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        電子車速里程表的單片機實現方素

        作者: 時間:2011-05-10 來源:網絡 收藏

         摘要:介紹了一個基于式轉速方案,討論了里程計數的原理和轉速指示原理,給出了用AT89C2051和LM1819驅動器設計的汽車轉速的具體電路原理圖。
        1 概述
          傳統的汽車轉速的功能有兩個,一是用指針指示汽車行駛的瞬時,二是用機械計數器記錄汽車行駛的累計里程。現代汽車正向高速化方向發展,隨著的提高,用軟軸驅動的傳統里程表受到前所未有的挑戰,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形變過大或運動遲滯等現象,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式轉速里程表得以迅速發展。
        2 里程累計原理
          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。 基于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出8個脈沖。現在以速比為1:624的車型為例? 汽車行駛一公里? 則霍爾傳感器發出的脈沖數共為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,使每個脈沖產生一個中斷,并通過中斷服務程序對每個脈沖進行計數,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,即可里程計數功能。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方式,即電平觸發和邊沿觸發,本設計選用邊沿觸發方式,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度范圍內轉動。顯然,只要能按一定的規律驅動兩個線圈,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,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的正弦函數變化,而Hcosine按θ的余弦函數變化時?所得到的總磁場強度的方向與θ角的方向相同,由于轉軸組件與磁場強度矢量和的方向相同,因此,指針將始終指向θ角的方向。
          1.jpg
          圖1所示是LM1819驅動器的內部組成原理框圖,它由電荷泵、整形器、函數發生器等組成?輸入的轉速信號通過內部的三極管緩沖后,輸入到電荷泵即可進行F/V頻率電壓轉換,兩個輸出端按輸入量的正弦和余弦函數變化,2腳和12腳的最小驅動能力為±20mA(±4V),線圈的公共端接到1腳可為內部函數發生器提供反饋信號, 同時為5.1V齊納二極管提供參考電壓。在該電路中,K=54°/V,輸入Vin 實際上是4腳和8腳的電位差,8腳既是諾頓放大器的輸出, 又是函數發生器的輸入,一般4腳的電壓是2.1V,所以有:
          θ=K(V8-Vref)=54(V8-2.1)
          由于V8是在2.1V~7.1V的范圍內變化的,故LM1819可以驅動十字表頭以使其在0°~270°范圍內轉動。

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