【正文】 進行計算、控制和存貯，易于與儀表模塊化和模擬指示驅(qū)動相匹配，而且以在航空儀表及其它專用儀表上得到應(yīng)用；因此，用單片機技術(shù)設(shè)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(chǎn)品。隨著汽車電子的發(fā)展，數(shù)字式車用儀表已經(jīng)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(dǎo)技術(shù)，有著十分廣闊的市場前景。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。按汽車儀表在工作原理上取得的重大技術(shù)創(chuàng)新來分，可以劃分為 4 個階段，或稱為經(jīng)過4 代。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(shù)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(shè)計的集成電路），國內(nèi)汽車儀表目前的主流產(chǎn)品就是這種儀表，經(jīng)過20 多年的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)形式經(jīng)歷了動圈式機心（線圈連同指針一起轉(zhuǎn)動）和動磁式機心（磁鋼連同指針一起轉(zhuǎn)動）2 個基本階段。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(fù)性、響應(yīng)速度等性能指標難以有根本的突破。如果一個產(chǎn)品在工作原理上有創(chuàng)新和突破，則其設(shè)計思路、組成形式、功能和性能的改變將是根本性的。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。雖然全數(shù)字式汽車儀表曾經(jīng)出現(xiàn)多種款式，但業(yè)內(nèi)人士和專家一致看好“ECU 控制步進電動機式汽車儀表” （以下簡稱步進電動機式汽車儀表） 。由于其突出特點，步進電動機式汽車儀表在歐、美等國應(yīng)用已相當普及。有充足的理由相信，步進電動式汽車儀表將是未來一段時間內(nèi)汽車儀表的主導(dǎo)產(chǎn)品。雖然國內(nèi)汽車儀表界一致看好全數(shù)字式汽車儀表，特別是步進電動機式汽車儀表。其主要原因是近幾年來國內(nèi)汽車儀表在價格上的惡性競爭，企業(yè)已沒有能力消化數(shù)千萬元人民幣的技術(shù)引進費面對如此困難局面，我國汽車儀表生產(chǎn)廠家只有一條出路，那就是抓住國內(nèi)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型期短暫的寶貴時機，與國內(nèi)大、專院校聯(lián)合起來組織力量開展研究，爭取在一年以內(nèi)掌握該項技術(shù)形成具有完全知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。雖然人們對未來汽車儀表做出種種預(yù)測，并賦予它遠遠超出現(xiàn)在汽車儀表多得多的功能。并且，隨著未來技術(shù)對汽車儀表提出更高要求，必將引發(fā)汽車儀表業(yè)市場格局的大洗牌。為克服這些缺點，文中提出用單片機、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器件及數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，霍爾傳感器等對其進行技術(shù)改進，設(shè)計并實現(xiàn)了新型全數(shù)字儀表系統(tǒng)，該儀表系統(tǒng)有顯示直觀準確、靈敏度高、使用壽命長、靈巧美觀、成本低等優(yōu)點。其研究內(nèi)容如下：（1）設(shè)計控制系統(tǒng)的總體方案，畫出整個系統(tǒng)的原理框圖；（2）系統(tǒng)硬件設(shè)計：包括 CPU 型號的選擇及檢測電路的設(shè)計、電源電路等；（3）系統(tǒng)軟件設(shè)計：要求設(shè)計系統(tǒng)的主程序流程圖及主要的子程序流程圖和相關(guān)軟件設(shè)計，如主程序設(shè)計、數(shù)據(jù)采集子程序、顯示子程序、告警子程序等。系統(tǒng)分為CAN通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊等幾個部分。（3）基于信息技術(shù)的車輛運行管理系統(tǒng)，有利于更好地消除行車中的安全隱患，可以提高行駛的舒適性。： 方案二系統(tǒng)框圖從方案二框圖可見，其主要組成也包含以下幾個部分：信息檢測模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，電機驅(qū)動模塊，液晶及LED顯示模塊等。（3）響應(yīng)速度快、無抖動。（2）總線傳輸信息的速率、容量、優(yōu)先等級、節(jié)點容量等技術(shù)問題。（6）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的增加與軟硬件更新(可擴展性)。而單片機控制的車用數(shù)字儀表其卓越的性能價格比已引起我國車用儀表界的廣泛關(guān)注。第3章 車用數(shù)字儀表系統(tǒng)的硬件設(shè)計在上一章中論證了各方案的優(yōu)缺點，并且最終確定了方案。本系統(tǒng)采用的是AT89S52單片機，AT89S52單片機是低功耗，高性能，采用CMOS工藝的8位單片機，它在硬件資源和功能、軟件指令及編程上與Inter80C3X單片機完全相同，在應(yīng)用中可直接替換。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。芯片擦除：整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合,并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。但RAM,定時器,計數(shù)器,串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。WDT 在默認情況下無法工作；為了激活WDT，戶用必須往WDTRST寄存器（地址：0A6H）中依次寫入 01EH 和 0E1H。當WDT溢出，它將驅(qū)動 RSR 引腳一個高個電平輸出。晶振正常工作WDT激活后，每一個機器周期 WDT 都會增加。為了很好地使用 WDT，應(yīng)該在一定時間內(nèi)周期性寫入那部分代碼，以避免WDT復(fù)位。通過硬件復(fù)位退出掉電模式后，用戶就應(yīng)該給WDT喂狗，就如同通常AT89S52 復(fù)位一樣。為了防止WDT在中斷保持低電平的時候復(fù)位器件，WDT直到中斷拉低后才開始工作。默認狀態(tài)下，在待機模式下，WDIDLE＝0，WDT繼續(xù)計數(shù)。在這種狀態(tài)下，片上RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。掉電模式在掉電模式下，晶振停止工作，激活掉電模式的指令是最后一條執(zhí)行指令。在 VCC未恢復(fù)到正常工作電壓時，硬件復(fù)位不能無效，并且應(yīng)保持足夠長的時間以使晶振重新工作和初始化。把放大器與作為反饋元件的晶體振蕩器或陶瓷諧振器連接就構(gòu)成了內(nèi)部自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。本系統(tǒng)中利用內(nèi)部振蕩方式，其參數(shù)選擇如下：fosc= C1 = C 2 =30pF 單片機的復(fù)位電路硬件設(shè)計復(fù)位操作可以使單片機初始化，也可以使死機狀態(tài)下的單片機重新啟動，計算機在啟動時，都需要復(fù)位，使CPU和系統(tǒng)中其它部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。內(nèi)部復(fù)位電路在每個機器周期S5P2對片外復(fù)位信號采樣一次，當RST引腳出現(xiàn)連續(xù)兩個機器周期的高電平時，單片機就能完成一次復(fù)位。在系統(tǒng)上電時，經(jīng)C1與R1充電，使VRST端為高電平，持續(xù)時間179。RC時間常數(shù)越大，上電時RST保持的高電平的時間越長。按鍵電平復(fù)位電路是通過是使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc接通來實現(xiàn)的，按下按鍵，V REST =15V／=，完成復(fù)位。2 、不需要外部組件,能測量 55～ + 125 ℃范圍內(nèi)的溫度。5 、獨特的單總線接口方式,與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)與微處理器雙向通訊。C范圍內(nèi),精度為177。（5）用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值。ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的,他可以看作是該DS18B20的地址序列碼,每DS18B20的64位序列號均不相同。R1R0=“10”,11 位精度,最大轉(zhuǎn)換時間為375 ms。暫存存儲器包含了8個連續(xù)字節(jié),前兩個字節(jié)是測得的溫度信息,第1個字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低8 位,第2 個字節(jié)是溫度的高8位。二、DS18B20 與單片機的硬件接口設(shè)計，其中DS18B20工作在外部電源供電方式。 測速傳感器及其硬件接口電路設(shè)計一、測速傳感器簡介經(jīng)過多方面的調(diào)查和查閱相關(guān)資料，了解目前汽車車速傳感器廣泛使用霍爾車速傳感器，故本設(shè)計亦采用霍爾傳感器。 霍爾器件具有許多優(yōu)點，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達 1MHZ） ，耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。 儲存溫度：40～＋80176。當一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。由此可見，霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場的磁感應(yīng)強度成正比的關(guān)系。（1）測量車速脈沖周期本設(shè)計中使用定時器2通道的捕獲功能來檢測車速脈沖（下降沿有效）.將連續(xù)兩次的捕獲到的定時器計時值相減，便可以獲取一個完整脈沖的計時時間（周期）。也就是說在計算車速時還要乘以放大倍數(shù)（8）。車速（km/h）=4423690000／脈寬計數(shù)值每公里脈沖數(shù) （17）因為該角度與步進電機步數(shù)的關(guān)系是已經(jīng)明確（1 0 =12微布），所以根據(jù)步驟就能求出電機的目標步數(shù)。為了讓CPU能夠正確識別該脈沖信號，需要對傳感器信號進行調(diào)理?？傆嬛凳侵冈撥噺某鰪S后總行車里程，是不允許用戶清零的。： 圖 油量傳感器結(jié)構(gòu)圖當燃油箱中無油時，浮子會下沉最低位置，滑片電阻未被接入短路，電路中無電流。8通道多路轉(zhuǎn)換器能直接連通8個單端模擬信號中的任何一個。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。（d） 在 ST 端給出一個至少有 100ns 寬的正脈沖信號。用中斷方式讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量，模擬量輸入通道選擇端A、B、CLK由AT89S52的ALE提供。由于MCU與 LCM1010 工作電壓相同，可直接相接 。已獲得國家專利.，MS29XX / MS29XXP 儀表馬達需要兩路邏輯沖信號驅(qū)動，可以工作于5V~10V 的脈沖下，輸出軸的步距角最小可以達到 1/12o,最大角速度600 o/。： 為了使馬達運轉(zhuǎn)更平穩(wěn)，減小馬達噪音，可以采用細分技術(shù)，用更精密更接近正弦波的脈沖波序列來驅(qū)動馬達，使馬達獲得 15。（即輸出軸轉(zhuǎn)動 1/3度）。在微步模式下，馬達能更連續(xù)、平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)。序列用來產(chǎn)生馬達微步運動。因此，為4個電動機，典型地一個 22μF 電容一定被用，電解電容或鉭電容。輸入信號 reset 在低電平時，重設(shè)輸出驅(qū)動序列到位置 1 。為了在掉電的時候可以及時地保存里程數(shù)據(jù)，在電源地輸入端加一個1000 F的電解電容，當電源斷開的時候，大電容可以維持單片機電源足夠長的時間，使得單片機可以完成外部中斷的服務(wù)程序。并且分別敘述了其各自的工作原理，同時畫出了各部分的原理圖。早期在研制單片機應(yīng)用系統(tǒng)時，大多以匯編語言作為軟件工具。為了適應(yīng)這種要求，現(xiàn)在的單片機開發(fā)系統(tǒng)，除了配備有匯編語言軟件之外，很多還配備了高級語言軟件C51語言。即：子函數(shù)功能的執(zhí)行與否取決于其條件標志是否滿足。那么就干脆放在中斷函數(shù)中去執(zhí)行。圖 車速計算程序流程圖 顯示流程圖程序中每10ms執(zhí)行一次顯示處理子程序，在該程序中先查詢‘‘顯示更新使能標志’’。介紹了C51編譯器，對系統(tǒng)軟件的設(shè)計是采用當前比較流行的針對單片機的高級語言C51語言，大大提高了軟件開發(fā)的效率，使得一些復(fù)雜的算法能在單片機數(shù)據(jù)處理中實現(xiàn)。根據(jù)測量數(shù)據(jù)證明軟、件設(shè)計是正確的，抗干擾措施是有力的，數(shù)字濾波的方法是有效的，達到了國標的要求。通過車用數(shù)字儀表系統(tǒng)的總體方案的研究，提出基于單片機控制的車用數(shù)字儀表系統(tǒng)的總體方案，并采用高性能信號調(diào)理電路組成信號傳輸系統(tǒng)，提高了信號傳輸通道的穩(wěn)定性和抗干擾能力。利用現(xiàn)在流行的針對單片機的高級語言C51語言設(shè)計了軟件。文中通過采用51單片機、新型傳感器和液晶顯示等對車用儀表系統(tǒng)進行整體性改進設(shè)計，使新型數(shù)字儀表系統(tǒng)顯示功能更強大、可靠性更高、使用更便捷。本論文是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。在此，謹向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！　本論文的順利完成，還要感謝大學(xué)三年來所有的老師，為我們打下專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓