传感器报告摩托车电子仪表盘电路设计Word下载.docx

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设齿数为z,频率为f,则转速为:

图2电容式转速传感器

.传感器比较

霍尔线性器件的精度高、线性度好；

霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达μm级）。

霍尔传感器结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

电容传感器结构简单、动态响应快、易于实现非接触测量，能够在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作。

摩托车上所有传感器都要求在重灰尘、厚油污、水雾等恶劣条件下工件，这些条件电容传感器都难以满足，而且电容传感器易受寄生电容的影响，因此在测速传感器我们选择霍尔传感器。

2.1.2油量传感器（测液位）

I．电容式液位传感器

电容式液位计的结构形式很多，有平极板式、同心圆柱式等。

由于汽油是导电介质，因此选用同轴双层电极电容式液位计，接法如下

1、2—内外电极；

3—绝缘套；

4—流通孔

图3电容式液位传感器

内电极和与之绝缘的同轴金属套组成电容的两极，外电极上开有很多流通孔使液体流入极板内。

液面高度为H时，整个电容等效于有液体部分和无液体部分两个电容的并联。

两个电容的区别在于介电层不同，有液体部分的介电层由液体和绝缘套组成，设其介电常数为ε；

无液体部分的介电层由空气和绝缘套组成，设其介电常数为ε0，因此总电容

液位为零时的电容称为零点电容，即

液位为H时电容的变化量为

式中，d、D分别为内电极外径和金属套内径。

可以看出，电容变化量与液位高度成正比；

金属套与内电极间绝缘层越薄，液位计灵敏度就越高。

将电容信号转化为电压信号，油量就转化为电压值，对电压值进行处理便可得到油量，下图是将电容信号转化为电压信号运算放大电器测量电路原理图。

图中

传感器的电容，Ůi是交流电源电压，Ů0是输出电压信号。

由运算放大器的原理可有

图4测液位电容的测量电路

II．板模式压力传感器

测量原理：

，P是油箱底部的压强，是汽油的密度，g为重力加速度，h为油箱内汽油的高度

根据油箱内汽油的变化，导致P的变化，P的变化直接影响了应变片的变形程度，进而改变应变片的阻值的变化

我们再根据测量电路测出阻值的变化，得出压强及高度h的变化，最终得出油箱内的油位

方案优点：

相对而言测量精度比较高，而且采用电桥测量电路消除了温度带来的误差。

方案缺点：

由方案的设计我们可以发现，此方案对于盒子的安装要求比较高，要求盒子要密闭，一旦盒子有所损坏会引起事故。

图5板模式压力传感器测液位

III.光电池测油位

在油箱的顶部安装相应波长的发光二极管。

将上图的光电池元件固定在油箱的底部。

随着油位的降低光线穿过的液体的厚度减少，光线被吸收的部分减少，从而光电池接受到的光强增强，光电池对外的输出电压变大。

外部电路通过检测电压的高低，从而显示相应的油位

1为玻璃2为光电导层，3是电极4是绝缘衬底

，5为金属壳6为黑色绝缘玻璃7为引线

图6版模式压力传感器

优点：

汽油在正常的工作情况下，其物理化学特性保持相对稳定，故可以忽略工作温度升高导致的油的透光性等特性的影响………同时虽然车子在行驶过程中油位由于颠簸会很不稳定，但只要发光二极管和光电池的安装位子合理这方面可以得到改善。

光电池是有源器件，不需要额外的的电源为其供电，这是其很大的优势

缺点：

利用光电效应测量液位，输出连续的模拟量。

由于不同材料的光电特性不同，输出误差不同。

如光电池的输出电压与光照强度存在很大的非线性；

光电池对不同波长的灵敏度不一样，需要一对一的配置，缺乏通用性。

而且从输出地模拟量到显示相应的电位，需要接较复杂的外部识别电路。

．传感器比较

从上分析可知，板模式压力传感器对于盒子的安装要求比较高，而且要求应变片有高灵敏度系数，因为油箱的油量较少，油量变化时压力的变化很小。

采用光电池测油位时，当使用时间较长时，传感器表面的油圬会大大地影响传感器的精度。

因此以上两种传感器都弃而不用，而采用电容式液位传感器。

电容式传感器精度高，而且摩托车快速行驶或振动时对其测量精度的影响都较小。

2.2参数的计算

2．2．1开关型霍尔集成传感器，永久磁铁安装在车轮的齿轮上（假设一个车轮N个齿）。

ｆ＝n*N式中,n为车轮转速。

则有：

V=M*（2**R/N）

其中M是T1记的脉冲数目

2.3设计分析

因为本设计采用单片机作为控制器件，所以单片机本身的可靠性决定了本设计的可靠性，并且，由于我们小组是进行理论上的研究，所以，该设计在实际应用时会发生的各种情况不得预知，特别是仪表盘在各种干扰和振动环境下的工作状态尚待验证。

2.4电路原理图

2.4.1转向（开关量）的实现

转向实现电路如下图7所示，其中电刷与摩托车龙头同步运动，线绕电阻与车身固定，电位器的b端接入图8电路的输入端。

在图8中，当b端电压大于2.55v时，D2亮，车向右转；

当b端电压小于2.45v时，D1亮，车向左转。

图7测转向的旋转电位器

输入

图8转向显示电路

2.4.2油量、里程等显示电路

图8总控制电路

（1）档位测量电路由6个开关产生中断脉冲，输入到上图最左边的两个或非门，由89c2051经8255PA口读取中断并判断哪个档位并在图中单个的数码管显示

（2）油量经0809转化最后在8255的PC7,PC6口控制的数码管显示，0809的通道0接油量的测量电路的输出端口

（3）89c2051的P3.3口接测量速度的开关型霍尔集成传感器的输出端口，即2051计数器1对开关型霍尔集成传感器产生的脉冲进行计数，并由T0配合计算出速度及里程。

里程由PC0~PC3控制的数码管显示，速度由PC4,PC5控制的数码管显示

2.5控制流程图

2.5．1转向显示控制

图9转向显示控制流程图

2.5．2油量、量程、档位等显示控制

图10油量、量程、档位等显示控制流程图

2.6软件设计

2.6.1设计思想

本设计通过软件编程，在一定时间内对速度传感器产生的脉冲进行计数从而计算出速度及里程；

换档产生中断，通过查询方法获取当前的档位并显示；

获取0809转化的数值，进行处理获得油量，其中0809转化结束时通过产生中断来通知89c2051。

2.6.2流程图

.速度里程计算流程图

图11速度里程计算流程图

.外部中断0服务程序流程图

图12外部中断0响应流程图

.外部中断1服务程序流程图

图13外部中断1响应流程图

2.6.3源程序

ORG0000H

JMPMAIN

ORG0003H

JMPSERVE0

ORG000BH

JMPSERVE1

ORG0013H

JMPSERVE2

ORG0030H

MAIN:

MOV30H,#00H;

30,31用于存放里程；

34用于存放油量

MOV31H,#00H

MOV32H,#00H；

32用于存放速度

MOV33H,#00H；

33用于存放档位

MOV34H,#00H；

MOVP3,73H

MOVP1,80H

MOVIE,8FH；

中断设置

MOVTMOD,61H

MOVTH1,00H；

T0,T1初始化

MOVTL1,00H

MOVTH0,XH;

MOVTL0,XL

SETTR1；

起动计时器

SETTR0

MOVP3,#0FFH

MOVDPTR,DCTBL

L:

MOVR1,#08H；

显示里程

MOVR0,#30H

L1:

MOVA,@R0

ANLA,#0FH

MOVCA,@A+DPTR

MOVP3,#7CH

MOVP1,A

MOVP3,#7EH

MOVP1,R1

LCALLDELAY

MOVA,R1

RRA

MOVR1,A

ANLA,0F0H

SWAPA

MOVRP1,R1

INCR0

CJNER1,#00H,L1

MOVA,32H；

显示速度

ANLA,0FH

MOVP1,#10H

MOVP3,#7DH

MOVA,32H

MOVP1,#20H

MOVA,33H；

显示档位

MOVP3,#0FDH

MOVA,34H；

显示油量

MOVP1,#80H

MOVA,34H

ANLA,#0F0H

SWAP

MOVP1,#40H

JMPL

SERVE0:

MOVP3,#80H；

查询1-4是哪个档位引起中断

MOVR1,P1

ANLR1,#0FH

MOVA,#01H

MOVR2,#01H

LOOP:

CJNEA,R1,L2

MOV33H,R2

JMPRETURN

L2:

INCR2

RLA

JMPLOOP

RETURN:

RETI

SERVE1:

MOVA,TL1；

计算速度及更新里程

MOVB,N

DIVAB

MOVB,X1

MULAB

MOVB,Y1

MOV32H,A

ADDA,30H

MOV30H,A

MOVA,31H

ADDCA,#00H

MOV31H,A

SERVE2:

查询是档5、档6还是0809引起中断

ANLR1,#0F0H

MOVA,#10H

MOVR2,#05H

LOOP1:

CJNEA,R1,L3

MOV33H,R2；

将档位存入33H单元

JMPRETURN1

L3:

CJNEA,#40H,LOOP1

MOVA,P1

MOVB,Y0

MOVB,X0

MOV34H,A；

将油量存入34h单元

RETURN1:

RETI

DELAYPROC

MOVR3,#0FFH

MOVR4,#0FFH

LOOP3:

NOP

LOOP4:

DJNZR4,LOOP4

DJNZR3,LOOP3

RET

END

三．课设小结

本次课程设计，我们选择了摩托车电子仪表盘的设计这一课题，开始接触的时候我们在网上搜索了一番，发现绝大多数的摩托车都是采用五档变速器，而六档在五档的基础上实现起来并不困难。

并且我们搜寻到了先前有学长做的有关课程设计，发现他们使用的是杠杆式浮子油位测量，他们的测量方法只能显示五段油量范围，我们商量了一下，决定采用电容式液位传感器，这样可以连续测量液位的高低。

在电路方面我们实行了优化。

其中，设计方法由我们五人一起商量决定，胡运强主要负责编写程序，陈浩主要负责画电路图，张宇翔主要负责原理及公式的推导，朱伟艺主要完成流程图及报告PPT的制作，谢胜利主要完成资料的采集整合工作。

四．致谢

感谢这次课程设计中各位同学的辛勤付出和融洽的配合，特别感谢朱德政同学对本次课程设计方案的建议。

通过这次课程设计，我们对传感器这门课有了更深的认识，特别是霍尔式测转速传感器，电容测液位，电容测转速等几个传感器的应用有了更加感性的了解。

这次课设让我们学到了很多，提高了我们搜索资料的能力，并且锻炼了我们相互协调合作的能力，这次课程设计让我们每个人都受益匪浅。

签名：