【正文】 測(cè)速與測(cè)溫模塊 汽車的基本信號(hào)有車速、轉(zhuǎn)速和水溫、燃油四個(gè)，都是通過(guò)傳感器采集。其中車速信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)為頻率信號(hào)，但不符合標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)，水溫信號(hào)和燃油信號(hào)為電阻信號(hào)，是模擬信號(hào)，在送到單片機(jī)之前要對(duì)它們進(jìn)行處理。 1. 車速（轉(zhuǎn)速）信號(hào) 車 速信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)是通過(guò)傳感器從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)位置取出，多以非接觸方式獲取，如用霍爾、電渦流等傳感器獲取。取出的信號(hào)為頻率信號(hào)，但并非是標(biāo)準(zhǔn)的脈沖頻率信號(hào)。根據(jù)取信號(hào)的位置不同，取出的信號(hào)有下面幾種形式 : (1)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒取信號(hào)。信號(hào)比較穩(wěn)定，雜波較少，最小峰值為 ,高溫 時(shí)幅值較大。如圖 。 (2) 點(diǎn)火線圈取信號(hào) .點(diǎn)火時(shí)出現(xiàn)瞬時(shí)高峰值，最大值可達(dá) 300V,緊河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 接著迅速衰減。如圖 。 圖 飛輪信號(hào)波 形圖 圖 點(diǎn)火信號(hào)波形圖 (3)發(fā)電機(jī)取信號(hào)。又可以分相線和中性點(diǎn)取信號(hào)兩種，相線取信號(hào)類似方波，但是有尖峰干擾信號(hào)，必須作前級(jí)濾波處理，如圖 。中性點(diǎn) :直流成分較大，高頻成分較多，必須作前級(jí)濾波處理。如圖 所示。 圖 相線信號(hào)波形圖 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 圖 中性點(diǎn)信號(hào)波形圖 比較上面三個(gè) 信號(hào)的特點(diǎn)， 結(jié)合系統(tǒng)對(duì)輸入脈沖信號(hào)的要求，決定從發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪齒取信號(hào)。因?yàn)樗男盘?hào)由專門時(shí)傳感器產(chǎn)生，信號(hào)較好，諧波分量少，更穩(wěn)定，更規(guī)則，幅值大于 ，雖不完全是較好的頻率信號(hào)，但很接近于正弦波，只要經(jīng)過(guò)濾波、整形等處理，很容易得到系統(tǒng)所要求的脈沖波形。 通過(guò)傳感器采集來(lái)的水溫屬于電阻信號(hào)，要進(jìn)行濾波處理和 A/D轉(zhuǎn)換才能送入單片機(jī) .最后通過(guò)單片機(jī)處理，顯示在 LCD液晶屏上。 通過(guò)傳感器采集來(lái)的燃油屬于電阻信號(hào)，要進(jìn)行濾波處理和 A/D轉(zhuǎn)換才能送入單片機(jī) .最后通過(guò)單片機(jī)處理 ，顯示在 LCD液晶屏上。 電源模塊 系統(tǒng)的電路由于有模擬電路和數(shù)字電路兩部分，電源的要求也會(huì)不同。通常模擬電路的電源為 +，經(jīng)過(guò)一般穩(wěn)壓即可 。數(shù)字電路的電源則不同，一般電路為 +9V，可以用集成穩(wěn)壓電源實(shí)現(xiàn)， CPU則為 +5V，而且要求相當(dāng)嚴(yán)格，可以采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源實(shí)現(xiàn)，尤其是脈寬調(diào)制型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器件組成開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)電源，具有體積小效率高、外圍元件少、應(yīng)用簡(jiǎn)單、輸出電壓可調(diào)、誤差小、輸出電流大、轉(zhuǎn)換速率快、保河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 8 護(hù)功能強(qiáng)等特點(diǎn)，特別適合于給單片機(jī)供電。 本系統(tǒng)中用三端穩(wěn)壓 (7805)IC來(lái)組成穩(wěn)壓電 源所需要的外圍器件極少， IC型號(hào)后面的數(shù)字代表該三端穩(wěn)壓 IC電路的輸出電壓， 7805表示輸出電壓為 +5V,電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱和調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)方便、可靠，價(jià)格便宜 單片機(jī)模塊 單片機(jī)模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，完成以下功能 :輸入數(shù)據(jù)的采集轉(zhuǎn)換并驅(qū)動(dòng)表頭、驅(qū)動(dòng)液晶顯示里程、按鍵處理、系統(tǒng)標(biāo)定等所有功能。根據(jù)系統(tǒng)的要求和現(xiàn)實(shí)的考慮，選用宏晶公司生產(chǎn)的 STC12C5A08AD通用單片機(jī)。 STC12C5A08AD是由宏晶公司生產(chǎn)的和 Atmel公司生產(chǎn)的 AT89C52性能相當(dāng)?shù)囊环N 8K字節(jié)可編程可 擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROMFalsbProgrammable and Erasable Read Only Memory)的低電壓，高性能 CMOS位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU和可編程存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，它是一種高效微控制器，為很多嵌式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。和Intel公司的 MCS51系列單片機(jī)相兼容，是廣泛應(yīng)用的單片機(jī)之一。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 圖 STC12C5A08AD 的結(jié)構(gòu)圖 LCD 顯示模塊 由單片機(jī)控制 HT1621B芯片驅(qū)動(dòng) LCD顯示燃油、水溫、里程小計(jì)和總里程， HT1621是一個(gè) 128（ 32*4）點(diǎn) LCD驅(qū)動(dòng)器，它可有軟件配置成 1/2或1/3的 LCd驅(qū)動(dòng)器偏壓和 3或 4個(gè)公共端口， 這一特性使 HT1621 適用于多種 LCD 應(yīng)用場(chǎng)合 ， LCD 驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘有系統(tǒng)時(shí)鐘分頻產(chǎn)生， 靜態(tài)顯示內(nèi)存 RAM 以 (32 *4) 位的格式儲(chǔ)存所顯示的數(shù)據(jù) ， RAM 的數(shù)據(jù)直接映象 LCD驅(qū)動(dòng)器， 可以用 READ、 WRITE 和 READMODIFYWRITE 命令訪問(wèn) 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 HT1621可以用軟件設(shè)置兩種模式的命令，可以配置 HT1621和傳送 LCD所顯示的數(shù)據(jù)， HT1621的配置模式稱為命令模式，命令模式類型碼為 100，命令模式包括一個(gè)系統(tǒng)配置命令，一個(gè)系統(tǒng)頻率選擇命令，一個(gè) LCD配置命令，一個(gè)聲音頻率選擇命令，一個(gè)定時(shí)器 /WDT設(shè)置命令和一個(gè)操作命令，數(shù)據(jù)模式包括 READ WRITE和 READMODIFYWRITE操作， 操作 模式 類型碼 READ 數(shù) 據(jù) 110 WRITE 數(shù) 據(jù) 101 READMODIFYRITE 數(shù) 據(jù) 101 COMMAND 命 令 100 模式命令應(yīng)在數(shù)據(jù)和命令傳送前運(yùn)行，如果執(zhí)行連續(xù)的命令，命令模式代碼即 100，將被忽略，當(dāng)系統(tǒng)在不連續(xù)命令模式或不連續(xù)地址數(shù)據(jù)模式下，管腳 /CS 應(yīng)設(shè)為 1，而且先前的操作模式將復(fù)位，當(dāng)管腳 /CS返回“ 0”時(shí)，新的操作模式類型碼應(yīng)先運(yùn)行。 串口通信模塊 單片機(jī)的串口通信模塊主要是用于擴(kuò)展單片機(jī)的功能，使其功能更加強(qiáng)大，操作更加方便，在有串口通信模塊的情況下，可以實(shí)現(xiàn)在電腦上直接對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行操作，如監(jiān)控該系統(tǒng)，直接獲取相關(guān)信息到電腦上，如車速，溫度；也可以在計(jì)算上直接對(duì)該系統(tǒng)單片機(jī)進(jìn)行讀寫(xiě)控制，如可以直接寫(xiě)入本設(shè)計(jì)需要的程序，直接控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，直接控制與測(cè)溫相關(guān)的溫度調(diào)節(jié)。串口通信模塊最主要的功能是用于后續(xù)功能擴(kuò)展，以使單片機(jī)具備更多的功能。 本系統(tǒng)中用的是 SPI接口模式的 HT93LC66芯片， SPI接口需要兩條控制線（ CS和 SCLK）和兩條數(shù)據(jù)線（ DIN/SDI和 DOUT/SDO）。在這里從從設(shè)河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 備的角度出發(fā)說(shuō)明三線接口的數(shù)據(jù)線。 DIN是從設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入線， DOUT是從設(shè)備的數(shù)據(jù)讀出線。這里我們使用 CS， SCLK， DIN和 DOUT來(lái)定義三線接口中的各條線。 下圖為 HT93LC66與單片機(jī)連接圖 圖 HT93LC66接線圖 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)模塊功能的實(shí)現(xiàn) 采用 STC12C5A08AD單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)模塊各項(xiàng)功能。單片機(jī)模塊接線如圖 。 圖 單 片 機(jī) 模 塊 單片機(jī)模塊管腳連 接簡(jiǎn)介： 對(duì)從測(cè)溫傳感器、測(cè)油量傳感器、測(cè)車速傳感器和測(cè)轉(zhuǎn)速傳感器四個(gè)信號(hào)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 車速、轉(zhuǎn)速和里程， FP2OUT、 ZHSI、 CHSI分別是里程信號(hào)輸入、轉(zhuǎn)速輸入和車速輸入，送入單片機(jī)處理。 水溫、燃油模塊， OWaterled、 ORYled、 QY QY SLPW和 SLPR分別是水溫報(bào)警、燃油報(bào)警、水溫 A/D轉(zhuǎn)換輸入、燃油 A/D轉(zhuǎn)換輸入、水溫輸入信號(hào)、燃油輸入信號(hào)。 串口通信模塊， CS2L、 SCK2L和 SIO2L三個(gè)管腳連接 HT93LC66芯片與單片機(jī)，擴(kuò)展單片機(jī)的功能， 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng) 表頭，使儀表能指示車速、轉(zhuǎn)速。 CW、 FA、 FB三個(gè)管腳連接的是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊芯片 STI6608,用于單片機(jī)控制STI6608進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)指示車速和轉(zhuǎn)速。 編程部分， RXD、 TXD用于單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間的通信。 從測(cè)溫傳感器、測(cè)油量傳感器、測(cè)速傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速傳感器等幾個(gè)信號(hào)中獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)處理后，送入 HT1621芯片顯示數(shù)據(jù)， DATA、 WR、CS是 HT1621與單片機(jī)通信的接口，控制液晶屏顯示。 KEY是復(fù)位按鍵，用于系統(tǒng)的復(fù)位和顯示內(nèi)容的切換。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 測(cè)水溫、燃油模塊 圖 燃 油 部 分 圖 水 溫 部 分 燃油、水溫是在液晶屏上模擬顯示的，水溫、燃油的輸入信號(hào)是電阻信號(hào)，經(jīng)過(guò)電阻的分壓轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)限幅濾波送入 A/D轉(zhuǎn)換器，得到數(shù)字量送入單片機(jī)處理，最后在液晶屏上模擬顯示水溫和油量， 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 測(cè)車速（轉(zhuǎn)速）里程模塊 圖 轉(zhuǎn) 速 部 分 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 16 圖 車 速 里 程 表 部 分 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 圖 車速輸出部分 轉(zhuǎn)速、車速兩路頻率信號(hào)通過(guò)限幅、濾波，再經(jīng)過(guò)三極管電子開(kāi)關(guān)的整形變成符合要求的脈沖信號(hào)送 CPU計(jì)數(shù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 LCD 顯示模塊 LCD的顯示主要通過(guò) HT1621芯片顯示數(shù)據(jù)的，單片機(jī)把要顯示的數(shù)據(jù)送到 HT1621B的 RAM內(nèi)，通過(guò)單片機(jī)的讀寫(xiě)控制要顯示的內(nèi)容， 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 18 圖 L C D 液晶屏部分 圖 H T1621 控制芯片 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 步進(jìn)電機(jī)控制模塊 采用 STI6008芯片控制步進(jìn)電機(jī)的各項(xiàng)功能，模塊接線圖如下圖 圖 步進(jìn)電機(jī) 圖 STI6608 芯片 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 20 串口通信模塊 采用 MAX232A來(lái)實(shí)現(xiàn)串口通信模塊各功能，用以向單片機(jī)寫(xiě)入程序。串口通信模塊接線圖如圖所示。 圖 串 口 通 信 部 分 單片機(jī)電源（供電）模塊 采用 L7805芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)供電系 統(tǒng)模塊各項(xiàng)功能，用以向單片機(jī)中各其它模塊提供電源。模塊接線圖如下圖所示。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 21 圖 電 源 部 分 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 22 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的軟件功能主要是完成數(shù)據(jù)的采集與轉(zhuǎn)換、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的顯示、系統(tǒng)的復(fù)位等等，它包含主程序和若干個(gè)子程序。如何使電機(jī)平滑地轉(zhuǎn)動(dòng) (尤其是在車速和轉(zhuǎn)速較高時(shí) )是設(shè)計(jì)重點(diǎn)。要保證這一點(diǎn)，需要做好兩方面的工作 :一是信號(hào)的采樣頻率的選定 。二是表頭驅(qū)動(dòng)程序的合理設(shè)計(jì)。在編程過(guò)程中采用模塊化的編程技術(shù)，對(duì)所有項(xiàng)目分模 塊進(jìn)行編程。 系統(tǒng)軟件模塊劃分 根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)分析，程序分為系統(tǒng)初始化、中斷處理、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、車速轉(zhuǎn)速測(cè)量、水溫、燃油測(cè)量、串行通信、顯示等模塊。 初始化模塊。初始化模塊用于系統(tǒng)程序運(yùn)行之前完成系統(tǒng)功能參數(shù)的初始化。 中斷處理模塊。獲取程序所需的各種參數(shù)。 車速里程測(cè)量模塊。根據(jù)入口參數(shù)完成車速里程的計(jì)算、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)。 轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊。根據(jù)入口參數(shù)完成轉(zhuǎn)速的計(jì)算、轉(zhuǎn)換。 水溫測(cè)量模塊。根據(jù)入口參數(shù)完成水溫的計(jì)算、轉(zhuǎn)換。 燃油測(cè)量模塊。根據(jù)入口參數(shù)完成水溫的計(jì)算、轉(zhuǎn)換。 串行通信模塊。根據(jù)入口參數(shù)完成 數(shù)據(jù)段的發(fā)送。 編程語(yǔ)言的選擇 現(xiàn)在單片機(jī)的編程語(yǔ)言主要有三種 :匯編語(yǔ)言、 C語(yǔ)言和 PLM語(yǔ)言。其中 C語(yǔ)言和 PLM語(yǔ)言屬于高級(jí)語(yǔ)言，它們的優(yōu)點(diǎn)是本身具有豐富的庫(kù)函數(shù)和數(shù)據(jù)類型封裝，程序編制簡(jiǎn)單，可讀性強(qiáng)，缺點(diǎn)是程序生成機(jī)器代碼河南理工大