摘要：随着汽车、摩托车、电动自行车技术的不断发展及其广泛应用，其速度越来越快，为了有效遏制交通事故的发生，方便人们的生活，自行车里程/速度计作为机动车的一部分显得尤为重要。本文以机动车现有电气信号为基础，选配了霍尔式车速传感器，以单片机AT89C52为核心，研制出了自行车里程/速度计。
关键词：AT89C52单片机；传感器；里程；速度
一、课题的基本内容
电动自行车里程/速度设计采用AT89C52单片机作控制，速度及里程传感器采用霍尔元件，单片机的P0和P1口用于七段LED显示器的断码及扫描输出，在显示里程时，第三位小数点用17脚P3.7口控制点亮。P1.0和P1.1口分别用于显示里程状态和速度状态。P1.2、P1.3、P1.6和P1.7口分别用于设置轮圈的大小。P3.0的开关用于确定显示方式，当开关闭合时，显示速度；当开关打开时，显示里程。第12脚外中断0用于对轮子圈数的计数输入，轮子每转一圈，霍尔传感器输出一个低电平脉冲。第13脚外中断1用于控制定时器T1的启停，当输入为0时关闭定时器。此控制信号是将轮子圈数的计数脉冲经二分频后形成，这样每次定时器T1的开启时间刚好为转一圈的时间，根据轮子的周长就可以计算出摩托车的速度。P1.4口和P1.5口用于EEPROM存储器24C01的存取控制。11脚输出用于速度超时的报警。
（1,1）单片机原理及应用
综观单片机发展历程，今后的单片机将是功能更强、集成度和可靠性更高而功耗更低，以及使用方便。此外，专业化也是一个发展方向，针对单一用途的专用单片机将会越来越多。
本设计选取了应用电路的AT89S52单片机控制器、24C01芯片和TC4024计数器，尤其是AT89C52芯片在整个电路中至关重要。
1,2、AT89C52介绍及其功能
AT89C52是美国 ATMEL公司生产的低电压，高性能 CMOS 8位单片机，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准 MCS-51指令系统及 8052产品引脚兼容，内置通用 8位中央处理器（CPU）和 Flash存储单元，功能强大 AT89C52片机适合于许多较为复杂控制应用场合。
AT89C52可降至 0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电作模式。空闲方式停止 CPU的工作，但允许 RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
1,3、24C01介绍及特点
24C01是一种128字节串行CMOS EEPROM,它具有如下特点：
1．存储容量为128字节。
2．串行接口可使用普通两根I/O接口。
3．具有页写模式：每页4字节。
4．同步周期小于10ms。
它只使用一条数据线和一条时钟线，采用ATMEL公司的24C01串口存储器，应用简单方便，但是其编程较为复杂。注意：当超过最大绝对额度时，元器件可能永久损坏。
1,4、TC4024的硬件结构
TC4024是7级二进制串行异步计数器，金属-氧化物-半导体型互补MOS型,电源电压=5～17V，双列14脚封装。当复位为高电平时，无论时钟是上升还是下降，输出都为低电平。当复位为低电平时，时钟是上升沿时，输出原状态；时钟是下降沿时，开始进行下一状态所以它作为频率分切器电路和控制电路是适当的。
二．系统电路所需元器件清单
本设计所需元件霍尔元件、AT89C51、24C01、AT4024、扬声器、石英晶体各一个，发光二极管四个，二极管一个，稳压管一个，光电耦合一个，78L05一个，整流电桥18DB10一个，共阴数码管三个，18V/2W变压器一个，2N1893四个，2N2904四个，电容，电阻若干。
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2.1、霍尔元件
本次设计的霍尔元件是在非磁材料的圆盘边上粘贴一块磁钢，霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。圆盘每转动一圈，霍尔传感器便输出一个脉冲。通过单片机测量产生脉冲的频率就可以得出圆盘的转速。
2.2、数码管
常见数码管由七个条状和一个点状发光二极管管芯制成，叫七段数码管，根据其结构的不同，可分为共阳极数码管和共阴极数码管两种。公共端是阳极为共阳数码管，公共端为阴极是共阴数码管。
（三）系统硬件电路原理
电动自行车里程/速度设计采用AT89C52单片机作控制，速度及里程传感器采用霍尔元件，单片机的P0和P1口用于七段LED显示器的断码及扫描输出，在显示里程时，第三位小数点用17脚P3.7口控制点亮。P1.0和P1.1口分别用于显示里程状态和速度状态。P1.2、P1.3、P1.6和P1.7口分别用于设置轮圈的大小。P3.0的开关用于确定显示方式，当开关闭合时，显示速度；当开关打开时，显示里程。第12脚外中断0用于对轮子圈数的计数输入，轮子每转一圈，霍尔传感器输出一个低电平脉冲。第13脚外中断1用于控制定时器T1的启停，当输入为0时关闭定时器。此控制信号是将轮子圈数的计数脉冲经二分频后形成，这样每次定时器T1的开启时间刚好为转一圈的时间，根据轮子的周长就可以计算出摩托车的速度。P1.4口和P1.5口用于EEPROM存储器24C01的存取控制。11脚输出用于速度超时的报警。
（四）系统软件设计
1.初始化程序
本系统初始化程序中，主要将T1设为外部控制定时器方式；外中断0及外中断1设为边沿触发方式；将部分内存单元清零；设置轮子周长值；开中断及定时器；将EEPROM中的数据调入内存等。
2.轮圈设置出错处理程序
P1.2、P1.3、P1.6、P1.7端口的开关用于设定轮子的周长，当没有设定时（至少让一个开关闭合），能从P3.1口输出一个周期为0.5S的方波信号，用作发光管闪烁及信响器提醒。
3.主程序
主程序根据P3.0口的开关状态选择里程显示或速度显示。如图2：
4.里程计数程序（外中断0服务程序）
外中断0服务程序用于对12脚输入的圈脉冲进行计数，为十六进制计数器。60H为低位，62为高位。每计数一次后，对里程数据进行一次存储操作。
5.外中断1服务程序
外中断1服务程序用于处理轮子转动一圈后的计时数据。当标志（00H）为1时，说明计数器溢出，放入最大时间值（为#0FFH）；当标志位为0时，将计数单元（TL1、TH1、6CH、6DH）的值放入68H~6BH单元
6.显示子程序
当显示里程时，先要将圈数计数器中的数据进行运算，求出总里程。
当显示速度时，要将轮子的周长和转一圈的时间数相除，然后换算成KM/H单位。最后放入70H~73H,进行数据的显示。
五、结论
本设计采用霍尔元件控制单片机的定时/计数器，并用24C01作为存储，同时用数码管显示输出。AT89C52单片机不但能和其他单片机兼容而且具有两种省电工作模式。本电路采用低功耗设计，对于电源供电系统来说，选择了低的电源电压，这样能够充分利用单片机和外围器件的低电压低功耗的特性。在本设计中，具有超速信响提醒功能，里程数据自动记忆，对于防止酒后驾车和超速驾驶有很大的帮助，同时它的里程记忆对于判断车的性能和管理车辆是否报废有积极的意义。也可以用于摩托车，汽车等机动车仪表上，并且价格便宜，经济实惠，灵敏度高，易推广 。
参考文献：
1、沈红卫编著,《单片机应用系统设计实例与分析》.北京航空航天大学出版社,2003.
2、肖金球编著,《单片机原理与接口技术》.清华大学出版社,2004.
3、童诗白主编，《模拟电子技术基础》.第二版.高等教育出版社.2001年
4、张双庆主编,《电子元器件的选用与检测》.机械工业出版社，2003年.
论文作者:张子夫
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/5
标签：里程论文; 霍尔论文; 单片机论文; 轮子论文; 速度论文; 定时器论文; 脉冲论文; 《基层建设》2017年第29期论文;