【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 23 的效率低。匯編語(yǔ)言則相反。本系統(tǒng)既對(duì)機(jī)器代碼的效率有較高的要求，又對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算和處理要求也較高。因此，系統(tǒng)軟件程序 C語(yǔ)言的形式編程。 主程序的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟件是由一個(gè)主程序和若干子程序構(gòu)成，主程序的主要功能是設(shè)定程序執(zhí)行過程中用到的相關(guān)變量，分配寄存器，對(duì)所需要的參數(shù)進(jìn)行初始化，然后 按照要求在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間調(diào)用相應(yīng)的處理模塊和子程序，來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行處理。主程序具體簡(jiǎn)述如下 : 定義系統(tǒng)運(yùn)行過程中所需的變量 。 分配硬件系統(tǒng)所提供的相關(guān)資源，如寄存器、 ROM以及中斷資源和堆棧 : 完成系統(tǒng)的自檢 。 在程序的運(yùn)行過程中，按要求依次完成對(duì)系統(tǒng)各模塊的調(diào)用，并將結(jié)果提供給用戶 。 在各模塊的調(diào)用過程中，實(shí)現(xiàn)調(diào)用過程的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，以確保程序正確執(zhí)行 。保存系統(tǒng)運(yùn)行過程中的必要參數(shù)。 下圖為主程序流程圖 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 24 開 始初 始 化 、 自 檢有 A / D 數(shù) 據(jù) ？有 秒 中 斷 請(qǐng) 求 ？車 速 表 與 轉(zhuǎn) 速 表 服 務(wù) 程序是 否 報(bào) 警 ？L C D 顯 示復(fù) 位 看 門 狗 程 序水 溫 表 與 燃 油 表 服 務(wù)程 序里 程 表 服 務(wù) 程 序報(bào) 警 處 理 程 序NYYYNN 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 25 圖 主函數(shù)流程圖 轉(zhuǎn)速、車速、里 程程序的設(shè)計(jì) 第四代車速里程表無論選擇哪種傳感器它們輸出的信號(hào)都要是脈沖信號(hào)，從而使得非接觸式轉(zhuǎn)速傳感器得以迅速發(fā)展。也只有選擇產(chǎn)生脈沖信號(hào)的傳感器才能滿足本課題的要求。故本系統(tǒng)選用霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器。 霍爾探頭組件安裝在變速箱輸出軸上，里程計(jì)數(shù)、車速計(jì)時(shí)脈沖產(chǎn)生的工作原理如下圖所示。八個(gè)磁鋼與變速箱輸出軸同步旋轉(zhuǎn)。霍爾探頭固定在變速箱殼體上靜止不動(dòng)，當(dāng)輸出軸上某只磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)到霍爾探頭對(duì)應(yīng)位置時(shí)，霍爾探頭中的霍爾敏感器件受到磁鋼磁場(chǎng)作用，霍爾探頭輸出一個(gè)低電平，當(dāng)沒有磁鋼與霍爾探頭對(duì)準(zhǔn)時(shí)，霍爾探頭不再受到磁場(chǎng)作 用，輸出高電平。輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周，霍爾探頭有八個(gè)方波輸出。如果以速比為 1： 540的車型為例，汽車行駛一公里，則霍爾傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)共為 8 540＝ 4320個(gè)。步進(jìn)電機(jī)式車速里程表機(jī)芯的轉(zhuǎn)動(dòng)和 LCD中里程的顯示都是受控于霍爾探頭輸出的方波個(gè)數(shù)。記錄 4320個(gè)脈沖表示汽車行駛 1公里，記錄單個(gè)脈沖的周期算出汽車行駛的速度，具體應(yīng)用將在相應(yīng)章節(jié)中介紹。 車速里程表的速比表示的是：車輪轉(zhuǎn)軸在汽車行駛一公里時(shí)所轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)。步進(jìn)電機(jī)式車速里程表采用的是霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器。這種車速里程表轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一圈，霍爾傳感器將感應(yīng)發(fā)出八個(gè) 脈沖。現(xiàn)在以速比為 1：540的車型為例，汽車行駛一公里，則霍爾傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)共為 8540＝ 4320個(gè)，也就是說，每個(gè)脈沖代表了 1/4320公里的路程。將這些脈沖信號(hào)輸入給單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，利用計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)功能，使之計(jì)到 432個(gè)脈沖產(chǎn)生一個(gè)中斷，中斷后進(jìn)入計(jì)數(shù)器中斷子程序，在這個(gè)中斷子程序中，實(shí)現(xiàn)對(duì)小計(jì)里程的累計(jì)和總里程的累加。若累加了總里程則河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 26 把累加的總里程數(shù)送到 E2PROM芯片 HT93LC66中保存，并從芯片 HT93LC66中調(diào)出送給 LCD顯示。 從以上章節(jié)，我們已經(jīng)知道 LCD分別 顯示 出小計(jì)里程 和總里程，其中小計(jì)里程進(jìn)位時(shí)，也同時(shí)累計(jì)至總計(jì)里程。小計(jì)里程顯示為 ～，總里程液晶顯示為 000000～ 999999km。液晶里程顯示屏見圖 25所示，其中上一排 4位顯示小雞里程，且小計(jì)里程的最后一位為小數(shù)。下一排 6位顯示總里程，器件子地址的傳送順序是從上排左首至右結(jié)束，接著再?gòu)南屡庞沂组_始，至左首結(jié)束，上下兩排都是左首為高位。 小計(jì)里程顯示的復(fù)位是通過外部中斷 Key來實(shí)現(xiàn)的，小計(jì)里程以，停車關(guān)掉電門后不保存，總里程顯示數(shù)值保存在E2PROM中，從而掉電不會(huì)丟失總 里程數(shù)值，當(dāng)打開電門，即刻顯示上次總里程累計(jì)數(shù)。下次行車總里程繼續(xù)累計(jì)相加，總里程累計(jì)超過顯示范圍 999999km時(shí)，不再響應(yīng)里程數(shù)的變化，而一直顯示 999999 km。小計(jì)里程超過顯示范圍 ，并從 。 表頭驅(qū)動(dòng)子程序的設(shè) 步進(jìn)電機(jī)平滑的正反轉(zhuǎn)控制是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。當(dāng)車速轉(zhuǎn)換后的信號(hào)頻率增大時(shí)，電機(jī)就向順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，這是正轉(zhuǎn) 。當(dāng)車速和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換后的信號(hào)頻率減小時(shí)，電機(jī)就向逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，這是反轉(zhuǎn) 。而當(dāng)車速恒定時(shí)，指針也不發(fā)生改變。 在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，要設(shè)定各步進(jìn) 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)間隔定時(shí)器和計(jì)數(shù)器 ,設(shè)定各表指針需要達(dá)到的角度位置和實(shí)際角度位置，均為 1/12度，即一個(gè)微步。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 27 轉(zhuǎn) 速 表 步 數(shù) 處 理是 否 走 動(dòng) ？M o v e _ t i e m = = 0 ?上 一 步 的 運(yùn) 動(dòng) 方 向 是 正 向 ？目 標(biāo) 位 置 和 當(dāng) 前 位 置 一 致 ？目 標(biāo) 位 置 當(dāng) 前 位 置當(dāng) 前 速 度 要 走 的 3 步 走 完 了 ？新 目 標(biāo) 位 置 和 當(dāng) 前 位 置 的 差 有 多 大 ？升 速 模 塊降 速 模 塊按 規(guī) 定 處 理讀 速 度 走 步走 動(dòng) 一 步 標(biāo) 志 置 1M o v e _ o n e _ s t e p _ e n a n l e = = 1 ?轉(zhuǎn) 速 表 步 數(shù) 處 理 完 成Y防 抖 模 塊反 向 運(yùn) 動(dòng) 模 塊N反 向 運(yùn) 動(dòng)模 塊 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 28 首先判斷指針是否需要走動(dòng)，如果否，直接跳到結(jié)束，等待新一輪判斷，如果判斷結(jié)果為需要轉(zhuǎn)動(dòng)，繼續(xù)判斷上一步是正向還是反向， 結(jié)果為正向運(yùn)動(dòng) ，進(jìn)入正向運(yùn)動(dòng)模塊，繼續(xù)判斷當(dāng)前位置與目標(biāo)位置是否一致。 如果目標(biāo)位置和當(dāng)前位置一致，則表明指針已到達(dá)指定位置，此時(shí)進(jìn)入防抖模塊，并將 Move_con置位 1，如果目標(biāo)位置和當(dāng)前位置不一致，則要進(jìn)一步目標(biāo)位 置是否大于當(dāng)前位置，如果目標(biāo)位置小于當(dāng)前位置，則表明在步進(jìn)電機(jī)的正向運(yùn)動(dòng)中檢測(cè)到反向運(yùn)動(dòng)請(qǐng)求，此時(shí)進(jìn)入反向運(yùn)動(dòng)需求相應(yīng)模塊，逐漸減小步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，最后改變步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行方向標(biāo)志， 如果目標(biāo)位置大于當(dāng)前位置，則表示運(yùn)動(dòng)需求仍為正向，此時(shí)需要判斷目標(biāo)位置和當(dāng)前位置只差的大小，如果位置差很大，而步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)]有到達(dá)最大，則提速，如果轉(zhuǎn)速已達(dá)到最大，則保持該轉(zhuǎn)速，如果位置差小于某一速度，則進(jìn)入減速狀態(tài)， 中斷函數(shù) 首先判斷指針是否轉(zhuǎn)動(dòng)，如果是，表明上次轉(zhuǎn)動(dòng)尚未完成，直接跳出中斷，等待下一次中斷。如果判定結(jié)果為 不要轉(zhuǎn)動(dòng)，繼續(xù)判斷上一步是正向還是反向運(yùn)動(dòng)。 若判定結(jié)果為正向，則繼續(xù)進(jìn)行下一步判斷：目標(biāo)位置和當(dāng)前位置是否一致。結(jié)果為反向擇進(jìn)入反向運(yùn)動(dòng)中斷處理模塊，流程結(jié)果類似。 判斷轉(zhuǎn)動(dòng)一步標(biāo)志位是否為 PWM數(shù)組里賦新值給 PWM寄存器，步進(jìn)電機(jī)行動(dòng)一步，當(dāng)前位置進(jìn)一步（若為反向擇后退一步）并清零轉(zhuǎn)動(dòng)一步標(biāo)志位。這樣下一次進(jìn)入中斷時(shí)，若轉(zhuǎn)動(dòng)一步標(biāo)志位沒有在主循環(huán)里重新賦值為 1，步進(jìn)電機(jī)就不會(huì)再次轉(zhuǎn)動(dòng)。 每次進(jìn)入中斷，當(dāng) Move_con不為 0時(shí)， Move_con減 1，直至減為 0為止。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 29 中 斷 入 口是 否 走 動(dòng) ？M o v e t i m e = = 0 ？上 一 步 的 運(yùn) 動(dòng) 方 向 ？走 動(dòng) 一 步 標(biāo) 志 = = 1 ？M o v e o n e s t e p E n a b l e = = 1 ?走 動(dòng) 一 步 標(biāo)志 位 清 零依 據(jù) 當(dāng) 前 位 置 從 P W M 數(shù)組 表 里 賦 新 值 給 寄 存 器M o v e t i m e 當(dāng) 前 位 置 + +中 斷 出 口反 向 運(yùn) 動(dòng) 中斷 處 理 模 塊NNNYY 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 30 水溫測(cè)量子程序的設(shè)計(jì) 水溫屬于電阻信號(hào)，通過測(cè)量水溫傳感器電阻信號(hào)，然后經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)直接通過 MCU處理，最后模擬顯示在 LCD上。 測(cè)溫子程序函數(shù)流程圖： 燃油測(cè)量子程序的設(shè)計(jì) 和水溫信號(hào)一樣，燃油也屬于電阻信號(hào)，通過測(cè)量燃油傳感器電阻信號(hào)，然后經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)直接通過 MCU處理，最后模擬顯示在 LCD上。 測(cè)油量子程序函數(shù)流程圖： 初始化 顯示空格 讀取命令 讀取燃油信號(hào) 發(fā)燃油轉(zhuǎn)換命令 燃油計(jì)算處理 模擬顯示 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 31 5 系統(tǒng)功能的調(diào)試和性能測(cè)試 系統(tǒng)在完成了上述硬件及軟件設(shè)計(jì)后，做成樣品，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和相應(yīng)的功能測(cè)試。 系統(tǒng)安裝與調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試包括硬件和軟件兩個(gè)方面的調(diào)試。 由于本設(shè)計(jì)包括 2個(gè)以上的模塊，因此為了防止一次性做完后出現(xiàn)大問題的情況，系統(tǒng)調(diào)試主要是采取了分模塊進(jìn)行調(diào)試的方法，調(diào)試一塊，成功一塊，才去調(diào)試下一個(gè)模塊。 硬件調(diào)試方面： 硬件方面主要的問題 :由于是分模塊進(jìn)行硬件焊接、調(diào)試，所以避免了在最后拼接時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重問題。硬件安裝 調(diào)試中出現(xiàn)的問題主要是焊點(diǎn)、芯片管腳焊錯(cuò)的問題。一般情況下，主要避免犯以上兩個(gè)錯(cuò)誤，硬件都能安裝成功。 在安裝步進(jìn)電機(jī)模塊時(shí)，出現(xiàn)過主要的問題是剛開始把步進(jìn)電機(jī)關(guān)系到相位的 4個(gè)焊點(diǎn)焊錯(cuò)，導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)無法轉(zhuǎn)動(dòng)。后來很快就發(fā)現(xiàn)了問題，重新焊腳，步進(jìn)電機(jī)便能正常地運(yùn)行。液晶屏模塊也是是否虛焊，連焊 也是硬件調(diào)試中經(jīng)常遇見的問題。 軟件調(diào)試方面： 調(diào)試工具： Keil uVision 3 通過將單片機(jī)系統(tǒng)和電腦相連接，將程序編譯后的 hex文件燒寫至單片機(jī)系統(tǒng)。 在編寫程序的過程中， 主要遇到了一些子程序的具體算 法的實(shí)現(xiàn)，這其中涉及到算法的穩(wěn)定性和對(duì)其它模塊的影響 ，另一個(gè)問題就是各個(gè)模塊的的協(xié)同工作，上述兩個(gè)問題是在軟件調(diào)試遇到的最大的問題，最河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 32 終通過不斷的調(diào)試和請(qǐng)教，終于儀表設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)功能 系統(tǒng)性能測(cè)試 本設(shè)計(jì)測(cè)車速、轉(zhuǎn)速以及溫度，燃油幾個(gè)重要信號(hào)。根據(jù)車速、轉(zhuǎn)速和水溫、燃油兩路信號(hào)的特點(diǎn)和參數(shù)，用直流電機(jī)來模擬車速信號(hào)，用可調(diào)電阻來作為水溫燃油信號(hào)輸入，輸入相應(yīng)接口，不斷改變相關(guān)參數(shù)的取值，觀察 LCD顯示和車速、轉(zhuǎn)速表頭的指針變化及在表盤的位置。另一方面，改變軟件中采樣周期，觀察指針的轉(zhuǎn)動(dòng)和抖動(dòng)情況。兩種 參數(shù)的改變測(cè)試，測(cè)試結(jié)果和參照車型儀表的測(cè)試指標(biāo)完全一致，證明了論文中系統(tǒng)的方案和技術(shù)理論的正確性。經(jīng)過以上系統(tǒng)的功能測(cè)試表明，論文所研究設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的步進(jìn)式汽車組合儀表性能表現(xiàn)基本符合要求，達(dá)到技術(shù)要求，不但何積小、重量輕、生產(chǎn)檢測(cè)工藝簡(jiǎn)單，而且精度高，可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)、兼容性高、通用性強(qiáng)、開發(fā)成本低、開發(fā)周期短，非常適合規(guī)?；a(chǎn)。 后期需要改進(jìn)的地方 由于本人水平有限，此次設(shè)計(jì)出來的基于單片機(jī)的汽車組合儀表是比較簡(jiǎn)單，比較初級(jí)的，功能不是很完善，蓄電池量顯示，方向燈、倒車?yán)走_(dá)等雖然在硬件系統(tǒng) 中，但是并沒有把這些功能用軟件實(shí)現(xiàn)控制它們。這些地方需要極大改進(jìn)，相信在以后的學(xué)習(xí)中，能夠更加深入的了解到有關(guān)基于單片機(jī)的汽車儀表方面的知識(shí)和技術(shù)，使該設(shè)計(jì)更加完善，更加人性化，更加直觀。 結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過幾年的學(xué)習(xí)和研究，此次的設(shè)計(jì)主要是完成了以下幾個(gè)方面的工作 。數(shù)字式步進(jìn)電機(jī)組合儀表總體方案設(shè)計(jì)；儀表系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 。儀河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 33 表系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 。系統(tǒng)的功能測(cè)試。 本文設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)式汽車組合儀表，用單片機(jī)技技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)汽車儀表中，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)汽車儀表的基本功能，用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)表盤指針實(shí)時(shí)指示汽車在行 駛中的車速和轉(zhuǎn)速信號(hào) 。用 LCD模擬顯示汽車水溫和燃油信號(hào)。通過對(duì)儀表系統(tǒng)功能測(cè)試，系統(tǒng)各方面性能表現(xiàn)良好，基本達(dá)到實(shí)際要求。 此次設(shè)計(jì)中主要是做了以下幾件事： STC12C5A08AD單片機(jī)為核心完成了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和介紹，尤其是對(duì)能給系統(tǒng)性能的車載輸入信號(hào)的性質(zhì)特征進(jìn)行了細(xì)致的分析，為后面系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。 ，為了使測(cè)量準(zhǔn)備、表頭指針轉(zhuǎn)動(dòng)平滑無抖動(dòng)和增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性，對(duì)車載信號(hào)中的車速信號(hào)進(jìn)行了整形和濾波。 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過程中，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序作了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是如何使表頭指針能平滑無抖動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)計(jì)中，采取設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)間隔定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的方法來減小指針抖動(dòng)。 ，通過改變溫度信號(hào)、燃油信號(hào)和直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，不斷進(jìn)行測(cè)試，通過測(cè)試，系統(tǒng)各方面性能表現(xiàn)良好，基本達(dá)到技術(shù)要求，從而證明了系統(tǒng)方案的可行性和實(shí)用性。 盡管此次設(shè)計(jì)出了較為簡(jiǎn)單的基于單片機(jī)系統(tǒng)的汽車儀表 ，并且達(dá)到了基本目標(biāo)，但仍然離實(shí)際應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)非常遠(yuǎn)，許多實(shí)際汽車儀表中的功能都沒有集成進(jìn)這 個(gè)系統(tǒng)，最重要的車速顯示非常粗糙，只是顯示了范圍，沒有顯示精確的車速，這是一個(gè)極大需要改進(jìn)的地方。 我會(huì)在