基于 STC89C52 单片机的机动车里程表设计与实现

摘要

本文介绍一种基于 STC89C52 单片机的机动车里程表设计方案，通过霍尔传感器采集车轮转速信号，结合 LCD1602 显示模块实现里程和速度的实时显示。方案涵盖硬件选型、电路设计及软件编程，具有成本低、精度高、扩展性强等特点。

一、硬件设计

1. 核心芯片选型

单片机：选用STC89C52（8 位微控制器，兼容 51 内核，内置 8KB Flash、512B RAM，支持定时器 / 计数器和外部中断，适合低成本控制场景）。

2. 功能模块选型

（1）转速采集模块

传感器：AH44E 霍尔传感器（感应磁场变化输出脉冲信号，灵敏度高，抗干扰能力强）。
辅助元件：永磁体（安装于车轮辐条上，随车轮转动触发霍尔传感器）。

（2）显示模块

LCD1602（16×2 字符型液晶显示器，支持 ASCII 字符显示，通过并行接口与单片机通信）。

（3）电源模块

5V 稳压电源（为单片机和传感器供电，可选用 LM7805 稳压芯片或 USB 供电）。

3. 硬件接线图

模块	单片机引脚	功能说明
霍尔传感器	P3.2（INT0）	脉冲信号输入（外部中断 0）
LCD1602-RS	P2.0	寄存器选择（高电平为数据）
LCD1602-RW	P2.1	读写控制（接地为写模式）
LCD1602-EN	P2.2	使能信号（下降沿触发）
LCD1602-D0-D7	P0.0-P0.7	8 位数据总线（需外接 10kΩ 上拉电阻）
电源	VCC/GND	5V 供电

二、软件设计

1. 系统功能逻辑

信号采集：霍尔传感器每检测到一次永磁体磁场，输出一个下降沿脉冲，触发单片机外部中断计数。
数据处理：通过定时器定时（如 1 秒）计算脉冲频率，结合车轮周长换算为速度（km/h）和累计里程（km）。
结果显示：LCD1602 实时显示速度和里程值，每 100ms 刷新一次。

2. 软件流程图

3. 代码实现（C 语言）

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

// 引脚定义
#define LCD_DATA P0
sbit LCD_RS = P2^0;
sbit LCD_RW = P2^1;
sbit LCD_EN = P2^2;
sbit HALL_SENSOR = P3^2;  // 霍尔传感器接INT0

// 全局变量
unsigned long pulse_count = 0;    // 脉冲计数
float speed = 0.0;               // 速度（km/h）
float mileage = 0.0;             // 里程（km）
unsigned char display_buf[16];   // 显示缓冲区

// 车轮参数（需根据实际轮胎规格设置，示例：直径60cm，周长=π×直径=1.88496米）
#define WHEEL_CIRCUMFERENCE 1.88496  // 单位：米/圈

// 延时函数
void delay_ms(unsigned int ms) {
    unsigned int i, j;
    for (i = ms; i > 0; i--)
        for (j = 110; j > 0; j--);
}

// LCD写命令
void lcd_write_cmd(unsigned char cmd) {
    LCD_RS = 0;
    LCD_RW = 0;
    LCD_DATA = cmd;
    _nop_();
    LCD_EN = 1;
    delay_ms(2);
    LCD_EN = 0;
}

// LCD写数据
void lcd_write_data(unsigned char dat) {
    LCD_RS = 1;
    LCD_RW = 0;
    LCD_DATA = dat;
    _nop_();
    LCD_EN = 1;
    delay_ms(2);
    LCD_EN = 0;
}

// LCD初始化
void lcd_init() {
    lcd_write_cmd(0x38);  // 8位数据总线，2行显示，5×8点阵
    lcd_write_cmd(0x0C);  // 显示开，光标关，闪烁关
    lcd_write_cmd(0x06);  // 写数据后光标右移
    lcd_write_cmd(0x01);  // 清屏
    delay_ms(2);
}

// 外部中断0服务函数（脉冲计数）
void int0_isr() interrupt 0 {
    pulse_count++;
}

// 定时器0初始化（1秒定时，晶振12MHz）
void timer0_init() {
    TMOD |= 0x01;  // 定时器0模式1（16位计数器）
    TH0 = 0x3C;     // 初值计算：50ms定时（(65536-50000)/256）
    TL0 = 0xB0;
    ET0 = 1;       // 使能定时器0中断
    TR0 = 1;       // 启动定时器
}

// 数据处理函数
void calculate_data() {
    unsigned long temp_pulse;
    float temp_mileage;
    
    // 读取当前脉冲数并清零
    temp_pulse = pulse_count;
    pulse_count = 0;
    
    // 计算速度（km/h）：脉冲数/秒 × 周长（米） × 3.6/1000
    speed = (temp_pulse * WHEEL_CIRCUMFERENCE * 3.6) / 1000;
    
    // 累计里程（km）
    temp_mileage = temp_pulse * WHEEL_CIRCUMFERENCE / 1000;
    mileage += temp_mileage;
}

// 显示更新函数
void update_display() {
    // 速度显示：SPEED: XX.X km/h
    sprintf(display_buf, "SPEED:%5.1f km/h", speed);
    lcd_write_cmd(0x80);  // 第一行起始地址
    for (int i = 0; i < 16; i++) {
        lcd_write_data(display_buf[i]);
    }
    
    // 里程显示：MILE: XXX.XX km
    sprintf(display_buf, "MILE:%6.2f km ", mileage);
    lcd_write_cmd(0xC0);  // 第二行起始地址
    for (int i = 0; i < 16; i++) {
        lcd_write_data(display_buf[i]);
    }
}

// 主函数
void main() {
    EA = 1;       // 开总中断
    EX0 = 1;      // 使能外部中断0
    IT0 = 1;      // 下降沿触发
    
    lcd_init();
    timer0_init();
    
    while (1) {
        delay_ms(100);  // 刷新间隔
        update_display();
    }
}

// 定时器0中断服务函数（1秒定时）
void timer0_isr() interrupt 1 {
    static unsigned char count = 0;
    TH0 = 0x3C;  // 重新装载初值
    TL0 = 0xB0;
    count++;
    if (count >= 20) {  // 20次50ms=1秒
        count = 0;
        calculate_data();
    }
}