介紹一種新型的基于單片機(jī)的電子式汽車轉(zhuǎn)速里程表的實(shí)現(xiàn)方案。討論了里程計(jì)數(shù)的原理和轉(zhuǎn)速指示原理。針對(duì)機(jī)械式里程表缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度不高，并且價(jià)格較昂貴，設(shè)計(jì)了數(shù)字式汽車轉(zhuǎn)速里程表。這里以AT89C2051單片機(jī)為核心，利用SPI串行總線開(kāi)發(fā)了電子式里程表。該里程表利用磁電式傳感器采樣汽車行駛所得到的信號(hào)；采用LCD數(shù)碼管顯示汽車總行駛里程數(shù)，本次里程采EEPROM 芯片X25045，利用其通電可改寫，掉電信息可保存的特點(diǎn)存儲(chǔ)汽車行駛的總里程數(shù)。本設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速里程表具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度較高，誤差較小，顯示清楚醒目，穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，另外對(duì)該系統(tǒng)的軟件也作了相應(yīng)的說(shuō)明。

　　1.1研究的目的與意義

　　自1886年發(fā)明汽車以來(lái)，汽車走過(guò)了100多年的發(fā)展歷程。汽車的出現(xiàn)和發(fā)展，使汽車儀表也在不斷開(kāi)發(fā)和發(fā)展之中。隨著光學(xué)、電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車儀表中的廣泛應(yīng)用，汽車儀表正向數(shù)字化和智能化方向展。汽車儀表的發(fā)展趨勢(shì)，從一個(gè)側(cè)面反映出汽車電子化水平的快速提高。

　　傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)速里程表的功能有兩個(gè)，一是用指針指示汽車行駛的瞬時(shí)車速，二是用機(jī)械計(jì)數(shù)器記錄汽車行駛的累計(jì)里程。現(xiàn)代汽車正向高速化方向發(fā)展，隨著車速的提高，用軟軸驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)車速里程表受到前所未有的挑戰(zhàn)。這是因?yàn)檐涊S在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于受鋼絲交變應(yīng)力極限的限制而容易斷裂，同時(shí)，軟軸布置過(guò)長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)形變過(guò)大或運(yùn)動(dòng)遲滯等現(xiàn)象，而且，對(duì)于不同的車型，轉(zhuǎn)速里程表的安裝位置也會(huì)受到軟軸長(zhǎng)度及彎曲度的限制。凡此種種，使得基于非接觸式轉(zhuǎn)速傳感器的電子式轉(zhuǎn)速里程表得以迅速發(fā)展。

　　1.2國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)

　　為了充分了解汽車儀表發(fā)展現(xiàn)狀，準(zhǔn)確地把握其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，有必要對(duì)其發(fā)展過(guò)程作一簡(jiǎn)單回顧。按汽車儀表在工作原理上取得的重大技術(shù)創(chuàng)新來(lái)分，可以劃分為4個(gè)階段，或稱為經(jīng)過(guò)4代。第1代汽車儀表是基于機(jī)械作用力而工作的機(jī)械式儀表，人們習(xí)慣稱這類儀表為機(jī)械機(jī)心表；第2代汽車儀表的工作原理基于電測(cè)原理，即通過(guò)各類傳感器將被測(cè)的非電量變換成電信號(hào)加以測(cè)量，通常稱這類儀表為電氣式儀表；第3代為模擬電路電子式；第4代為數(shù)字汽車儀表。

　　1 現(xiàn)代汽車儀表的現(xiàn)狀

　　汽車儀表正在經(jīng)歷由第3代向第4代轉(zhuǎn)型時(shí)期。第3代汽車用儀表工作原理與電氣式儀表基本相同，只不過(guò)是用電子器件取代原來(lái)的電氣器件。其出現(xiàn)的時(shí)間大致在20世紀(jì)50～60年代，隨著集成電路技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，這種儀表現(xiàn)在均采用各種專用集成電路（為汽車儀表專門設(shè)計(jì)的集成電路），國(guó)內(nèi)汽車儀表目前的主流產(chǎn)品就是這種儀表，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)形式經(jīng)歷了動(dòng)圈式機(jī)心（線圈連同指針一起轉(zhuǎn)動(dòng)）和動(dòng)磁式機(jī)心（磁鋼連同指針一起轉(zhuǎn)動(dòng)）2個(gè)基本階段。電子器件經(jīng)歷了分立器件和專用集成電路2個(gè)階段。在整個(gè)發(fā)展過(guò)程中，國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員一直從未停止對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。如圍繞降低成本，不斷改進(jìn)制作工藝，機(jī)械零件起初以金屬件為主，發(fā)展到今天以塑料件為主；圍繞提高指示精度和指針平穩(wěn)性，由動(dòng)圈式發(fā)展成動(dòng)磁式等。雖然，每次較大改進(jìn)后整體性能價(jià)格比都有所提高，但受其工作原理的限制，其線性、精度、重復(fù)性、響應(yīng)速度等性能指標(biāo)難以有根本的突破。

　　嚴(yán)格地說(shuō)，第4代全數(shù)字式汽車儀表從其應(yīng)用的技術(shù)手段上看，還是電子技術(shù)范疇，也屬于電子式儀表，但信號(hào)處理方式已從模擬變成數(shù)字。僅憑信號(hào)處理方式的改變還不足以將全數(shù)字式汽車儀表劃分成一個(gè)新階段，其最顯著的特征是工作原理與第3代汽車儀表完全不同。如果一個(gè)產(chǎn)品在工作原理上有創(chuàng)新和突破，則其設(shè)計(jì)思路、組成形式、功能和性能的改變將是根本性的。鑒于此，將全數(shù)字式汽車儀表暫且列入第4代。關(guān)于全數(shù)字式汽車儀表早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)被提出，最初為“數(shù)字顯示”形式的汽車儀表。雖然該儀表的工作方式是全數(shù)字式，技術(shù)水平和儀表的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了第3代汽車儀表，但其致命的缺點(diǎn)是只能顯示一組孤立的數(shù)字，沒(méi)有動(dòng)感，在被測(cè)物理量（如車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）發(fā)生變化時(shí)，只有數(shù)字翻動(dòng)，而沒(méi)有指示上升、下降直觀感，再加上讀數(shù)時(shí)間比較長(zhǎng)，容易分散駕駛員的注意力等，這種形式的汽車儀表很難被駕駛員接受，因而國(guó)內(nèi)外都沒(méi)有普及與推廣。為了克服上述不足，后來(lái)出現(xiàn)了采用光點(diǎn)、光條或光帶模擬動(dòng)態(tài)顯示被測(cè)物理量形式的全數(shù)字汽車儀表，顯示器件主要有LED、LCD和電致發(fā)光材料等。由于受到成本的限制，目前光顯示汽車儀表只能選用字段顯示方式的顯示屏，無(wú)法選用顯示分辨率更高的點(diǎn)陣式顯示屏。因此，其視覺(jué)效果和顯示精度還不能令人滿意。

　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機(jī)性能的提高，主要表現(xiàn)在抗強(qiáng)電磁干擾、工作溫度范圍和對(duì)工作電源穩(wěn)定性要求等方面的改善，再加上價(jià)格的大幅度降低，目前有條件在汽車儀表上使用單片機(jī)控制的全數(shù)字儀表。雖然全數(shù)字式汽車儀表曾經(jīng)出現(xiàn)多種款式，但業(yè)內(nèi)人士和專家一致看好“基于單片機(jī)的數(shù)字式汽車儀表”。它是針對(duì)目前廣泛使用的模擬電子式汽車儀表機(jī)心存在多方面不足，在其工作原理上作出技術(shù)創(chuàng)新，即徹底放棄了“動(dòng)磁式”或“動(dòng)圈式”模擬電子式汽車儀表，通過(guò)線包與磁鋼間產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)指針工作的形式。該汽車儀表由傳感器完成各種被測(cè)物理量的采集，經(jīng)過(guò)換算后直接送入單片機(jī)，再由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)指針，在刻度盤上指示被測(cè)物理量，同時(shí)輔以被測(cè)物理量LCD數(shù)字顯示。該汽車儀表在指示方式上仍然保留了第3代儀表指示直觀、有動(dòng)感、符合駕駛員習(xí)慣等特點(diǎn)，而且批量生產(chǎn)的成本有望低于同等功能的模擬電子式汽車儀表，更可貴的是在工作原理上的創(chuàng)新和突破，帶來(lái)了技術(shù)性能質(zhì)的提高。