1、 1 基于 MCS-51 单片机的里程表的设计 前言 汽车是现代生活中不可或缺的一种重要交通工具，传统的指针式的里程表伴随着汽 车的诞生就一直为人们接受，不过，新生事物不会因传统的存在而停止它前进的步伐， 数码科技在今天已渗透到工业，农业，民用等产品的点点滴滴。新概念的车速里程表最 直观的变化就是用大屏幕的液晶取代指针式表盘，直接用数字显示时速，里程，以及其 他一些诸如油耗、时钟、环境温度等参数。直观的呈现给使用者。 由于单片机体积小， 可以把它做到产品的内部， 取代老式机械零件， 缩小产品体积， 增强功能，实现智能化。因此广泛的被用在智能产品中。Intel 公司的 MCS-51 系列单片 机
2、在近年来广泛流行，即介绍一种基于 MCS-51 单片机的里程表的设计与实现。 本课题设计先对里程表设计中所需设备作了详细介绍，对设计中存在的问题进行了 说明；对硬件和软件部分的设计和实现作了认真的分析；给出了系统的建模过程及相应 的系统模型，在 Lab2000p 仿真实验系统上进行了仿真，并对仿真结果进行了分析。 1 系统概述 本系统由信号采集处理模块、单片机 8031、系统化 LCD 显示模块、系统软件组成。 其中信号采集处理模块以霍尔传感器为核心器件，将不同的转速信号转换成相应的脉冲 信号，并送到单片机的 T1 引脚；对单片机进行设置，使内部的定时器/计数器 timer0 工作在定时状态，
3、 timer1 工作在计数状态， 利用内部定时器 T0 对脉冲输入引脚 T1 进行 控制，这样就能精确地检测到设定时间内加到 T1 引脚的脉冲数，一个脉冲即代表着车 子前进一个轮长，对脉冲数进行处理就可得到里程和速度的数据；将数据送到 LCD 显示 模块进行显示。该系统原理框图如图所示。 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、 频率测量模块、速度里程计算模块、速度和里程显示数据 LCD 字库显示模块等。 图 1-1 系统原理框图 脉冲信号 单片机 LCD 2 2 基本原理与设计方案 2.1 元器件简介 2.1.1 霍尔传感器简介 霍耳效应：1879 年 E.H.
4、 霍尔发现，如果对位于磁场(B)中的导体(d)施加一个电压 (v)，该磁场的方向垂直于所施加电压的方向，那么则在既与磁场垂直又和所施加电流 方向垂直的方向上会产生另一个电压(UH)，人们将这个电压叫做霍尔电压，产生这种现 象被称为霍尔效应。 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当 带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方 向上产生正负电荷的积累，从而形成附加的横向电场。 通有电流 I 的金属或半导体板置于磁感强度为 B 的均匀磁场中，磁场方向和电流 方向垂直， 在金属板的第三对表面间就显示出横向电势差 U H 的现象称为霍耳
5、效应。U H 就 称为霍耳电势差。 实验测定， 霍耳电势差的大小， 和电流 I 及磁感强度B成正比， 而与板的厚度d 成 反比 霍尔转速传感器： 霍尔转速传感器的外形图和与磁场的作用关系下图所示。磁场 由磁钢提供， 所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。 霍尔传感器检测转速示意图如下图。 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。 霍尔电流传感器本身已经存在滤波电路，输出无须再加装滤波，可直接供单片机的 05V 的 AD 采集或直接送到单片机的中断输入引脚，信号非常稳定，而且抗干扰
6、能力 很强。 霍尔电流传感器反应速度一般在 7 微妙，不用考虑单片机循环判断的时间。 若在圆盘上贴上多块磁钢，则圆盘每转一圈，输出的脉冲信号将相应增加，单位时 间内测到的脉冲数将增多，测出的转速也将更加精细。本设计建模时采用一个圆盘上贴 一个磁钢进行模拟。实际制作中可以贴上多块磁钢，即可以克服因车轮转速太慢而在设 定时间内测不到脉冲的问题。 3 图 2.1.1-1 霍尔转速传感器的外形图 图 2.1.1-2 霍尔传感器检测转速示意图 2.1.2 AT89C51 芯片简介 AT89C51 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写 的 Flash 只读程序存储器和 128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位 中央处理器和 Flash 存储单元，内置功能强大的微型计算机的 AT89C51 提供了高性价比 的解决方案。 4 AT89C51 是一个低功耗高性能单片机，40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O）
