基于PIC MCU的车速里程表开发：里程计算方案问询

基于PIC系列MCU开发车速里程表，模拟速度输入对应关系为0V→0km/h、25V→25km/h，可通过ADC正常获取速度值。当前采用100ms固定延迟轮询，用瞬时速度乘以时间间隔累加里程（其他函数执行时间1-5ms可忽略），但里程计算精度不足，寻求更优方案。

现有基础代码：

// need to multiply with the reference voltage as well (value*5/4096)
currentSpeedVoltage = ADC_Read(9);

//(0.001220703125 = 5/4096)
currentSpeedVoltage = (currentSpeedVoltage * 0.001220703125);

// assumed here that at 18 Volts, we show the speed as 25 Km/hr.
currentSpeed = (currentSpeedVoltage*25)/18;

// converting km/hr to m/s and adding the distance travelled in 100mS.
distance += (currentSpeed*100*5*(pow(10,-5))/18)/1000;

注：代码中速度-电压对应关系（18V→25km/h）与描述的（25V→25km/h）不一致，需先统一需求。

1. 替换轮询为定时器中断采样，缩短间隔 #

放弃固定100ms延迟的轮询模式，利用PIC的定时器生成1ms/10ms级别的固定间隔中断，在中断服务函数中完成速度采样与里程累加。更密集的采样能大幅降低瞬时速度突变带来的里程误差，同时避免轮询延迟占用主程序资源。

以1ms间隔为例，里程累加公式可简化为：

// currentSpeed单位：km/h；distance单位：米
distance += currentSpeed * 1e-3 / 3.6;

推导：1km/h = 1000m/3600s = 1/3.6 m/s，1ms内行驶距离为 (currentSpeed/3.6) * 0.001 米。

2. 全整数运算替代浮点计算 #

PIC MCU的浮点运算效率低且易引入精度损失，将所有转换逻辑改为整数比例运算：
假设采用12位ADC（4096刻度）、5V参考电压，按描述的0V→0km/h、25V→25km/h对应关系：

// 读取ADC值
uint16_t adc_val = ADC_Read(9);
// 计算速度（放大1000倍，单位：0.001km/h，避免小数）
uint32_t current_speed_milli = (uint32_t)adc_val * 1000 / 4096;

里程累加（1ms间隔，distance_milli单位：0.001米）：

// 1ms内行驶的0.001米数 = (0.001km/h) * (1ms/3600000ms每小时) * 1000000米每km
distance_milli += current_speed_milli / 3600;

最终显示时，distance_milli / 1000 即为米数，distance_milli / 1000000 即为公里数。

3. 加入速度滤波抑制噪声 #

模拟输入的噪声会导致速度跳变，进而影响里程精度，可采用以下滤波方式：

• 滑动窗口滤波：保存最近8~16次ADC采样值，取平均值作为当前速度的计算依据，适合平稳变化的速度信号。
• 一阶低通滤波：用整数比例实现，例如：

  // filtered_speed_milli为上一次滤波后的速度值，alpha取1/10
  filtered_speed_milli = (current_speed_milli + 9 * filtered_speed_milli) / 10;
  

  用滤波后的速度值参与里程累加，能有效平滑误差。

4. 校准采样间隔误差 #

定时器的实际触发间隔可能因MCU振荡器精度、中断响应延迟存在微小偏差，可通过以下方式校准：

• 使用PIC内部高精度振荡器（如HS模式）作为定时器时钟源。
• 用已知距离的测试路段（比如1km）运行设备，对比实际里程与计算值，调整里程累加的系数。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Siddharth Goel