【正文】 ?？粕厴I(yè)設計（論文）摘 要汽車儀表是駕駛員與汽車進行信息交流的重要接口界面，對汽車的安全與經濟行駛起著重要的作用，近年來，隨著汽車電子技術的不斷發(fā)展，汽車儀表板上顯示的信息不斷增加，傳統(tǒng)的機械指針式汽車組合儀表越來越無法滿足使用的需要，特別是計算機和通訊技術的廣泛應用，以嵌入式微處理器為核心的智能化數(shù)字式儀表將是汽車儀表發(fā)展的必然趨勢。本文介紹了汽車行駛過程中主要參數(shù)的測量原理，針對我國目前微型車及農車普遍使用的機械式儀表現(xiàn)狀，尋求一種低成本、高可靠性、采用以嵌入式微處理器為核心的智能數(shù)字式汽車組合儀表解決方案，不僅能很好地克服了機械式儀表無法回避的缺點，而且具有外形美觀、結構簡潔、體積小、實時性好、功能擴展方便等優(yōu)點。關鍵詞： AT89S52單片機；汽車儀表；多任務操作系統(tǒng)AbstractThe instrument of automobile is the main interface through which the driver can mute message with the automobile and the safely and economically running of the automobile is greatly influenced by it. Recently, the traditional mechanical assembled instrument can no longer satisfy need more and more. Especially with the widely using of puter and munication technology, the aptitude instrument based on microprocessor is the necessary trend of automobile instrument development.The principle of how to measure the main automobile running parameters is first discussed in this paper and the correlative math model is given. Aimed at the status that the mechanical instruments are now widely used on our domestic cars and tumbrels, a low cost, high reliability aptitude instrument solution project of which the core is that the embed microprocessors are used is invented. This project cannot only overe those native disadvantages of mechanical instrument, but also it has some other advantages (beauty externality, pithiness structure, small volume, good real time, easily function extended capacity).Key words: AT89S52 MCU ；Auto Meter；multitasking operating system目 錄第1章 引 言 1 課題的背景和意義 1 2 5第2章 系統(tǒng)的總體方案設計 6 6 7 方案論證及確定 8 本章小結 8第3章 車用數(shù)字儀表系統(tǒng)的硬件設計 9 9 AT89S52芯片功能簡介 9 單片機的時鐘電路硬件設計 11 單片機的復位電路硬件設計 12 信號檢測及處理電路的硬件設計 14 溫度傳感器DS18B20及其硬件接口電路設計 14 測速傳感器及其硬件接口電路設計 16 A/D轉換模塊及其硬件電路設計 19 ADC0809 的內部邏輯結構 19 液晶顯示模塊硬件設計 21 液晶顯示模塊LCM1010 簡介 21 液晶顯示模塊LCM1010與AT89S52硬件接口設計 21 步進電機及其驅動模塊硬件設計 21 步進電機功能簡介 21 MS29XX / MS29XXP驅動和控制要求 24 步進電機及其驅動模塊與AT89S52的接口硬件電路設計 26 電源電路硬件電路設計 26 本章小結 27第4章 軟件設計 28 開發(fā)語言簡介 28 汽車數(shù)字儀表系統(tǒng)主控程序結構 28 車速計算程序流程圖 30 顯示流程圖 30 本章小結 31第5章 全文總結 32參考文獻 33致 謝 35 III 畢業(yè)設計（論文）第1章 引 言 課題的背景和意義由于汽車排放、節(jié)能、安全和舒適性等使用性能不斷提高，使得汽車電子控制程度也越來越高。汽車電子控制裝置必須迅速、準確地處理各種信息，并通過電子儀表顯示出來，使駕駛員通過視覺與聽覺獲取道路和交通狀況等車外信息的同時，也可獲得汽車本身的有關信息，以便做出可行的判斷，正確駕駛汽車。因此，儀表便是駕駛員通過視覺了解汽車狀態(tài)的必備部件之一。目前，汽車儀表正向“綜合信息系統(tǒng)”的方向發(fā)展，其功能將不局限于現(xiàn)在的車速、里程、發(fā)動機轉速、油量、水溫、方向燈指示，還可能增添一些功能，比如帶ECU的智能化汽車儀表，能指示安全系統(tǒng)運行狀態(tài)，如輪胎氣壓、制動裝置、安全氣囊等，這對汽車儀表技術提出了更高的要求?，F(xiàn)代汽車正逐步采用ABS、ASR、安全氣囊、發(fā)動機電控噴射技術等，各種信息數(shù)據(jù)的處理正在不斷增加，對所需各項行駛信息的精度和信息種類也提出了更高要求，這就需要開發(fā)與汽車儀表同步匹配的、以各種新型材料制成的高技術、高精度和高靈敏度傳感器，并實現(xiàn)傳感器與汽車儀表同時規(guī)模經濟生產和產品配套系列化。目前汽車儀表有兩種技術，一是傳統(tǒng)的模擬顯示，目前在中國市場上應用份額還較大，但大多數(shù)用在前期引進的車型或貨車、微型車上等；二是數(shù)字式儀表，數(shù)字式儀表采用步進電機結構形式，所有傳感器的模擬或數(shù)字信號全部轉化成驅動步進電機的數(shù)字信號，由中央處理器CPU處理完后，將驅動信號輸送到各自的步進電機式指示儀表并使之工作，這種用全數(shù)字技術驅動的指示儀表精度高、統(tǒng)一機芯結構成本低。隨著微電子技術的飛速發(fā)展和集成技術的日趨成熟以及芯片制造的產業(yè)化，為單片機技術設計制造汽車儀表客服技術瓶頸和成本克服了障礙。由于單片機具有高可靠性、高控制性能和高速運行速度，并能很好地解決儀表中的誤差修正和線性化處理等難題，同時便于實現(xiàn)數(shù)字信號與模擬信號間的轉換，有利于對數(shù)據(jù)進行計算、控制和存貯，易于與儀表模塊化和模擬指示驅動相匹配，而且以在航空儀表及其它專用儀表上得到應用；因此，用單片機技術設計、制造汽車儀表正成為為世界上各先進汽車儀表制造廠家競相發(fā)展的、最具潛力和優(yōu)勢的升級換代產品?；趩纹瑱C數(shù)字儀表高精度和高可靠性實現(xiàn)汽車儀表的電子化，可為汽車駕駛員提供高精度的數(shù)據(jù)信息，同時由于沒有機械儀表中的那些機械傳動部分，從而減少了故障的發(fā)生率，大大提高了儀表的可靠性。未來汽車儀表發(fā)展趨勢就是充分應用光技術和機、電一體化技術，并突出現(xiàn)代信息技術和網絡技術的應用，其功能將極大拓寬，指示形式將演變成計算機終端顯示器。隨著顯示器件，如液晶顯示器件的性能，特別是工作溫度范圍的拓寬，在價格進一步降低的前提下，汽車儀表的功能將被極大地拓寬，形式將發(fā)生根本改變，外觀上就是一個高清晰度的計算機顯示器。隨著汽車電子的發(fā)展，數(shù)字式車用儀表已經廣泛的開始投入和使用，尤其是步進電動機式汽車儀表顯示裝置，是當今和未來一段時間汽車儀表顯示裝置的主導技術，有著十分廣闊的市場前景。所以，本課題提出并設計了基于單片機的車用數(shù)字儀表。本課題的完成有相當重要的價值。自1886 年發(fā)明汽車以來，汽車走過了100 多年的發(fā)展歷程。汽車的出現(xiàn)和發(fā)展，使汽車儀表也在不斷開發(fā)和發(fā)展之中。隨著光學、電子技術的迅速發(fā)展，特別是計算機技術在汽車儀表中的廣泛應用，汽車儀表正向數(shù)字化和智能化方向發(fā)展。汽車儀表的發(fā)展趨勢，從一個側面反映出汽車電子化水平的快速提高。為了充分了解汽車儀表發(fā)展現(xiàn)狀，準確地把握其未來發(fā)展趨勢，簡單回顧其發(fā)展過程。按汽車儀表在工作原理上取得的重大技術創(chuàng)新來分，可以劃分為 4 個階段，或稱為經過4 代。第 1 代汽車儀表是基于機械作用力而工作的機械式儀表，人們習慣稱這類儀表為機械機心表 ；第2 代汽車儀表的工作原理基于電測原理，即通過各類傳感器將被測的非電量變換成電信號加以測量，通常稱這類儀表為電氣式儀表；第3 代為模擬電路電子式；第4 代為步進電動機式全數(shù)字汽車儀表。現(xiàn)代汽車儀表的現(xiàn)狀汽車儀表正在經歷由第 3 代向第 4 代轉型時期。第 3 代汽車用儀表工作原理與電氣式儀表基本相同，只不過是用電子器件取代原來的電氣器件。其出現(xiàn)的時間大致在20 世紀50 ～60 年代，隨著集成電路技術突飛猛進的發(fā)展，這種儀表現(xiàn)在均采用各種專用集成電路（為汽車儀表專門設計的集成電路），國內汽車儀表目前的主流產品就是這種儀表，經過20 多年的發(fā)展，其結構形式經歷了動圈式機心（線圈連同指針一起轉動）和動磁式機心（磁鋼連同指針一起轉動）2 個基本階段。電子器件經歷了分立器件和專用集成電路2 個階段。在整個發(fā)展過程中，國內外工程技術人員一直從未停止對其進行改進。如圍繞降低成本，不斷改進制作工藝，機械零件起初以金屬件為主，發(fā)展到今天以塑料件為主；圍繞提高指示精度和指針平穩(wěn)性，由動圈式發(fā)展成動磁式等。雖然，每次較大改進后整體性能價格比都有所提高，但受其工作原理的限制，其線性、精度、重復性、響應速度等性能指標難以有根本的突破?，F(xiàn)在看來，十字交叉動磁式儀表肯定是第 3 代汽車儀表發(fā)展的盡頭，必將讓位于第4代全數(shù)字式汽車儀表。嚴格地說，第4代全數(shù)字式汽車儀表從其應用的技術手段上看，還是電子技術術范疇，也屬于電子式儀表，但信號處理方式已從模擬變成數(shù)字。僅憑信號處理方式的改變還不足以將全數(shù)字式汽車儀表劃分成一個新階段，其最顯著的特征是工作原理與第3代汽車儀表完全不同。如果一個產品在工作原理上有創(chuàng)新和突破，則其設計思路、組成形式、功能和性能的改變將是根本性的。鑒于此，筆者將全數(shù)字式汽車儀表暫且列入第4代。關于全數(shù)字式汽車儀表早在20世紀80年代就已經被提出，最初為“數(shù)字顯示”形式的汽車儀表。雖然該儀表的工作方式是全數(shù)字式，技術水平和儀表的性能遠遠超過了第3代汽車儀表，但其致命的缺點是只能顯示一組孤立的數(shù)字，沒有動感，在被測物理量（如車速、發(fā)動機轉速）發(fā)生變化時，只有數(shù)字翻動，而沒有指示上升、下降直觀感，再加上讀數(shù)時間比較長，容易分散駕駛員的注意力等，這種形式的汽車儀表很難被駕駛員接受，因而國內外都沒有普及與推廣。為了克服上述不足，后來出現(xiàn)了采用光點、光條或光帶模擬動態(tài)顯示被測物理量形式的全數(shù)字汽車儀表，顯示器件主要有LED 、LCD 和電致發(fā)光材料等。由于受到成本的限制，目前光顯示汽車儀表只能選用字段顯示方式的顯示屏，無法選用顯示分辨率更高的點陣式顯示屏。因此，其視覺效果和顯示精度還不能令人滿意。隨著電