单片机硬件系统设计 原则
●单片机硬件系统设计原则 ●一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单 元，如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等，要设计合适的接口电路。 ●系统的扩展和配置应遵循以下原则： ● 1、尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基 础。 ● 2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行 二次开发。 ● 3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑的原则 是：软件能实现的功能尽可能由软件实现，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用CPU时间。 ● 4、系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时，系统 中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。 ● 5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分，它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷 电路板布线、通道隔离等。 ● 6、单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠，可通过增 设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。 ● 7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大， 也不可避免地降低了系统的稳定性。随着单片机片内集成的功能越来越强，真正的片上系统SoC已经可以实现，如ST公司新近推出的μPSD32××系列产品在一块芯片上集成了80C32核、大容量FLASH 存储器、SRAM、A/D、I/O、两个串口、看门狗、上电复位电路等等。 ●单片机系统硬件抗干扰常用方法实践 ●影响单片机系统可靠安全运行的主要因素主要来自系统内部和外部的各种电气干扰，并受系统结 构设计、元器件选择、安装、制造工艺影响。这些都构成单片机系统的干扰因素，常会导致单片机系统运行失常，轻则影响产品质量和产量，重则会导致事故，造成重大经济损失。 ●形成干扰的基本要素有三个： ●（1）干扰源。指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt， di/dt大的地 方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。 ●（2）传播路径。指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线 的传导和空间的辐射。 ●（3）敏感器件。指容易被干扰的对象。如：A/D、 D/A变换器，单片机，数字IC，弱信号放大器 等。 ● 1 干扰的分类 ● 1.1 干扰的分类 ●干扰的分类有好多种，通常可以按照噪声产生的原因、传导方式、波形特性等等进行不同的分 类。按产生的原因分： ●可分为放电噪声音、高频振荡噪声、浪涌噪声。 ●按传导方式分：可分为共模噪声和串模噪声。 ●按波形分：可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等等。 ● 1.2 干扰的耦合方式
几个世纪以来，机械式里程表一直兢兢业业地统计着里程。虽然它们即将面临淘汰，但相信您仍会为其神奇的构造而惊奇。机械式里程表实质上就是一个具有精确传动比的齿轮传动链。 上图中里程表的齿轮比为1690:1。这意味着，该里程表的输入轴要转1690圈，才能使它记录1公里。 这种里程表正逐渐被电子里程表所取代，电子里程表可提供更多功能且价格更低，但缺少机械式里程表那种神奇的魅力。在本文中，我们将带您到机械式里程表的内部去看一看，并顺便聊聊电子里程表的工作原理。 机械式里程表通过一个由上紧的弹簧制成的柔性线缆驱动。该线缆环绕在金属保护管内，该管的外面覆有橡胶套。在自行车上，相对于自行车车轮转动的小轮会转动该线缆，里程表的齿数比必须按照这个小轮的大小进行校准。在汽车上，齿轮负责接合变速器的输出轴，进而转动该线缆。柔性线缆蜿蜒上行至仪表板，在那里连接到里程表的输入轴。 该里程表使用一组（三个）蜗轮来实现里程表1690:1的齿轮比。输入轴驱动第一个蜗杆，蜗杆驱动另一个齿轮。蜗杆每转一圈只会使该齿轮转动一个齿。该齿轮继续驱动另一个蜗杆，该蜗杆驱动下一个齿轮，该齿轮又驱动最后一个蜗杆，进而驱动最后的齿轮。最后的齿轮与精度为1/10公里的指示器相连。 此图显示了蜗轮减速的情况
最后一个蜗轮的输出将驱动一个轴，后者使精度为1/10公里的指示器发生转动。 然后，每个转盘将由其前一个转盘上的销钉通过一个较小的辅助齿轮（白色）转动。
每个指示器都在一侧伸出一行销钉，而另一侧有两个销钉。当这两个销钉绕着白色塑料齿轮转动时，其中一个轮齿会落入这两个销钉之间并随指示器一起转动，直至销钉通过。该齿轮还与下一个较大指示器上的某个销钉相接合，将其转动1/10圈。 在白色轮上的3和4之间，有两个销钉。每转动一次，白色齿轮上的某个轮齿就会落入这两个销钉之间一次，从而 使得相邻黑色齿轮转动十分之一圈。 现在您就会明白了，当里程表“翻过”很多位数字（假设从19999翻到20000公里）时，为什么读数最左侧的2可能没有与其他位对齐。白色辅助齿轮中的微小摆动使所有位无法精确对齐。通常，读数在达到21000公里时才能使它们再次对齐。 您还会发现，类似这样的机械式里程表是可反转的。当您倒车时，里程表的计数会倒退——它只是一个齿轮传动链。在电影《春天不是读书天》（Ferris Bueller's Day Off）中，有个场景是他们把汽车抬起来并让车轮倒转。另一个伎俩是将里程表的柔性线缆接到一个钻头上并反向转动以回调里程。 其实其原理很简单，因为汽车车轮的直径已知，车轮的圆周长便是恒定不变的。由此可以计算出每走一里路车轮要转多少圈，这个数也是恒定不变的。因此只要能够自动把车轮的转数积累下来，然后除以每一里路对应的转数就可以得到行驶的里程了。这样简单的原理古人就已经发现，并且开始使用了。“记里鼓车”就是这样的装置，它是利用上述原理，再加上巧妙的机构使得车轮每转一定圈数就自动敲一下鼓，此时只要有专人把它记下了，就可以得到所走里程。此装置十分巧妙无论白天、黑夜均可使用，而且盲人也可使用，体现出了我国古代劳动人民的聪明才智。不过，如果车上没有人默记鼓声数目的话，单靠记里鼓车本身还不能累计一共走了多少里。而且车停下来之后谁也不知道这车曾经走过多少里路，这是美中不足之处。
现在汽车上的里程表可就不一样了，它克服了“记里鼓车”的不足之处，既能告诉你这次走了多少公里，也能记忆自从出厂以来一共走了多
本文介绍的速度与里程表设计以单片机和光电传感器为核心。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。 系统概述 本系统由信号预处理电路、单片机AT89C2051、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求;波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机相连的TTL信号;通过单片机的设置可使内部定时器T1对脉冲输入引脚T0进行控制，这样能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数;设计中速度显示采用LED模块，通过速度换算得来的里程数采用I2C总线并通过E2PROM来存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。 系统的原理框图如图1所示。
图1 系统的原理框图 工作原理 该设计能实时地将所测的速度与累计里程数显示出来，主要是将传感器输入到单片机的脉冲信号的频率(传感器将不同车速转变成不同频率的脉冲信号)实时地测量出来，考虑到信号的衰减、干扰等影响，在信号送入单片机前应对其进行放大整形，然后通过单片机计算出速度和里程，再将所得的数据存储到串口数据存储器，并由LED显示模块交替显示所测速度与里程。本设计的里程数的算法是一种大概的算法(假设在一定时间内自行车是匀速行进，平均速度与时间的乘积即为里程数)。 设计时，应综合考虑测速精度和系统反应时间。本设计用测量脉冲频率来计算速度，因而具有较高的测速精度。在计算里程时取了自行车的理想状态。实际中，误差控制在几米之内，相对于整个里程来说不是很大。为了保证系统的实时性，系统的速度转换模块和显示数据转BCD码模块都采用快速算法。另外，还应尽量保证其他子模块在编程时的通用性和高效性。本设计的速度和里程值采用6位显示，并包含两个小数位。 系统的硬件设计 脉冲发生源 本设计采用了ST1101红外光电传感器，进行非接触式检测。当有物体挡在红外光电发光二极管和高灵敏度的光电晶体管之间时，传感器将会输出一个低电平，而当没有物体挡在中间时则输出为高电平，从而形成一个脉冲。 该系统在自行车后轮的轴处保持着与轮子旋转切面平行的方向延伸附加一个铝盘，在这个铝盘的边沿处挖出若干个圆形过孔，把传感器的检测部分放在圆孔的圆心位置。每当铝盘随着后轮旋转的时候，传感器将向外输出若干个脉冲。把这些脉冲通过一系列的波形整形成单片机可以识别的TTL电平，即可算出轮子即时的转速。
基于PS D系列芯片的单片机电路设计 王小梅 (安徽电力中心调度所,合肥230061) 摘要 简要介绍了如何使用PSD芯片来构成单片机系统的硬件电路。 关键词 PSD系列芯片 单片机 电路设计 中图分类号 T P13 C ircu it D esign i ng of Si ngle-Ch ip Processors Ba sed on PS D Fam ily Ch ips W ang X iaom ei (A nhu i E lectron ic P o w er Cen tra l,H ef ei230061) Abstract T h is paper in truduces how to design the circu its of single2ch i p p rocesso rs w ith PSD ch i p s. Keywords PSD fam ily ch i p s Single2ch i p p rocesso rs C ircu it design ing 1 传统的单片机系统的硬件构成对于传统的工业控制单片机系统的硬件构成来说,尽管典型的微控制器(如:8031,8098, 90C32,Z8,M68010,TM S320CXX等)内部已集成了计数器、小量的RAM和ROM以及有限的I O能力,但大多数的微控制器仍需外加EPROM、RAM、I O端口和存储器空间译码逻辑,有时还需外加锁存器对来自多路复用地址 数据总线的地址和数据进行分离。电路的设计者不得不根据各自的需要来选用芯片构成自己所要设计的电路,一旦电路设计完成,如果要进行修改则比较麻烦,如果采用以PSD系列芯片作为单片机的外围芯片就可以使上述问题得到很好的解决。 2 采用PSD芯片的单片机系统的硬件构成 W S I公司生产的一种高性能的现场可编程的微控制器外围集成电路(PSD)系列,将E PROM、RAM、PLD、地址锁存器和I O口集成在单一的芯片上。随着PSD系列芯片的出现和发展,设计者不必再费尽心思地考虑需要哪些离散器件来构成系统所需的存储器、译码电路、端口和地址锁存器了。这种芯片内功能的高度集中,使得小型系统的组件可降低到只有两个芯片:一片微控制器和一片PSD芯片。这种硬件设计的二片方案,既可简化电路设计,节省印制板空间,缩短产品开发周期,又可增加系统可靠性,降低产品功耗。当然,对于较大的系统,可配置多个PSD芯片,而不需要外加逻辑线路。将两个或多个PSD芯片通过水平级联(以增加总线宽度)或垂直级联(以增加子系统深度),来增加该系统的存储器空间、I O 端口和片选信号,用以达到系统所需的要求。 3 PSD系列芯片的内部结构和功能简介 PSD系列芯片(主要有PSD3、PSD4、PSD5、PSD6、PSD8、PSD100等)系列,目前 半导体技术1999年8月第24卷第4期
电子车速里程表的设计 摘要 随着电子技术的迅猛发展，电子式里程表得以广泛应用，现在很多轿车仪表已经使用电子车速里程表。本设计介绍一种基于AT89C51单片机的智能电子里程表。该电子式里程表是一种数字式仪表，主要由车速表和里程表两部分组成，其传感器采用霍尔传感器的脉冲信号检测与转换。此里程表不仅可显示车辆行驶的总里程，也可显示一段时间的阶段里程，还可显示车速，以及实现超速报警等功能，并具有较强的再开发能力。 本文详细描述了利用霍尔传感器和AT89C51单片机开发测速系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，该系统可以方便的实现实时速度、里程的采集和显示，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，有利于我们日常生活和汽车生产业的发展，也可以当作测速处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行速度里程测量，有广泛的应用前景。 关键词：AT89C51，数码管显示器，霍尔传感器，速度里程表
目录 1 绪论 (1) 1.1 课题描述 (1) 1.2 基本工作原理及框图 (1) 2 相关芯片及硬件电路设计 (2) 2.1 AT89C51芯片 (2) 2.1.1 AT89C51的主要特性 (2) 2.1.2 AT89C51的管脚说明 (3) 2.2 霍尔速度传感器 (4) 2.2.1 霍尔传感器工作原理 (4) 2.2.2 霍尔效应 (4) 2.2.3 霍尔元件 (4) 2.3 单片机最小系统及电路 (5) 2.4 车速信号处理电路 (6) 2.5 显示电路 (8) 2.5 系统原理图 (9) 3 系统的软件及程序设计 (9) 3.1 主程序程序框图 (9) 3.2 调试及仿真 (11) 总结 (12) 致谢 (13) 参考文献 (14) 附录 (15)
基于单片机C8051F410的精确信号模拟电路设计 引言 在对某型发射装置进行检测时．需要提供三组以11.50伏为基准的精确直流电压信号。为配合测试流程，这三组信号需要在不同的时段取18个不同的直流电压值，幅度分布在9.33-12.13伏范围之内。原有的测试仪采用22个精密电阻组成的分压器，配合波段开关选择来产生这18种不同的精确直流电压信号。这种设计方法价格昂贵，并且不能实现自动化检测，需要通过手工拨动波段开关来实现测试步骤的转换。为了实现对发射装置的自动测试。采用微机技术设计了新型的检测仪。新的检查仪以CPU模块为核心，通过程序控制D/A转换器来产生这三组精确直流电压信号，简化了设计，降低了成本，实现了测试步骤的自动切换。但是在检测仪的使用过程中发现经常出现重测合格 (RTOK)现象，即检测仪测定某件装备不合格，但是更换仪器或重新开机后再对该装备进行测试时结果良好．这种状况严重影响装备单位的使用和维护。后经分析．认为主要是检测仪中产生这三组精确信号的模拟电路存在工作点漂移问题，精度不高。电压输出不稳定，从而导致测试状态不正确。为了解决这个问题，本文基于C8051F410单片机。采用PWM调制技术和负反馈测量技术设计了～种新的精确信号模拟电路，有效抑制了工作点漂移问题提高了模拟电路输出精度．解决了装备维护使用工作中存在的实际问题。 1 电路结构及原理 电路设计采用了闭环控制结构，如图l所示。电路以C8051F410单片机为核心．通过程序设定需要输出电压的初始参数，控制单片机内部的可编程计数器阵列(PCA)产生适当占空比的PWM波形，经二级信号放大电路和推挽式输出电路放大后得到精确直流电压信号。为了抑制-亡作点漂移并保证足够的输出精度，将输出信号经分压后引回至C8051F410单片机，利用单片机内部的数/模转换器测量该电压，并与初始设定参数相比较．通过程序调节PWM波形的占空比．从而得到具有高可靠性和较高精度的直流电压输出信号。 图1电路结构框图 本电路的基本思想就是利用单片机具有的PWM端口，在不改变PWM方渡周期的前提下．通过软件的方法调整单片机的PWM控制寄存器来调整PWM的占空比，从而得到所需要的电压信号。本电路所要求的单片机必须具有ADC端口和PWM端口这
四川现代职业学院《单片机原理及应用》课程设计红绿灯实训报告 题目：红绿灯项目设计报告 系别：电子信息技术系 专业：电子信息工程技术 组员：贺淼、纪鹏、邵文稳 指导老师：陶薇薇 2014年7月12日
摘要 交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。本系统采用STC89C52点单片机以及数码管为中心器件来设计交通灯控制器，实现了南北方向为主要干道，要求南北方向每次通行时间为30秒，东西方向每次通行时间为25秒。启动开关后，南北方向红灯亮25秒钟，而东西方向绿灯先亮20秒钟，然后闪烁3秒钟，转为黄灯亮2秒钟。接着，东西方向红灯亮30秒钟，而南北方向绿灯先亮25秒，然后闪烁3秒钟，转为黄灯亮2秒钟，如此周而复始。 软件上采用C语言编程，主要编写了主程序，中断程序延时程序等。经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。
目录 （一）硬件部分--------------------------- 3 1.1 STC89C52芯片简介-----------------------3 1.2 主要功能特性---------------------------4 1.3 STC89C52芯片封装与引脚功能-------------5 1.4 基于STC89C52交通灯控制系统的硬件电路分析及设计-------------------------------------------10 （二）软件部分----------------------------14 2.1 交通灯的软件设计流程图-----------------14 2.2 控制器的软件设计-----------------------15 （三）电路原理图与PCB图的绘制-------------16 3.1 电路原理图的绘制（见附录二）----------16 3.2 PCB图的绘制（见附录三）---------------16 3.3 印刷电路板的注意事项------------------16 （四）调试及仿真---------------------------------------19 4.1 调试----------------------------------19 4.2 仿真结果------------------------------20 （五）实验总结及心得体会---------------------------21 5.1 实验总结-----------------------------------------------21 5.2 实验总结-----------------------------------------------22 附录程序清单---------------------------22
电子式里程表 摘要 里程表广泛应用于各类机车，传统的机械式里程表虽然稳定可靠，但功能单一、易受磨损。随着电子技术的迅猛发展，电子式里程表得以广泛应用，现在很多轿车仪表已经使用电子车速里程表，本设计介绍一种基于单片机的智能电子里程表。该电子式里程表是一种数字式仪表，主要由车速表和里程表两部分组成，其传感器采用无接触测量的光电传感器。它不仅可显示车辆行驶的总里程，也可显示一段时间的阶段里程，还可显示车速，以及实现超速报警等功能，并具有较强的再开发能力。它的实现方式是，通过安装在汽车转轴上的测量盘，用光电式转速传感器检测转速的脉冲信息，在脉冲状态下，将转速的变化转换成光通量的变化，再通过光电转换元件将光通量的变化转换成电量的变化，接着通过频率测量电路将脉冲信号输入到单片机中，然后依据电量与转速的函数关系实现转速测量，再通过计算，从而得出里程、车速的信息，并由LED显示器显示出来。并且该电子式里程表累积的里程数字存储在非易失性的EEPROM存储器内，在无电状态下数据也能保存。 关键词：AT89S51单片机；里程表；光电传感器；LED显示器；存储器
Abstract Vehicle odometer is applied in each kind of motorcycle extensively, although the traditional machine type odometer stable and credible, but the function of it is single and be easily worn away. Along with the technical fast fiercely develop in electronics, the electronic vehicle can be applied extensively. Recently, a lot of car appearances have already used the electronic vehicle odometer, this graduation thesis introduce a kind of intelligence electronic vehicle odometer, which is based on a Single-Chip Microcomputer system. The electronics' type vehicle odometer is a kind of numerical type appearance, which mainly constitute with two parts, that is vehicle speed meter and odometer, it adopts the light sensor that the sensor has no contact measure. It not only can show the total mileage that vehicle drive, but also can show the stage mileage of a period of time. Moreover, It’s can show the car speed, and the realization exceed the speed limit to report and so on. It also has the ability of strongerly develop again. The way of this vehicle odometer carry out is as follows: through the installed measure plate in the automobile shaft, use the light sensor to measure the rotational speed information. Under the pulse appearance, it make the variety rotational speed change to the variety of the light flux, after that the variety of the light flux convert to electricity quantity. Then through the light electricity convert component, we can make the pulse signal input to the Single-Chip Microcomputer by the frequency measure circuit. Then in terms of the function relationship of electricity quantity and rotational speed, we can realize the measure of rotational speed, after calculate by the Single-Chip Microcompute, we can obtain the information of mileage and vehicle speed. Moreover, This mileage and vehicle speed information can be displayed by the LED monitor. And the mileage numeral of the electronics' vehicle odometer accumulation is saving in EEPROM，which is not easily lost, the data also can keep under the no electric appearance. Keyword：AT89S51 Single-Chip Microcomputer；Odometer；Light sensor；LED ；
单片机密码锁设计（汇编语言）带原理 图电路图 什么是密码锁 电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。 硬件设计 基于AT89C51为核心的单片机控制的电子密码锁设计。本设计能完成开锁，修改密码，密码错误报警，LCD显示密码等基本的密码锁功能。设计的电路框如图1。 《 , 图一 & 电路的功能单元设计
1.单片机AT89C51组成基本框图 单片机引脚介绍 P0：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。在访问片外存储器时P0分时提供低8位地址线和8位双向数据线。当不接片外存储器或不扩展I/O口时，P0可作为一个通用输入/输出口。P0口作输入口使用时，应先向口锁存器写“1”，P0口作输出口时，需接上拉电阻。 P1：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，因此它作为输出口使用时，无需再外接上拉电阻，当作为输入口使用时，同样也需先向其锁存器写“1”。 & P2：P2口也是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，在访问片外存储器时，输出高8位地址。 P3：P3口除了一般的准双向通用I/O口外，还有第二功能。 VCC：+5V电源 VSS：接地 ALE：地址锁存器控制信号。在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。此外，由于ALE是以晶振1/6的固定频率输出的正脉冲，因此，可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。 /PSEN：外部程序存储器读选通信号。在读外部ROM时，/PSEN有效（低电平），以实现外部ROM单元的读操作。 /EA：访问程序存储控制信号。当/EA信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器；当/EA信号为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。 RST：复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用完
汽车车速里程表设计指南
目次 1范围 (1) 2规范性引用文件 (1) 3设计流程 (2) 3.1 车速里程表的定义及实现方式 (2) 3.1.1 磁感应式 (2) 3.1.2 线圈式 (2) 3.1.3 步进电机式 (3) 3.1.4 液晶式 (3) 3.2 步进电机的选型和主要参数 (4) 3.3液晶屏选型及主要参数 (5) 3.4组合仪表步进电机的软硬件设计 (5) 3.5 液晶屏的软硬件设计 (6) 3.6 车速里程表的机械设计 (7) 3.7 法规校核 (8) 3.7.1 国内标准 (8) 3.7.2 欧盟标准 (8) 3.7.3 美国标准 (9)
前言 为满足公司车用组合仪表车速里程表的设计开发工作，保证其设计的准确性和统一性，特制定本设计指南。
汽车车速里程表设计指南 1 范围 本指南规定了车用组合仪表车速里程表设计的方法与要求。 本指南适用于指导公司车用组合仪表车速里程表的开发。 2 规范性引用文件 下列文件对本文件的引用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2423 电工电子产品基本试验 GB/T 4942.2 低压电器外壳防护等级 GB/T 12548—2016 汽车速度表、里程表检验校正方法 GB 15082 汽车用车速表标准 GB/T 17619 机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法 GB/T 18655 车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法 GB/T 28046.1—2011 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第1部分：一般规定 GB/T 28046.2—2011 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第2部分：电气负荷 GB/T 28046.3—2011 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分：机械负荷 GB/T 28046.4—2011 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第4部分：气候负荷 QC/T 413 汽车电气设备基本技术条件 QC/T 727 汽车、摩托车用仪表 CISPR 25—2008 车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法 ISO 11452-2 道路车辆.窄带辐射的电磁能量产生的电干扰的部件试验方法.第2部分：吸波暗室ISO 11452-4 道路车辆来自窄带辐射电磁能的电气骚扰的组件试验方法第4部分捆束激励法（BCI大电流注入）传导辐射抗扰度（BCI） ISO 7637-2 道路车辆-来自传导和耦合的电干扰第2部分仅沿供电线路的电气瞬态传导 ISO 7637-3 道路车辆-由传导和耦合产生的电气干扰第3部分通过除供电线路之外的线路由电容耦合和电感耦合引起的瞬时电气传输 ECE R39 汽车车速表要求 CFR49 393.82 车速表 Q/J C069 车用组合仪表液晶屏设计指南
《基于单片机的电动车里程表设计》 目录 引言 (1) 1.总体设计 (2) 2.设计任务及要求 (2) 3.电路原理 (2) 4.硬件系统模块 (3) 4.1芯片的选择 (6) 4.2结构框图 (7) 5.软件系统设计 (7) 5.1控制系统源程序 (11) 6.调试 (13) 7.参考文献 (13)
引言 里程表广泛应用于各类机车，传统的机械式里程表虽然稳定可靠，但功能单一、易受磨损。随着电子技术的迅猛发展，电子式里程表得以广泛应用，现在很多轿车仪表已经使用电子车速里程表，从保护环境和经济条件许可等因素综合来看，电动自行车目前乃至今后都有着广阔的发展空间。目前市面上电动自行车的速度表和里程表都是机械的，看起来不够直观与方便。如果能用液晶显示屏直接显示出来里程数和速度值，就可节省用户的时间及精力处理自行车行进过程中的突发事件。 本设计介绍一种基于单片机的智能电子里程表。该电子式里程表是一种数字式仪表，主要由车速表和里程表两部分组成，其传感器采用无接触测量的光电传感器。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，再采用液晶显示器模块进行显示，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。它不仅可显示车辆行驶的总里程，还可显示当前车速，以及实现超速报警等功能，并具有较强的再开发能力。它的实现方式是，通过安装在汽车转轴上的测量盘，用光电式转速传感器检测转速的脉冲信息，在脉冲状态下，将转速的变化转换成光通量的变化，再通过光电转换元件将光通量的变化转换成电量的变化，接着通过频率测量电路将脉冲信号输入到单片机中，然后依据电量与转速的函数关系实现转速测量，再通过计算，从而得出里程、车速的信息，并由液晶显示器显示出来。
毕业(设计)论文 开题报告 论文题目电子车速里程表 院(系) 宁夏理工学院 专业自动化 学生姓名赵龙 班级自动化08102 指导教师牛少杰
开题报告 学号0810******** 姓名赵龙指导教师牛少杰系别电气信息工程系专业/班级自动化08102 毕业设计（论文）题目电子车速里程表 题目类型√工程设计□技术开发□软件工程□理论研究和方法应用□管理模式设计□其他 选题目的及意义本次设计的意义目的有以下几方面： 1、深刻理解单片机串口并口中断等方面的知识，微机小系统的设计。 2、学习并运用电路硬件方面的知识，如信号的放大过滤，如何让传感器存储芯片或其他器件在合适的电压电流下工作。 3、运用C语言在单片机上编程。如信号的检测，按键消抖，模数转换，液晶显示，子程序结构程序设计的运用。 4、设计一种体积小，功耗低，功能多，性能稳定，性价比高的电子车速里程表，促进汽车电子仪表的发展。
设计（研究）现状和发展趋势 随着汽车工业发展,电子式仪表及新型传感器是各类车型汽车的首选配套产品，市场前景广阔。目前国外汽车车速里程表已广泛采用电子式机芯结构，而国内汽车仪表一直是机械式车速里程表的天下，少数采用动圈式电子仪表。国外电子产品占整车成本的30%，然而我国汽车行业起步较晚，技术十分落后，电子产品仅占整车成本的5%。例如国外汽车早已装配电子式仪表，而我国汽车仍在应用传统的机械仪表，可靠性很差。目前汽车仪表控制电子化是一种发展趋势，由先进的传感器与显示装置构成的电子仪表已开始全面取代传统的机电式仪表，成为现代汽车的明显标志。 一般汽车的常规仪表有车速里程表、转速表、机油压力表、水温表、燃油表、充电表等。仪表板中最常用的是车速里程表，目前很多轿车仪表已经使用电子车速表，它通过变速器上的速度传感器获取信号，通过脉冲频率的变化使指针偏转或者显示数字。随着汽车电子半导体技术的发展，多功能、高精度、高灵敏度、读数直观的电子数字显示及图像显示的仪表已不断应用于汽车。汽车仪表的功能已不仅仅是单纯的显示，而是通过对汽车各部件参数的监测和计算机处理相配套，从而达到控制汽车各种运行工况的目的。因而电子式里程表的广泛应用将会很大的提高中国的汽车电子技术水平。
摘要 随着居民生活水平不断提高，自行车不再仅仅是普通运送、代步工具，而是成为人们娱乐、休闲、锻炼首选。自行车里程表可以满足人们最基本需求，让人们能清晰地懂得当前速度、里程等物理量。重要阐述一种基于霍尔元件自行车里程表设计。以AT89C52 单片机为核心，A44E 霍尔传感器测转数，实现对自行车里程/速度测量记录，采用24C02 实当前系统掉电时候保存里程信息，并能将自行车里程数及速度用LED实时显示。文章详细简介了自行车里程表硬件电路和软件设计。硬件某些运用霍尔元件将自行车每转一圈脉冲数传入单片机系统，然后单片机系统将信号通过解决送显示。软件某些用汇编语言进行编程，采用模块化设计思想。该系统硬件电路简朴，子程序具备通用性，完全符合设计规定。 核心词：里程/速度；霍尔元件；单片机；LED显示
Abstract With the developing of people’s life，the bicycle is not only the universal tool of transportation and substitute for walking，but becomes the first choice of entertainmenting and exercising. The bicycle mileage/speed can fulfill the basic need of people’s life，so that they can learn the speed and the mileage of the bicycle. In these paper，the bicycle mileage/speed design based on the Hall element is elaborated. By AT89C52 as kernel，using A44E Hall element to measure revolution，the measure and statistic are achieved. The range informations are saved by 24C02 when the power is off，the bicycle speed can be displayed on LED. In this article，the hardware circuit and software design of bicycle mileage/speed instrument are introduced in detail. About the hardware，the pulse number is transmitted of one cycle of the bicycle into Single Chip Microcomputer system. Then the signal processed by Single Chip Microcomputer system is sent to display scream. About the software，in assemble language，the program is designed in the mode of modules. The system has simple hardware，common sub-program，and meet the demand of design. Key words：Mileage / speed；Hall element；Single Chip Microcomputer；LED
汽车车速里程表的工作原理及速比的计算 车速里程表与水温表一起,成为汽车用组合仪表上最重要的两个仪表。车速里程表有机械式和电子式两种，右图所示为磁感应式车速里程表的结构简图，它由车速表和里程表两部份组成。 一、车速里程表的结构及工作原理 （一）机械式车速里程表 车速表主要由与主动轴固定在一起的U形永久磁铁、带有转轴与指针6的铝罩、罩壳、固定在车速里程表外壳上的刻度盘5等组成。主动轴由变速器或分动器传动蜗杆经软轴驱动。 不工作时，盘形弹簧4使指针6处于刻度盘的零位。当汽车行驶时，变速箱上蜗轮组件中的蜗杆带动里程表软轴旋转，再由软轴带动主动轴旋转，从而使主动轴上的永久磁铁1跟着旋转。由于蜗杆与软轴及车速里程表主动轴紧密连接在一起，它们的转速相同。永久磁铁的磁力线在铝罩上产生涡流，涡流产生的磁场与旋转的永久磁铁磁场相互作用产生转矩，使铝罩克服盘形弹簧的弹力向永久磁铁1旋转的方向旋转，直至与盘形弹簧弹力相平衡。车速越高，永久磁铁1旋转越快，转矩越大，使铝罩2带动指针6偏转的角度越大，车速的指示值越高。 里程表由蜗轮蜗杆机构和数字轮组成。汽车行驶时，主动轴经3对蜗轮蜗杆驱动里程表最右边的第一数字轮，使第一数字轮上和数字显示1/10Km。从第一数字轮向左，每两个相邻的数字轮之间,又通过本身的内齿和进位数字轮传动齿轮，形成1：10的传动比。当第一数字轮转动一周，由9转到0时，由内传动齿拔动左侧第二个数字轮转动1/10圈，形成1Km数递增；当第二数字轮转动一周，由9转到0时，其左侧第三个数字轮转动1/10，以10Km数递增。其余数字轮由低位到高位的显示，计数方式均依次类推，即可显示汽车行驶里程数。 （二）电子式车速里程表 车速表由车速传感器（安装在车轮上变速箱蜗轮组件的蜗杆上，有光电耦合式和磁电式）、微机处理系统和显示器组成。由传感器传来的光电脉冲或磁电脉冲信号，经仪表内部的微机处理后，可在显示屏上显示车速。里程表则根据车速以及累计运行时间，由微机处理计算并显示里程。 二、组合仪表速比的计算方法 （一）速比的定义 对机械式或传感器安装在变速器上的蜗轮组件的车速表来说，所指示车速与变速器蜗杆的转速之比即为速比。例如，车速表上的读数为60Km/h之时, 变速器蜗杆的转速为36000r/h，则仪表速比为60：3600=1：600。也就是说，当车速表上的读数显示为1Km/h之时，变速箱蜗杆的转速必须为600 r/h。 （二）求组合仪表的理论速比 理想状态下，即车速表上显示的读数与实测速度相等的情况下，所计算出来的速比称为理论速比， 其计算公式为K=1：［（k1/k2）×1000/（2πR）］,K为理论速比，k1为后桥主减速比，k2为变速箱蜗轮组件的传动比，R为轮胎的滚动半径。以下举一个例子来说明如何计算组合仪表的理论速比： 某轿车相关参数为：后桥主减速比5.125，变速箱蜗轮组件的传动比（即蜗轮转速与蜗杆转速之间的比值）14/3，轮胎型号为165/70R13LT 8PR 90/88Q，查《汽车标准汇编第五卷转向车轮其它》中的 《GB/T2978-1997 轿车轮胎系列》得轮胎滚动半径为273mm=0.273m。K=1：［(k1/k2)×1000/(2πR)］=1：［（5.125/(14/3)）×1000/(2×3.14×0.273)］=1:640.6 ,该速比即为所求的理论速比。 （三）求组合仪表的实际速比 如果按照理论速比来设计组合仪表，车速表往往会出现速度超差的现象，导致实测速度V2大于车速表读
车速里程表的工作原理及速比的计算方法 车速里程表与水温表一起,成为汽车用组合仪表上最重要的两个仪表。车速里程表有机械式和电子式两种，右图所示为磁感应式车速里程表的结构简图，它由车速表和里程表两部份组成。 一、车速里程表的结构及工作原理 （一）机械式车速里程表 车速表主要由与主动轴固定在一起的U形永久磁铁、带有转轴与指针6的铝罩、罩壳、固定在车速里程表外壳上的刻度盘5等组成。主动轴由变速器或分动器传动蜗杆经软轴驱动。 不工作时，盘形弹簧4使指针6处于刻度盘的零位。当汽车行驶时，变速箱上蜗轮组件中的蜗杆带动里程表软轴旋转，再由软轴带动主动轴旋转，从而使主动轴上的永久磁铁1跟着旋转。由于蜗杆与软轴及车速里程表主动轴紧密连接在一起，它们的转速相同。永久磁铁的磁力线在铝罩上产生涡流，涡流产生的磁场与旋转的永久磁铁磁场相互作用产生转矩，使铝罩克服盘形弹簧的弹力向永久磁铁1旋转的方向旋转，直至与盘形弹簧弹力相平衡。车速越高，永久磁铁1旋转越快，转矩越大，使铝罩2带动指针6偏转的角度越大，车速的指示值越高。 里程表由蜗轮蜗杆机构和数字轮组成。汽车行驶时，主动轴经3对蜗轮蜗杆驱动里程表最右边的第一数字轮，使第一数字轮上和数字显示1/10Km。从第一数字轮向左，每两个相邻的数字轮之间,又通过本身的内齿和进位数字轮传动齿轮，形成1：10的传动比。当第一数字轮转动一周，由9转到0时，由内传动齿拔动左侧第二个数字轮转动1/10圈，形成1Km数递增；当第二数字轮转动一周，由9转到0时，其左侧第三个数字轮转动1/10，以10Km数递增。其余数字轮由低位到高位的显示，计数方式均依次类推，即可显示汽车行驶里程数。 （二）电子式车速里程表 车速表由车速传感器（安装在车轮上变速箱蜗轮组件的蜗杆上，有光电耦合式和磁电式）、微机处理系统和显示器组成。由传感器传来的光电脉冲或磁电脉冲信号，经仪表内部的微机处理后，可在显示屏上显示车速。里程表则根据车速以及累计运行时间，由微机处理计算并显示里程。 二、组合仪表速比的计算方法 （一）速比的定义 对机械式或传感器安装在变速器上的蜗轮组件的车速表来说，所指示车速与变速器蜗杆的转速之比即为速比。例如，车速表上的读数为60Km/h之时, 变速器蜗杆的转速为36000r/h，则仪表速比为60：3600=1：600。也就是说，当车速表上的读数显示为1Km/h之时，变速箱蜗杆的转速必须为600 r/h。 （二）求组合仪表的理论速比 理想状态下，即车速表上显示的读数与实测速度相等的情况下，所计算出来的速比称为理论速比， 其计算公式为K=1：［（k1/k2）×1000/（2πR）］,K为理论速比，k1为后桥主减速比，k2为变速箱蜗轮组件的传动比，R为轮胎的滚动半径。以下举一个例子来说明如何计算组合仪表的理论速比： 某轿车相关参数为：后桥主减速比5.125，变速箱蜗轮组件的传动比（即蜗轮转速与蜗杆转速之间的比值）14/3，轮胎型号为165/70R13LT 8PR 90/88Q，查《汽车标准汇编第五卷转向车轮其它》中的 《GB/T2978-1997 轿车轮胎系列》得轮胎滚动半径为273mm=0.273m。K=1：［(k1/k2)×1000/(2πR)］=1：［（5.125/(14/3)）×1000/(2×3.14×0.273)］=1:640.6 ,该速比即为所求的理论速比。 （三）求组合仪表的实际速比