单元存放轮子转一圈所用的时间。源程序主要分为主程序、初始化子程序、里程/速度测量子程序、显示子程序等。

3.1 初始化子程序

初始化子程序主要通过下面的步骤：外部控制定时方式用定時器1来设定、边沿触发方式用外中断0和外中断1设定。当开关S1～S4都断开为0时，就会弹出错误警报。

3.2 主程序

根据开关S5的状态选择显示里程值或速度值。并开始调用其他子程序。

3.3 里程速度测量程序

行驶圈数的计数通过外部中断0，该计数值为十六进制数。轮子每转一圈，就会产生一次外部中断，并且计数值加1。启动和停止通过外部中断1控制定时器T1来实现，当外部中断1输入为0时，停止定时器T1，当外部中断1输入为1时，启动定时器T1。将轮子圈数的计数脉冲经二分频后将会产生外部中断1的输入信号，这样轮子转一圈所用的时间刚好等于每次定时器T1的计数时间。

3.4 显示子程序

在显示里程的过程中，首先要点亮里程显示指示灯，并同时熄灭速度显示指示灯，然后把圈数计数器中的数值计算出来，求出总里程值（km）并加以显示。计算公式为：里程=计数值*轮子周长。当需要显示速率时，首先要点亮速度显示指示灯，并同时熄灭里程显示指示灯，然后把轮子的周长数值和车轮转一圈所用的时间数值计算出来，求出实时速度值并加以显示，速度的单位为Km/h。速度计算公式为：速度=轮子周长/定时时间

4调试与功能说明

单片机AT89S51的31脚要和电源接一起；霍尔传感器要安装在电动车的前轮上，永久磁铁要固定在车轮辐条上，AH20作防潮密封后要固定在前叉上，使车轮在转动时磁铁和AH20相遇，并且相遇时间尽量短。磁铁的S极面向AH20的正面，之间的间距调整到5mm左右。

通过本次实验，我们进行设计制作的电动车里程/速度计显示数据准确、使用方便、占用硬件资源少、而且在不改变硬件电路的前提下，仅通过软件编程就实现了计时、定时等功能。

[参考文献]

[1]潭浩强.《C程序设计》.北京航空航天大学出版社.

[2]郝建国,郑燕.单片机在电子电路设计中的应用[M].北京：清华大学出版社.

[3]童诗白,华成英.《模拟电子技术基础》.北京高等教育出版社.

[4]胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社.