测量车辆或电动机的速度/转速一直是一个值得尝试的迷人项目。在本篇文章中，我们将使用Arduino开发板制作一个模拟车速表。我们将使用红外传感器模块来测量速度。还有其他方法/传感器，如霍尔传感器测量速度，但使用红外传感器很容易，因为红外传感器模块是非常常见的设备，我们可以很容易地从市场上购买到，并且它也可以用于任何类型的车辆或电动机。

在本篇文章中，我们将以模拟和数字形式显示速度。通过本文，我们还将提高学习Arduino和步进电机的技能，因为本文涉及使用中断和定时器。在本文结束时，您将能够计算任何旋转物体所覆盖的速度和距离，并以数字格式显示在液晶屏LCD1602和模拟仪表。让我们开始学习Arduino开发板制作的车速表和里程表吧！

所需的材料

●     Arduino开发板

●     双极步进电机（4线）

●     步进电机驱动器（L298n模块）

●     红外传感器模块

●     LCD显示屏1602

●     2.2k电阻

●     连接导线

●     面包板

●     电源

计算速度并在模拟车速表上显示

IR传感器是一种可以检测其前方物体存在的设备。我们使用了两个叶片转子（风扇）并将IR传感器放置在它附近，使得每次风扇旋转时，IR传感器都会检测到它。然后我们使用Arduino中的定时器和中断来计算电机一次完整旋转所需的时间。

在本篇文章中，我们使用了最高优先级的中断来检测rpm，我们已经将它配置为上升沿模式。因此，只要传感器输出从低电平变为高电平，就会执行RPMCount()函数。由于我们使用了两个叶片转子，这意味着该函数将在一次旋转中被调用4次。

一旦知道所花费的时间，我们就可以使用下面的公式来计算RPM，其中1000 /时间将给出RPS（每秒转数）并进一步乘以60将得到RPM（每分钟转数）

1. rpm = (60/2)*(1000/(millis() - time))*REV/bladesInFan;
   

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获得RPM后，速度可以通过给定公式计算：

1. Speed = rpm * (2 * Pi * radius) / 1000

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我们知道Pi = 3.14，半径是4.7英寸

但首先我们需要将半径从英寸转换为米：

1. radius = ((radius * 2.54)/100.0) meters
   
2. Speed= rpm * 60.0 * (2.0 * 3.14 * radius)/ 1000.0) in kilometers per hour

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在这里，我们将rpm乘以60将rpm转换为rph（每小时转数）并除以1000以将米/小时转换为公里/小时。

在以kmh为速度后，我们可以直接在LCD上以数字形式显示这些值，但为了以模拟形式显示速度，我们需要再做一次计算以找出步数，步进电机应移动以显示模拟仪表的速度。

这里我们使用了4线双极步进电机用于模拟仪表，它的1.8度代表着每转200步。

现在我们必须在车速表上显示280 Kmh。因此要显示280 Kmh步进电机需要移动280度

所以我们有maxSpeed = 280

而maxSteps将是

1. maxSteps = 280/1.8 = 155 steps

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现在我们在Arduino代码中有一个函数，即map函数，用于将速度映射到步数。

1. Steps = map(speed,0,maxSpeed,0,maxSteps);

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引入相关参数，于是公式变为：

1. steps=map(speed,0,280,0,155);

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在计算步数后，我们可以直接在步进电机函数中应用这些步骤来移动步进电机。我们还需要通过使用给定的计算来处理步进电机的当前步数或角度。

1. currSteps=Steps
   
2. steps= currSteps-preSteps
   
3. preSteps=currSteps  ​

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这里currSteps是来自上次计算的当前步骤，preSteps是最后执行的步数。

电路图和连接方式

这款模拟速度表的电路图很简单，这里我们使用LCD液晶屏1602显示数字形式的速度，步进电机用于旋转模拟速度表。

LCD1602连接在Arduino的以下模拟引脚上。

RS - A5

RW - GND

EN - A4

D4 - A3

D5 - A2

D6 - A1

D7 - A0

2.2k电阻用于设置LCD的亮度。红外传感器模块用于检测风扇的叶片以计算转速，它连接到中断0，也就是Arduino的D2引脚。

这里我们使用了步进电机驱动器即L293N模块。步进电机驱动器的IN1、IN2、IN3和IN4引脚直接连接到Arduino的D8、D9、D10和D11。其余的连接在Circuit Diagram中给出。

编程说明

在文章末尾处给出了Arduino车速表的完整代码，这里我们解释一些重要部分。

在编程部分，我们已经包含了所有必需的库，如步进电机库、LiquidCrystal LCD库，并且声明了它们使用的引脚。

1. #include<LiquidCrystal.h>
   
2. LiquidCrystal lcd(A5,A4,A3,A2,A1,A0);
   
3. #include <Stepper.h>
   
4. const int stepsPerRevolution = 200;  // change this to fit the number of steps per revolution
   
5. Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8, 9, 10, 11);

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在此之后，我们定义了一些变量和宏来执行计算。

1. volatile byte REV;
   
2. unsigned long int rpm,RPM;
   
3. unsigned long st=0;
   
4. unsigned long time;
   
5. int ledPin = 13;
   
6. int led = 0,RPMlen , prevRPM;
   
7. int flag = 0;   
   
8. 
   
9. int flag1=1;
   
10. #define bladesInFan 2
    
11. float radius=4.7;   // inch
    
12. int preSteps=0;
    
13. float stepAngle= 360.0/(float)stepsPerRevolution;
    
14. float minSpeed=0;
    
15. float maxSpeed=280.0;
    
16. float minSteps=0;
    
17. float maxSteps=maxSpeed/stepAngle;

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在此之后，我们在setup函数中初始化LCD、串口、中断和步进电机

1. void setup()
   
2. {
   
3.   myStepper.setSpeed(60);
   
4.   Serial.begin(9600);
   
5.   pinMode(ledPin, OUTPUT);
   
6.   lcd.begin(16,2);
   
7.   lcd.print("Speedometer");
   
8.   delay(2000);
   
9.   attachInterrupt(0, RPMCount, RISING);
   
10. }

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在此之后，我们在loop函数中读取rpm，执行计算以获得速度，并将其转换为步数以运行步进电机以模拟形式显示速度。

1. void loop()
   
2. {
   
3.     readRPM();
   
4.     radius=((radius * 2.54)/100.0);  // convering in meter
   
5.     int Speed= ((float)RPM * 60.0 * (2.0 * 3.14 * radius)/1000.0);
   
6.     // RPM in 60 minute, diameter of tyre (2pi r) r is radius, 1000 to convert in km
   
7.     int Steps=map(Speed, minSpeed,maxSpeed,minSteps,maxSteps);
   
8.   
   
9.    if(flag1)
   
10.    {
    
11.     Serial.print(Speed);
    
12.     Serial.println("Kmh");
    
13.      lcd.setCursor(0,0);
    
14.      lcd.print("RPM: ");
    
15.      lcd.print(RPM);
    
16.      lcd.print("           ");
    
17.      lcd.setCursor(0,1);
    
18.      lcd.print("Speed: ");
    
19.      lcd.print(Speed);
    
20.      lcd.print(" Km/h       ");
    
21.     flag1=0;
    
22.    }
    
23.     int currSteps=Steps;
    
24.     int steps= currSteps-preSteps;
    
25.     preSteps=currSteps;
    
26.     myStepper.step(steps);
    
27. }

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下面的reapRPM()函数计算RPM。

1. int readRPM()
   
2. {
   
3.   if(REV >= 10 or millis()>=st+1000)                  //  IT WILL UPDATE AFETR EVERY 10 READINGS or 1 second in idle
   
4.   {         
   
5.      if(flag==0)               
   
6.        flag=1;                     
   
7.      rpm = (60/2)*(1000/(millis() - time))*REV/bladesInFan;
   
8.      time = millis();                           
   
9.      REV = 0;
   
10.      int x= rpm;               
    
11.      while(x!=0)
    
12.      {
    
13.        x = x/10;
    
14.        RPMlen++;
    
15.      }      
    
16.      Serial.println(rpm,DEC);
    
17.      RPM=rpm;
    
18.      delay(500);
    
19.      st=millis();
    
20.      flag1=1;
    
21.    }
    
22. }

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最后，是中断函数，负责测量对象的旋转。

1. void RPMCount()                       
   
2. {
   
3.    REV++;                             
   
4.   
   
5.    if (led == LOW)
   
6.    {
   
7.      led = HIGH;                        
   
8.    }
   
9.   
   
10.    else
    
11.    {
    
12.      led = LOW;
    
13.    }
    
14.    digitalWrite(ledPin, led);
    
15. }

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这就是如何使用Arduino开发板简单地制作建模拟车速表。 这也可以使用霍尔传感器制作，速度可以显示在智能手机上。如果您在制作过程遇到任何问题，请在本帖下面回复，我会及时进行回复。

代码

本文使用的完整代码如下所示： main.txt (2.35 KB, 下载次数: 78)

2018-9-15 21:01 上传

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