光电式电动车速度里程表设计

一光电式电动车速度里程表光电式电动车速度里程表设计摘要由于电动车的大量使用，但由于现有电动车一般都没有安装速度里程表,行使过程中,每充电一次行使里程的具体数值驾驶人并不清楚,经常会出现行使一段路程后,电能耗尽,这不便于使用人出行计划的圆满执行。本论文主要阐述一种基于光电式传感器的速度里程表的设计。以AT89C52单片机和光电耦合器为核心器件，实现对电动车里程/速度的测量统计，并能将电动车的里程数及速度用LED实时显示。文章详细介绍了自行车的速度里程表的硬件电路和软件设计。硬件部分利用光电耦合器将电动车转速传入单片机系统，然后单片机系统将信号经过处理送显示。软件部分用汇编语言进行编程，采用模块化设计思想。该系统硬件电路简单，子程序具有通用性，完全符合设计要求。关键词：里程/速度；光电元件；单片机；LED显示一光电式电动车速度里程表DESIGNDESIGNDESIGNDESIGNOFOFOFOFOPTICALOPTICALOPTICALOPTICALELECTRICELECTRICELECTRICELECTRICVEHICLESVEHICLESVEHICLESVEHICLESSPEEDSPEEDSPEEDSPEEDODOMETERODOMETERODOMETERODOMETERABSTRACTABSTRACTABSTRACTABSTRACTAstheextensiveuseofelectricvehicles,butelectriccarsaregenerallynotavailabletoinstallspeedodometer,theexerciseoftheprocess,oneexerciseperchargemileagedriversdonotknowthespecificvalue,oftenappeartoexerciseacertaindistance,theenergydepletionThisisnoteasytouseoneofthesuccessfulimplementationoftravelplans.Thispapermainlyelaboratesphotoelectricsensorsbasedonthedesignofthespeedodometer.WithAT89C52microcontrollerandopticalcouplerasthecorecomponenttorealizetheelectricvehiclemileage/speedmeasurementstatistics,andcanthemileageonelectriccarsandspeedreal-timedisplaywithLED.Thispaperintroducesthespeedofthebicycleodometerhardwareandsoftwaredesign.Hardwareusingoptocouplerspeedelectricvehiclesimportedmicrocomputersystems,microcomputersystemsandthensendingthesignalthroughtheprocessingdisplay.Softwarepartoftheassemblylanguageprogramming,modulardesign.Thehardwarecircuitissimple;routinehasuniversal,fullycomplywithdesignrequirements.KeyKeyKeyKeywordswordswordswords::::distance/speed;optoelectroniccomponents;SCM;LEDDisplay一光电式电动车速度里程表目录1.绪论……………..........………………………………………………………………....…...11.1课题背景及目的…….....……………………………………………………….........11.2研究现状...…...……........……………………………………………………………12.电动车速度里程表总体方案设计…..…...........…………………………………………....32.1任务分析与实现…….............…………………………………………………….....32.2电动车速度里程表硬件方案设计……....…….………………………………….....32.3主要芯片的选择………....…………………………………………………………..42.3.1单片机的选取……........……………………………………………………..42.3.2单片机中断系统介绍…….........……………………...………………….…72.3.3单片机定时/计数功能介绍…………….......………………………..….…82.3.4速度脉冲发生源的选取…………....…………………………………….…92.3.5显示驱动器MAX7219………………………………………………………103电动车速度里程表硬件电路设计…..........……………………………………………….133.1概述………..……………………………………………………….....................…133.2速度发生电路设计………….……………………………………………………...133.3LED显示电路设计…..……………………………………………………………...153.4时钟电路的设计…………………………………………………………………...163.5复位电路的设计………………………………………………………………...…173.6报警电路的设计…………………………...……………………………………....174电动车速度里程表软件程序设计………......…………………………………………….184.1概述……….…......…………………………………………………….....................184.2电动车速度里程表总体程序设计…....……………………………………………194.3中断子程序的设计………....………………………………………...............…....204.4按键扫描子程序的设计………........………………………………………………224.5速度报警子程序…...………………………………………………………………224.6软件延时子程序……...……………………………………………………………224.7速度及里程采集程序………………………………………………………………234.8显示子程序的设计…………………………………………………………………24一光电式电动车速度里程表5系统调试与分析……...............……………………………………………………………265.1系统仿真调试…………….......……………………………………………………265.2调试故障及原因分析………………………………………………………………266设计总结………...........................…………………………………………………………27参考文献………...............……........……………………………………………………29致谢…...........................………………………………………………………………30附录A程序清单………..........…………………………………………………………31附录B系统原理图……......……………………………………………………………39附件1：开题报告附件2：译文及原文影印件一光电式电动车速度里程表第1页共39页1绪论1.1课题背景及目的由于电动车的大量使用，但由于现有电动车一般都没有安装速度里程表,行使过程中,每充电一次行使里程的具体数值驾驶人并不清楚,经常会出现行使一段路程后,电能耗尽,这不便于使用人出行计划的圆满执行。现有电动车上速度表一般都没有经过校验,存在较大误差,不利于驾驶人行进行速度控制,因此研制一种便于安装,精度较好的里程速度表,对提高和改进现有电动车的行使就很有必要.本课题的目的是设计和制作一种光电式电动车速度里程表,并在一台现有电动车上安装,进行试验调试。该里程表的特点：（1）光电式传感器能够简便地安装到现有的电动车上；（2）速度里程表能够显示速度,单次里程,累计里程,并能进行校准。（3）速度里程表要便于安装到现有电动车上。1.2研究现状分析电动自行车以方便、舒适、经济、实用的特性受到广大消费者的青睐，以节能环保的优势受到政府相关部门的大力支持[1]。就节能环保而言，电动自行车在使用中没有二氧化碳和噪音的污染。作为短途代步工具，它又不是一个低效率的交通工具，电动自行车作为代步交通工具无论是静态还是动态，都能够节约大量路面资源[2]。无论从什么角度来看，电动自行车都符合国家提出的建设资源节约型和环境友好型社会的要求。今后电动自行车仍有很好的发展空间，社会的需求仍然在增长[3]。近10年来得到广大用户的厚爱,其拥有量仅长沙市就高达几十万辆[4].但由于现有电动车一般都没有安装速度里程表,行使过程中,每充电一次行使里程的具体数值驾驶人并不清楚,经常会出现行使一段路程后,电能耗尽,这不便于使用人出行计划的圆满执行[5].另外,交通管理部门还对电动车进行限速,现有电动车上速度表一般都没有经过校验,存在较大误差[6],不利于驾驶人行进行速度控制,因此研制一种便于安装,精度较好的里程速度表,对提高和改进现有电动车的行使就很有必要[7]。电动车里程表的功能、款式变化加快，也日趋复杂。传统的里程表是机械式的，通过装在车轮和里程表之间固定传动比的齿轮传动装置测速。传统的机械式里程表虽然稳一光电式电动车速度里程表第2页共39页定可靠，但这种里程表笨重、体积大，安装不方便且功能单一、易受磨损，不适用于电动自行车上使用。现在电动车上的里程表多采用电子技术，传感器技术，计算机技术结合的智能里程表[8]，如：1）.光电式里程表，主要由光电传感器、单片机、液晶显示屏幕几部分组成。即由传感器完成对汽车状态信号的采集，将采集的信号传递给单片机，单片机完成对数据和信号的处理和转化后，输出信号直接驱动显示屏。此种里程表稳定性好、响应速度快、抗震性强、可靠性和性价比都很高，但电传感器对油或赃物在光通过转盘传递的干涉十分敏感，坏的分电器或密封垫容器在使用中会使油或赃物进入敏感区域，这会引起行驶性能问题并产生故障码[9]。2）.霍尔式里程表，主要是以单片机系统和霍尔传感器为核心。传感器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，再采用LED模块进行显示，使得电动自行车的速度与里程数据能直观的显示给使用者。此种程表的设计具有结构简单，成本低廉，显示清晰，稳定可靠等优点，并且可进行扩充，加入时速表的功能，更加方便的了解你现在所处的情况，但此种里程表仍有些缺陷，如霍尔效应传感器一般设计能在高至150℃下运行，但它们的工作仍然会受到温度的影响，许多霍尔效应传感器在一定的温度下(冷或热)会失效[10]。此外还有感应式里程表等[11]，随着科技的进步和新技术在里程表中的应用，里程表的款式更加多样化，工作性能也更将稳定，更完善。一光电式电动车速度里程表第3页共39页2电动车速度里程表总体方案设计2.1任务分析与实现本设计的任务是：以通用MCS-51单片机为处理核心，用传感器将车轮的转数转换为电脉冲，进行处理后送入单片机。里程及速度的测量，是经过MCS-51的定时/计数器测出总的脉冲数和每转一圈的时间，再经过单片机的计算得出，其结果通过LED显示器显示出来。本系统总体思路如下：采用单片机作为系统的控制核心；在自行车的后轮上加装一开了10个空的铝盘，并在后轮上安装一