0 引言
    隨著數字技術的不斷發(fā)展,，數字集成電路在各個領域的應用越來越廣泛。本文介紹一種用數字集成電路,、霍爾集成電路設計的里程表,。該里程表具有電路結構簡單、計量精度高,、工作穩(wěn)定可靠,、改變設計量程方便、成本低等特點,。我們曾將該里程表安裝于某電動車上測試,，取得了滿意的效果。

1 工作原理
    里程表的工作原理框圖如圖1所示,?；魻柤呻娐吠瓿蓮姆请娏康诫娏康霓D換,，將車輪轉動信號轉換為電信號。此信號幅值較小,，經過比較器使其變成幅值較大的脈沖信號,。該脈沖信號由施密特觸發(fā)器整形后送給計數器計數。計數器輸出的8421BCD碼經譯碼器譯碼后驅動LED顯示器顯示出計量結果,。根據該框圖設計的里程表電路如圖1所示,。

2 主要單元電路的設計
2．1 霍爾集成電路傳感器
    傳感器是里程表的重要部件，它的性能對整機電路的工作起著極其重要的作用,。這里我們選用CS3120開關型霍爾集成電路,。這種集成電路具有使用壽命長、無觸點磨損,、無火花干擾,、輸出電阻小、功耗低,、靈敏度高,、溫度特性好等特點。電路內部由霍爾元件,、電壓調整器,、差分放大器、輸出級等組成,，采用塑料封裝成三端器件,，其功能圖如圖2所示。

   穩(wěn)壓部分使電路能在較寬的電源電壓范圍內工作,，開路輸出使電路很容易地與眾多的邏輯部件連接,。圖3是這種開關型霍爾集成電路的轉移特性曲線。由圖3看出,，當外加磁場強度B 上升到導通點BOP時,，霍爾開關輸出由高電平降為低電平；當B由大變小降至BRP時,，輸出再由低電平跳變?yōu)楦唠娖健?/p>

    實際應用時將霍爾傳感器做成如圖4所示的結構,。鐵桿與磁鋼粘牢后固定于車輪的適當位置?；魻柤呻娐饭潭ㄔ谲嚰苌?，與磁鋼的垂直距離為2 mm～3 mm。這樣,，車輪每旋轉一周,，磁鋼產生的磁場掠過霍爾集成電路一次使其輸出一個負脈沖。計數器對該脈沖進行計數，則：里程＝車輪周長×脈沖數,。

    霍爾集成電路的工作電壓以5～6 V為宜,，過高的電源電壓會引起電路因溫升而不穩(wěn)。圖5整機電路中R54為降壓電阻,，將12 V電源電壓降至6 V給霍爾集成電路供電,。C2是濾波電容。R1為霍爾集成電路的負載電阻,，沒有這個電阻,，輸出電壓的變化甚小。
    應注意的是霍爾集成電路有字標平面為敏感面,，要使磁力線垂直穿過敏感面,。另外，如發(fā)現不能觸發(fā),，應調換磁鋼極性使電路工作正常,。
    霍爾集成電路CS3120輸出的脈沖幅度較小，不能直接推動計數器工作,，故在電路中將該信號送給由IC1和Rw組成的比較器,。每當負脈沖到來時，由于IC1反相端的電位低于同相端的電位,，故比較器輸出一個幅值較大的正脈沖,。
2．2 施密特觸發(fā)器
    運算放大器IC2以及R2～R6構成反相輸出的施密特觸發(fā)器。它對比較器輸出的脈沖信號進行整形,。IC2工作在開關狀態(tài),，具有十分短的前后沿時間。閾電平主要由R3和R4決定,。R5上的電壓降提供小量的正反饋以便產生所需要的滯后，并防止電路振蕩,。
2．3 計數器
    十二級二進制計數器CD4040以及四輸入端二與非門CD4012構成任意進制計數器,。因為車輪的周長不是10的整數倍，所以用十進制計數器計數,，最后顯示的只能是車輪轉動的圈數,，而不是具體的公里數，設計任意進制計數器就是為了解決這一問題,。

    筆者實測某車輪的周長為1．834米,，則在100米內，車輪轉動54圈,。據此,，將任意進制計數器設計成54進制。由圖5知，當CD4040輸人54個脈沖后,，其Q12～Q1十二個輸出中,，Q6、Q5,、Q3,，Q2為高電平，該高電平信號經與非門G1后輸出低電平,，再經與非門G2反相變?yōu)楦唠娖郊又?CD4040的Cr復位端使其復位,，從而實現54進制計數。同時,，第54個脈沖過后,，Q6下跳信號加至十進制計數器CD4518(1)的CP端(K3處于圖示位置)，使其加1,?？梢姡M制計數器的最低位每輸入一個脈沖,，表示車前進了100米,，即0．1公里。其余十進制計數器記錄的依次為里程的個位～萬位,。

2．4 其它電路
    K1是雙刀雙擲開關,，用于顯示器工作狀態(tài)選擇。置于“公里”一邊,，LED2的小數點因K1-2閉合得電而顯示,，顯示器顯示的是公里數；置于“轉數”一邊因K1-2斷路小數點失電不再顯示,，且由于十進制計數器直接接收脈沖信號,，顯示器顯示車輪旋轉圈數。
    譯碼電路CD4511能直接推動LED數碼管工作,。它的BI滅燈控制端,，低電平有效。該控制端通過開關K2接至+12 V電源上,。平時BI為低電平處于滅燈狀態(tài),，數碼管不顯示以節(jié)省電能；當按下K2時,，數碼管工作顯示里程或車輪旋轉圈數,。當然，也可去掉K2,，將BI與+ 12 V短接,，則數碼管始終處于工作狀態(tài),。LT、LE是它的試燈控制與鎖定允許輸入端,，均已接無效電平,。
    C1、R52以及IC3等構成上電復位電路,，這里IC3被用作反相器,。上電時+12 V的高電平通過C1加至六個十進制計數器的Cr端使它們復位；同時這個復位信號經IC3,、G2后又加至CD4040的Cr端使它也復位,。復位開關K3按下時的工作過程與此相同。
    電路需要+12 V電源,，可用車上的蓄電池供電,。如果蓄電池電壓超過12 V，應通過穩(wěn)壓電路供電,，例如用三端穩(wěn)壓塊7812或LM317等進行穩(wěn)壓,。

3 結束語
    電路只有一個參數需要調試，通過調整Rw改變IC1同相端的電壓,。應保證在霍爾集成電路H與磁鋼距離最近時,，該端電壓高于其反相端(即霍爾集成電路輸出端)的電壓；霍爾集成電路遠離磁鋼時,，該端電壓低于其反相端的電壓,。由于100米不可能恰好等于車輪周長的整數倍，故計量結果會產生誤差,，其誤差的大小與車輪實際尺寸有關,。對于1．834米周長的車輪。誤差為1％,。當K1置于“轉數”一邊時,，顯示器顯示的結果再乘以車輪周長可得到誤差更小的結果。如果相應地增加CD4518和LED數碼管的數量,，可擴大量程,。