汽車數顯儀表盤硬件設計

摘要：采用單片機AT89S52作為控制器，通過液晶屏把汽車的轉速、速度、里程和當前的時間顯示出來。通過使用霍爾開關配合磁鋼檢測汽車的車輪轉速，再由軟件計算出汽車的轉速、速度和里程，并通過單片機控制液晶屏把它們顯示出來。時間信號由時鐘芯片提供，單片機通過與時鐘芯片通訊，讀取年、月、日、時、分、秒、星期的信號，經過單片機處理后送到液晶屏上，把時間顯示出來。通過聲光報警的形式提示汽車超速行走。

關鍵詞：儀表盤 數字顯示 轉速 里程

0 引言

最早的汽車儀表盤，只是簡單的體現了汽車的時速和轉速信息，而且都是大量使用簡單的指針和羅盤來顯示；整體布局看起來很單調，背光顏色乏味，在夜間看儀表盤及其不便。指針式的儀表存在讀數時顯得不夠直觀、準確，并且令人費神的缺點，而數字式顯示的出現則彌補了它的不足，使人在讀數時能夠一目了然。針對數字式顯示成為趨勢的原因，設計使用液晶屏數字顯示汽車的轉速、速度、里程等內容。

1 控制系統整體方案

整個控制系統可由檢測轉速模塊、時鐘信號模塊、顯示模塊、報警電路這四大部分組成。檢測轉速模塊根據檢測到的情況為控制器提供相應的信號，再由控制器根據檢測轉速模塊提供的信號進行汽車的轉速、速度和里程的計算，通過控制器把所得到的數據送到顯示模塊，最后由液晶屏把它們顯示出來。時鐘信號模塊可以提供年、月、日、時、分、秒、星期的信號，控制器讀取時鐘模塊的信號后，最后通過控制器控制液晶屏顯示出時間。在汽車行駛過程中，控制器根據檢測到的速度與某一設定速度值的比較情況，會相應給報警電路控制信號。通過聲光報警表明汽車已經超速行駛了，實現超速報警的功能。

2 控制系統硬件電路設計

2.1 轉速檢測電路設計

車輪的轉速采用霍爾開關OH3144配合磁鋼進行檢測。霍爾開關是利用霍爾效應實現磁電轉換的一種傳感器，它具有靈敏度高，線性度好，穩定性高、體積小和耐高溫等特點[1]。在汽車的內側面均勻裝上3粒磁鋼（用膠水把磁鋼粘在車輪上），霍爾開關裝在汽車底盤上，和車輪內側面正對并相隔一定的間隙。在車輪轉動過程中，磁鋼跟著一起轉動，當磁鋼與霍爾開關接得很近時，霍爾開關的輸出晶體管導通，輸出低電平，反之輸出晶體管截止，輸出高電平。在設定的時間內（1秒）檢測出磁鋼的接近次數，然后用檢測到的次數除以3就可以得到車輪的轉速。

汽車的轉速檢測電路如圖1所示。在霍爾開關的輸出端接上上拉電阻后再接到單片機的P3.5引腳（定時/計數器1）[2]。使用定時/計數1對磁鋼接近霍爾傳感器的次數進行計數，在單位時間內由得到的計數次數除以3就是汽車的車輪轉速了。因為磁鋼在接近霍爾開關時，霍爾開關的輸出是由高電平變為低電平，從而形成脈沖，由此可以通過脈沖的下降沿觸發計數。

■

圖1 轉速檢測電路

2.2 時鐘信號電路和報警電路設計

時鐘信號由時鐘芯片DS1302提供，通過RST（復位）、I/O（數據線）、SCLK（串行時鐘）三線與單片機通訊。在設計中并沒有采用斷電保持的功能，但設計有按鍵S2～S4這4個按鍵，用來調整時間。

報警是采用簡單的聲光報警，即通過蜂鳴器發出聲音和LED燈發光實現報警，電路圖如圖2所示。采用PNP型三極管Q8550驅動蜂鳴器，其工作原理是：當單片機的P2.0引腳給高電平時，三極管截止，蜂鳴器不響，LED燈不發光；當給低電平時，三極管導通，驅動蜂鳴器發出聲音，同時LED燈也發光。

■

圖2 聲光報警電路

2.3 顯示電路設計

選用QC12864B液晶屏，它是漢字圖形點陣液晶顯示模塊，它可顯示漢字及圖形，內置8192個中文漢字（16X16點陣）、128個字符（8X16點陣）及64X256點陣顯示RAM（GDRAM）。

單片機與LCD12864采用并口連接方式，PSB引腳接高電平，數據口DB0～DB7分別接單片機的P0.0～P0.7，P0端口是一個三態雙向口，它既可以作為低8位地址/數據分時復用，也可以作為通用I/O。當P0端口用作輸出數據時，不能使“1”信號正常輸出，所以為了保證P0口與液晶屏的正常數據傳輸，需要給P0口外接上拉電阻[3]。圖3為LCD12864與單片機的連接電路圖，在圖中，采用10K的排阻作為上拉電阻。LCD12864的第三引腳VO是對比度電位引腳，該引腳接到10K的可調電阻器的滑動端。通過調節電阻器的旋鈕就可以調節VO的電壓，從而可以控制液晶屏顯示的清晰度。

3 結論

設計了汽車數顯儀表盤能顯示轉速、里程、時間等信息的硬件電路，通過檢測車輪的轉速算出汽車的速度和里程，當汽車的實際行駛速度超過某一設定值時，會做出聲光報警反應。經過仿真調試，儀表盤上可以清晰地顯示，效果良好。

參考文獻：

[1]蘇鐵力，關振海，孫立紅等.傳感器及其接口技術[M].北京：中國石化出版社，2000.

[2]李秉操.單片機接口技術及其在工業控制中的應用[M].陜西：陜西電子編輯部，2003.

[3]趙景波，王勁松，滕敦朋.Protel 2004電路設計從基礎到實踐[M].北京：電子工業出版社，2007.