采用ATmega16的里程表檢測(cè)儀電路設(shè)計(jì) — 電路圖天天讀（35）

　　現(xiàn)在市場(chǎng)上的里程表樣式多種多樣，但是很多里程表存在著汽車總里程數(shù)和車速不準(zhǔn)確的問(wèn)題，這就需要進(jìn)行里程表的檢測(cè)。該文提出了一種里程表檢測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)采用ATmega16為核心的單片機(jī)系統(tǒng)，用變頻器控制速度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同調(diào)速比的里程表的檢測(cè)。該里程表檢測(cè)儀的系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單可靠，用它來(lái)檢測(cè)里程表方便且高效。

　　ATmega16是在8位CMOS基礎(chǔ)上制造的一種新型的微控制器，不但擁有本系列單片機(jī)最基本的主要特性，而且簡(jiǎn)單易學(xué)。更重要的是，它非常適用于工程設(shè)計(jì)。需要特別說(shuō)明的是，CMOS是一種增強(qiáng)型的AVR RISC結(jié)構(gòu)，在工作運(yùn)行時(shí)的耗能比較低。這種新型微控制器的單時(shí)鐘周期比較短，指令執(zhí)行運(yùn)作期間耗時(shí)較短而且指令集相對(duì)于其他產(chǎn)品來(lái)說(shuō)比較高級(jí)，因此數(shù)據(jù)的吞吐率很高，甚至高達(dá)1 MIPS/MHz，因而能在很大程度上緩沖于系統(tǒng)功耗和運(yùn)行速度之間所無(wú)法避免的矛盾。MICROMASTER 440是對(duì)速度或者轉(zhuǎn)矩控制的一種變頻器系列，作用對(duì)象是三相電動(dòng)機(jī)，使用者有多種功率可以選擇，有功率范圍從120W至200kW或250kW的很多樣式。MM440變頻器是被微處理器控制的，它的功率輸出元件是IGBT，即應(yīng)用了新技術(shù)的絕緣柵雙極型晶體管。此型號(hào)的變頻器的工廠設(shè)置參數(shù)如果缺省，就是理想變頻驅(qū)動(dòng)裝置，供電對(duì)象是簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。如果設(shè)置了相關(guān)參數(shù)，也能適用于功能多樣的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，因?yàn)樗哂型晟葡到y(tǒng)的控制功能。

　　單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　單片機(jī)最小系統(tǒng)是整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的核心，它由一片單片機(jī)芯片、復(fù)位電路和晶振電路組成，如圖2所示。

　　圖2 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路

　　霍爾傳感器電路設(shè)計(jì)

　　在本設(shè)計(jì)中，霍爾傳感器完成數(shù)據(jù)的采集，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的軟軸的轉(zhuǎn)速，輸出矩形脈沖，向單片機(jī)系統(tǒng)提供脈沖信號(hào)。鑒于它具有工藝簡(jiǎn)單和節(jié)省成本等優(yōu)點(diǎn)，CMOS集成霍爾磁場(chǎng)傳感器已經(jīng)被大量應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。但是在生產(chǎn)過(guò)程中，由于工藝的影響器件內(nèi)部留下了溫度差別，而且芯片在封裝時(shí)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力的影響，同時(shí)它自身產(chǎn)生的霍爾信號(hào)很弱（通常是微伏到毫伏之間），所以導(dǎo)致CMOS霍爾傳感器可能會(huì)產(chǎn)生很高的失調(diào)電壓或者低頻噪聲。這些不需要的干擾因素有時(shí)可能會(huì)嚴(yán)重到掩蓋了我們所關(guān)注的需要檢測(cè)的微弱霍爾信號(hào)。因此，必須采用差分放大電路來(lái)減緩電路的失調(diào)和低頻噪聲，如圖3所示。

　　圖3 霍爾傳感器電路

　　整形電路設(shè)計(jì)

　　常見(jiàn)的施密特觸發(fā)器是由555定時(shí)器構(gòu)成的，這種型號(hào)的定時(shí)器是一種數(shù)字和模擬混合型的集成電路，具有多樣化的功能。本設(shè)計(jì)中，傳感器受感應(yīng)輸出正弦信號(hào)，經(jīng)施密特整形電路變?yōu)榉讲ㄐ盘?hào)，送到ATmega16的計(jì)數(shù)器T1。整形電路如圖4所示。

　　圖4 整形電路

　　EEPROM存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)中，用AT2402來(lái)存儲(chǔ)累計(jì)的里程數(shù)，它有掉電保護(hù)的功能，如圖所示。

　　圖5 EEPROM存儲(chǔ)器電路

電子發(fā)燒友網(wǎng)技術(shù)編輯點(diǎn)評(píng)分析：

　　本文主要講述了對(duì)里程表精確度檢測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì)，思路是用單片機(jī)控制變頻器進(jìn)而實(shí)現(xiàn)里程表的檢測(cè)，簡(jiǎn)單高效，能夠有效地檢測(cè)里程表的精度，保證駕駛員的生命財(cái)產(chǎn)安全。系統(tǒng)由單片機(jī)模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，驅(qū)動(dòng)檢測(cè)模塊和鍵盤顯示模塊5部分構(gòu)成。其中，數(shù)據(jù)采集模塊主要由霍爾傳感器構(gòu)成，它的作用是將采集到的信號(hào)以矩形脈沖的形式發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行處理。單片機(jī)對(duì)PA0腳的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后將數(shù)據(jù)通過(guò)顯示部分送到LCD，從而顯示出當(dāng)前的行駛里程情況。驅(qū)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中變頻器根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)的輸出信號(hào)控制電機(jī)帶動(dòng)軟軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)使被測(cè)里程表轉(zhuǎn)動(dòng)。速度檢測(cè)與里程檢測(cè)通過(guò)測(cè)速齒輪與傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)記憶的功能，我們把每次行駛后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存到EEPROM中，在該數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，下次行駛時(shí)即可繼續(xù)計(jì)數(shù)并且送出，這樣才能正確地顯示總計(jì)的里程數(shù)。另外，使用者可以通過(guò)鍵盤模塊來(lái)控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)和電機(jī)的啟停，并進(jìn)行里程清零、顯示內(nèi)容切換及秒表計(jì)時(shí)等一系列操作。

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