【正文】 被測物理量，同時輔以被測物理量 LCD 數(shù)字顯示。因此，其視覺效果和顯示精度還不能令人滿意。關(guān)于全數(shù)字式汽車儀表早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)被提出，最初為“數(shù)字顯示”形式的汽車儀表。嚴(yán)格地說，第4代全數(shù)字式汽車儀表從其應(yīng)用的技術(shù)手段上看，還是電子技術(shù)術(shù)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。在整個發(fā)展過程中，國內(nèi)外工程技術(shù)人員一直從未停止對其進(jìn)行改進(jìn)?，F(xiàn)代汽車儀表的現(xiàn)狀汽車儀表正在經(jīng)歷由第 3 代向第 4 代轉(zhuǎn)型時期。汽車儀表的發(fā)展趨勢，從一個側(cè)面反映出汽車電子化水平的快速提高。本課題的完成有相當(dāng)重要的價值。未來汽車儀表發(fā)展趨勢就是充分應(yīng)用光技術(shù)和機(jī)、電一體化技術(shù)，并突出現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，其功能將極大拓寬，指示形式將演變成計算機(jī)終端顯示器。目前汽車儀表有兩種技術(shù)，一是傳統(tǒng)的模擬顯示，目前在中國市場上應(yīng)用份額還較大，但大多數(shù)用在前期引進(jìn)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(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)形式，所有傳感器的模擬或數(shù)字信號全部轉(zhuǎn)化成驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的數(shù)字信號，由中央處理器CPU處理完后，將驅(qū)動信號輸送到各自的步進(jìn)電機(jī)式指示儀表并使之工作，這種用全數(shù)字技術(shù)驅(qū)動的指示儀表精度高、統(tǒng)一機(jī)芯結(jié)構(gòu)成本低。汽車電子控制裝置必須迅速、準(zhǔn)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(guān)信息，以便做出可行的判斷，正確駕駛汽車。?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文）摘 要汽車儀表是駕駛員與汽車進(jìn)行信息交流的重要接口界面，對汽車的安全與經(jīng)濟(jì)行駛起著重要的作用，近年來，隨著汽車電子技術(shù)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(jī)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(jī)和通訊技術(shù)的廣泛應(yīng)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。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。隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展和集成技術(shù)的日趨成熟以及芯片制造的產(chǎn)業(yè)化，為單片機(jī)技術(shù)設(shè)計制造汽車儀表客服技術(shù)瓶頸和成本克服了障礙。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(jìn)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(jī)顯示器。自1886 年發(fā)明汽車以來，汽車走過了100 多年的發(fā)展歷程。為了充分了解汽車儀表發(fā)展現(xiàn)狀，準(zhǔn)確地把握其未來發(fā)展趨勢，簡單回顧其發(fā)展過程。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。如圍繞降低成本，不斷改進(jìn)制作工藝，機(jī)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。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。雖然該儀表的工作方式是全數(shù)字式，技術(shù)水平和儀表的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了第3代汽車儀表，但其致命的缺點(diǎn)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(jī)轉(zhuǎn)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(nèi)外都沒有普及與推廣。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別ECU性能的提高，主要表現(xiàn)在抗強(qiáng)電磁干擾、工作溫度范圍和對工作電源穩(wěn)定性要求等方面的改善，再加上價格的大幅度降低，目前有條件在汽車儀表上使用 ECU 控制的全數(shù)字儀表。步進(jìn)電動機(jī)式汽車儀表在指示方式上仍然保留了第 3 代儀表指示直觀、有動感、符合駕駛員習(xí)慣等特點(diǎn)，而且批量生產(chǎn)的成本有望低于同等功能的模擬電子式汽車儀表，更可貴的是在工作原理上的創(chuàng)新和突破，帶來了技術(shù)性能質(zhì)的提高。供應(yīng)國內(nèi)轎車步進(jìn)電動機(jī)式汽車儀表主要是德國VDO公司和美國德科公司。而國內(nèi)真正民族汽車儀表廠，還沒有批量生產(chǎn)出該類型的儀表，只有德國VDO 公司和美國德科公司在我國設(shè)廠生產(chǎn)。今天看來再通過技術(shù)引進(jìn)的方式，實(shí)現(xiàn)我國汽車儀表由第 3 代模擬電路電子式向全數(shù)字式跨越的道路簡直是無法實(shí)現(xiàn)的。未來汽車儀表的發(fā)展，應(yīng)是充分應(yīng)用光技術(shù)和機(jī)、電一體化技術(shù)，并突出現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，其功能將極大拓寬，指示形式將演變成計算機(jī)終端顯示器。隨著技術(shù)發(fā)展的日新月異和制造成本的逐步降低，電子式汽車儀表按照其不同功能和用途具有多種形式，它們正按照各自的功能特色而應(yīng)用于不同檔次的汽車。然而，目前國內(nèi)車輛儀表數(shù)字化水平還不高，絕大部分儀表還是模擬式的，而大多數(shù)模擬儀表表頭的體積較大、數(shù)量多，使得顯示系統(tǒng)擁擠不堪，影響美觀；另外一些模擬儀表故障率高，增加了用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，減小了車輛行使的安全系數(shù)。 通過對基于51單片機(jī)的車用數(shù)字儀表設(shè)計要求的分析，經(jīng)切題資料查詢和調(diào)研工作,首先確定系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，根據(jù)方案，采用單片機(jī)最小系統(tǒng)，顯示，經(jīng)信號檢測，數(shù)據(jù)采集及處理等的硬件及軟件設(shè)計來完成。基于CAN總線式全數(shù)字汽車儀表，： 方案一系統(tǒng)框圖方案一是CAN總線式全數(shù)字儀表系統(tǒng)。（2）大大減少了車身布線，并且具有反應(yīng)快，可靠度高的特性，同時具有較好的擴(kuò)展性，是汽車儀表數(shù)字化智能化的必然發(fā)展趨勢。步進(jìn)電機(jī)式機(jī)心使用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，由步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動指針，同時輔以液晶數(shù)字顯示。（2）重復(fù)性好，分度均勻。 方案論證及確定如果采用方案一，通過資料查詢得知，利用CAN總線構(gòu)建的車用數(shù)字儀表，需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題有以下幾個方面：（1）整車的系統(tǒng)設(shè)計以及總線通信協(xié)議比較復(fù)雜，硬件上的要求比較高，需要有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，而且系統(tǒng)成本比較高。（5）安裝與維護(hù)中的布線 。還有其昂貴的價格，使其僅在一些中高檔轎車得到應(yīng)用。 本章小結(jié)本章比較了兩種車用數(shù)字儀表設(shè)計總體方案的主要特點(diǎn)，對比各自的優(yōu)缺點(diǎn)后，確定出本設(shè)計的總體控制方案，即基于單片機(jī)控制的車用數(shù)字儀表總體控制方案。目前主要型號為：803AT89C5AT89S5AT892051。 AT89S52芯片功能簡介AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編Flash 存儲器。主要性能（1） 與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容（2） 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器（3） 1000 次擦寫周期（4） 全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz（5） 三級加密程序存儲器（6） 32 個可編程 I/O 口線（7） 三個 16 位定時器/計數(shù)器（8） 八個中斷源（9） 全雙工 UART 串行通道（10） 低功耗空閑和掉電模式（11） 掉電后中斷可喚醒（12） 看門狗定時器（13） 雙數(shù)據(jù)指針（14） 掉電標(biāo)識符功能特性概述AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k 字節(jié) Flash，256 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器/計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器,因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求,但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。在閑置模式下,CPU停止工作。WDT由 13 位計數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門狗定時器復(fù)位存儲器（WDTRST）構(gòu)成。除了復(fù)位（硬件復(fù)位或 WDT 溢出復(fù)位），沒有辦法停止WDT工作。當(dāng)計數(shù)達(dá)到 8191(1FFFH)時，13 位計數(shù)器將會溢出，這將會復(fù)位器件。當(dāng) WDT 計數(shù)器溢出時，將給 RST 引腳產(chǎn)生一個復(fù)位脈沖輸出，這個復(fù)位脈沖持續(xù) 96個晶振周期（TOSC），其中 TOSC=1/FOSC。有兩種方式可以離開掉電模式：硬件復(fù)位或通過一個激活的外部斷。當(dāng)中斷拉高后，執(zhí)行中斷服務(wù)程序。在進(jìn)入待機(jī)模式前，特殊寄存器AUXR的 WDIDLE位用來決定WDT是否繼續(xù)計數(shù)。這種狀態(tài)可以通過軟件產(chǎn)生?？臻e模式被硬件復(fù)位終止后，為了防止預(yù)想不到的寫端口，激活空閑模式的那一條指令的下一條指令不應(yīng)該是寫端口或外部存儲器。復(fù)位重新定義了 SFR 的值，但不改變片上 RAM 的值。（1） 內(nèi)部振蕩方式MCS單片機(jī)內(nèi)有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTAL1和XTAL 2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。這種方式是用來使單片機(jī)的時鐘與外部信號保持同步。片外復(fù)位信號通過引腳RST加到內(nèi)部復(fù)位電路上。：單片機(jī)復(fù)位的工作過程如下：（1）上電自動復(fù)位電路對于MCS51系列來說，最簡單的上電復(fù)位電路就是由一個電阻和一個電容構(gòu)成的。一般為了可靠的復(fù)位，RST在上電時應(yīng)保持20ms以上的高電平。按鍵脈沖復(fù)位電路則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的，其電路圖這里略過。主要特點(diǎn)有: 用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限溫度值。4 、通過編程可實(shí)現(xiàn)9～12 位的數(shù)字讀數(shù)方式,可在至多750 ms 內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換成12 b 的數(shù)字,測溫分辨率可達(dá)01062 5 ℃。（3） 測溫范圍：55 ~+125 ℃, 在10～+85176。（4）通過編程可實(shí)現(xiàn)9~12位的數(shù)字讀數(shù)方式。DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 所示,主要由4部分組成:64位光刻 ROM、溫度傳感器、非易失性的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。R1R0 =“01”,10 位精度,最大轉(zhuǎn)換時間為18715ms。 DS18B2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20的內(nèi)存結(jié)構(gòu)DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫2存RAM和一個非易失性的可電擦除的E RAM ,后者存放高溫和低溫觸發(fā)器TH ,TL和結(jié)構(gòu)寄存器。第9個字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié),校驗(yàn)前面所有8 個字節(jié)的 CRC碼,可用來保證通信正確。再結(jié)合軟件及相應(yīng)外圍電路進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)?；魻杺鞲衅骷夹g(shù)指標(biāo):輸出波形： A、B兩路正弦波正向周期當(dāng)量： 3mm／1周期輸出信號頻率： 30HZ～測速范圍：正向速度： ～200公里／小時側(cè)向速度： －87公里／小時～＋87公里／小時（－24米／秒～＋24米／秒）測量精度： 距離＜％，速度＜％（包括二次儀表）照明燈功率： DC12V、55W工作溫度： 0～50176。它具有靈敏度高、價格低廉、不易損壞等優(yōu)點(diǎn)。B/d其中K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過的電流，B為外加磁場（洛倫慈力Lorrentz）的磁感應(yīng)度，d是薄片的厚度。輸出端一般采用晶體管輸出，和接近開關(guān)類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號輸出之分。脈沖頻率= 計數(shù)頻率／脈寬計數(shù)值=總線頻率／分頻因子脈寬計數(shù)值 （11）車速（km/h）=脈沖頻率每小時秒數(shù)／每公里脈沖數(shù) （12）實(shí)際上：為了提高后面計算的精度，系統(tǒng)車速的表示值為實(shí)際車速的8倍。 車速（km/h）=放大倍數(shù)（總線頻率／分頻因子脈寬計數(shù)值）（每小秒數(shù)／每公里脈沖數(shù)） （14） 在（14）中：總線頻率=2457600Hz；分頻因子=16；每小時秒數(shù)=3600s；放大倍