基于单片机的电动车仪表设计

摘 要：介绍以单片机AT89S52为核心的电动车仪表系统。该系统包括单片机模块、电源模块、速度测量模块、电压测量模块、显示模块等五大模块，实现对电动车车速、行驶里程及电池电压的测量与显示。

关键词：电动车 AT89S52单片机 仪表

中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）004-108-02

1 引言

近年来石油资源紧缺现象日益显现，汽车排放所造成的空气污染现象也日渐严重，电动车作为一种近于零排放的新型车辆成为解决这些问题的重要途径。传统的机械式仪表功耗大、反应慢、精度低，并不能满足当前用户需求。以单片机为控制核心的电子式仪表显示实时性好，显示精度也得到很大提高，其逐步取代机械式仪表已经成为一种必然趋势。

2 系统整体设计方案

该仪表以AT89S52单片机为核心，由单片机模块、电源模块、速度测量模块、电压测量模块、显示模块等五大模块组成。系统框图如图1所示，车速传感器将车速转化成脉冲信号，经过放大整形电路变为单片机可以识别的矩形脉冲信号后送人单片机；车载电池电压经过A/D转换电路，转换为数字量后送入单片机；同时车载电池经过降压稳压后给信号放大整形电路、A/D转换电路及单片机供电。单片机分别对车速矩形脉冲信号、电压数字信号进行计算处理后直接驱动三个四位数码管将车速、里程和电池电压显示出来。

图1 系统结构框图

3 系统硬件的设计

本系统采用的AT89S52单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K的Flash，32位IO口线，三个16位定时器/计数器，二路外部中断，IO驱动能力强。

3.1 速度测量模块

本模块车速传感器采用电磁式传感器，结构简单，成本低。通过示波器测得其输出脉冲信号波形为近似于正弦波的信号，这种波形不能被单片机所识别，必需放大整形。本文采用的放大整形电路图如图2所示，U0=A0（U+-U-）对于理想放大器，A0近于无穷大，故当U+大于U-时，为电源电压值+5V，当U+小于U-时，U0为0V，这样脉冲信号就放大整形为单片机可以识别的矩形脉冲信号。实际中，比较参考电压U- = 5 吭叫。蛩芄徊獬龅某邓僮钚≈狄簿驮叫。钦饣崾钩邓傩藕攀芡饨绲母扇疟浯螅-应该根据实际具体要求取值。此外，还必须在信号输入端并联一个瓷片电容，降低高频脉冲尖波的干扰。这样经过放大整形前后的波形如图3所示，基本能够满足要求。

3.2 电压测量模块

如图4所示，本模块采用8位A/D转换器PCF8591进行电池电压测量，该器件的地址、控制和数据均通过两线双向IIC总线与AT89S52进行传输通信。由于电动车电池总电压为48V（有4个电池，每个12V），超过了PCF8591的电压测量范围，因此采用精密电阻分压，分压后的电压进入PCF8591进行A/D转换。

3.3 显示模块

显示模块主要由三个四位数码管组成，分别显示车速、单次里程、电池电压，如图5所示。车速以Km/h为单位，精度为0.1Km/h，最大为999.9Km/h。本系统的显示里程为单次里程，每次掉电后都归零，最大量程为999.9Km，这足可以满足电动车行驶要求。电池电压显示精度为0.02V，最大为99.98V。

3.4 电源模块

在以上几个模块中，信号放大整形电路、A/D转换电路及单片机等都需要+5V的电源电压。本设计方案利用车载动力电池（取一个12V）通过7805降压后为系统供电。

4 软件设计

系统流程图如图5所示。上电后程序先初始化寄存器（包括外中断寄存器、定时器寄存器等）。由于本文使用的外接A/D转换器PCF8591通过IIC总线与单片机通信，为保证严格的通信时序，必须在关闭中断（EA=0）的环境中进行电池电压的测量。然后打开中断（EA=1），显示车速、里程及电池电压，根据单位时间的脉冲数计算速度和里程，如此循环。

5 结语

本文设计了一种基于单片机AT89S52的电动车仪表系统，经过实际制作后相关实验证明：它能够完成电动车车速、行驶里程及电池电压的测量与显示，完全达到了设计要求。

参考文献：

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