【導(dǎo)讀】具有外形美觀、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、體積小、實(shí)時(shí)性好、功能擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)。

　　

【正文】 總線收發(fā)器 82C250和高速光電耦合器 6N137。微處理器 89C51負(fù)責(zé) SJA1000的初始化，通過(guò)控制 SJA1000實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。 SJA1000的 AD0～ AD7連接到 89C51的 P0口， CS 連接到 89C51的 ， 0的 CPU片外存貯器地址可選中 SJA1000,CPU通過(guò)這些地址可對(duì) SJA1000執(zhí)行相應(yīng)的讀寫操作。 SJA1000的 RD 、 WR、 ALE分別與 89C51的對(duì)應(yīng)引腳相連， INT 接 89C51的 0INT ， 89C51也可通過(guò)中斷方式訪問(wèn) SJA1000。 為了增強(qiáng) CAN總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾 能力， SJA1000的 TX0和 RXO并不是直接與 82C250的 TXD 和 RXD相連，而是通過(guò)高速光耦 6N137后與 82C250相連，這樣就很好的實(shí)現(xiàn)了總線上各 CAN 節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。不過(guò)，應(yīng)該特別說(shuō)明的一點(diǎn)是光耦部分電路所采用的兩個(gè)電源 VCC和VDD必須完全隔離，否則采用光耦也就失去了意義。電源的完全隔離可采用小功率電源隔離模塊或帶多 5V隔離輸出的開關(guān)電源模塊實(shí)現(xiàn)。這些部分雖然增加了節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜，但是卻提高了節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性和安全性。 82C250與 CAN總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施。 82C250的 CANH和CANL引腳各自通過(guò)一個(gè) 120? 的電阻與 CAN總線相連，電阻可起到一定的限流作用，保護(hù)82C250免受過(guò)流的沖擊。 CANH和 CANL與地之間并聯(lián)了兩個(gè) 30P的小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。另外在兩根 CAN總線接入端與地之間分別反接了一個(gè)保護(hù)二極管，當(dāng) CAN總線有較高的負(fù)電壓時(shí)，通過(guò)二極管的短路可起到一定的過(guò)壓保護(hù)作用。 82C250的 Rs腳上接有一個(gè)斜率電阻，電阻大小可根據(jù)總線通訊速度適當(dāng)調(diào)整，一般在 16K～ 140K之間 。在這里斜率電阻選擇了 47K。 電源電路硬件電路設(shè)計(jì) 汽車蓄電池提供 12V左右的電源，而該儀表板需要兩路電源 :+5V和 +12電源。 5V電源用于給 AT89S5電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片（ STI6606）、蜂鳴器等供電?？紤]到成本和易購(gòu)性，我們選用 7805芯片作為電源轉(zhuǎn)換芯片。為了在掉電的時(shí)候可以及時(shí)地保存里程數(shù)據(jù)，在電源地輸入端加一個(gè) 1000F的電解電容，當(dāng)電源斷開的時(shí)候，大電容可以維持單片機(jī)電源足夠長(zhǎng)的時(shí)間，使得單片機(jī)可以完成外部中斷的服務(wù)程序。如圖 314所示。 22 圖 314 電源電路硬件電路 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 本章節(jié)在上一章介紹硬件基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了汽車數(shù)字儀表系統(tǒng)的軟件。這一章主要介紹了程序的整體構(gòu)架以及主程序、時(shí)間調(diào)度程序的流程圖、車速計(jì)算程序流程圖等。 開發(fā)語(yǔ)言簡(jiǎn)介 在開發(fā)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)程序的編寫效率在很大程度上決定了目標(biāo)系統(tǒng)的研制成效。早期在研制單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，大多以匯編語(yǔ)言作為軟件工具。但由于匯編語(yǔ)言不是一種結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言程序較難編寫和調(diào)試，程序本身的編寫效率較低。隨著單片機(jī)硬件性能的提高，其工作速度越來(lái)越 快。因此在編寫單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序時(shí)，更著重于程序本身的編寫效率。為了適應(yīng)這種要求，現(xiàn)在的單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)，除了配備有匯編語(yǔ)言軟件之外，很多還配備了高級(jí)語(yǔ)言軟件 C51語(yǔ)言。 汽車數(shù)字儀表系統(tǒng)主控程序結(jié)構(gòu) 主程序包括兩部分，一部分為初始化段，另一部分為循環(huán)主體段。在主程序循環(huán)體中，并不是直接執(zhí)行程序，而是去調(diào)用一個(gè)個(gè)任務(wù)模塊。 每個(gè)任務(wù)都是一個(gè)子函數(shù)，這些任務(wù)的調(diào)度機(jī)制為輪循機(jī)制。即：子函數(shù)功能的執(zhí)行與否取決于其條件標(biāo)志是否滿足。比如：當(dāng)某個(gè)子函數(shù)被主程序調(diào)用時(shí)，會(huì)先判斷其執(zhí)行條件是否成立（標(biāo)志位是否有 效），如果有效就執(zhí)行實(shí)際功能語(yǔ)句，否則不執(zhí)行任何動(dòng)作直接返回。為了避免各個(gè)任務(wù)為了搶占系統(tǒng)時(shí)鐘資源，造成時(shí)間沖突，采取以下一些措施： （ 1）根據(jù)任務(wù)的輕重緩急分別予以不同的時(shí)間調(diào)度，比如 LCD顯示屏刷新處理只需要 500ms 23 調(diào)用一次即可；實(shí)用性較高的任務(wù)如里程更新刷新則每循環(huán)一次都要調(diào)用一次。 （ 2）對(duì)于實(shí)時(shí)性要求更高的任務(wù)，采用這種主程序輪循方式往往還是顯示的不夠及時(shí)。那么就干脆放在中斷函數(shù)中去執(zhí)行。不過(guò)，為了不影響后臺(tái)程序執(zhí)行，中斷程序必須簡(jiǎn)練，能不再中斷中做的事情就不要在中斷程序中做。對(duì)于實(shí)時(shí)性不是很強(qiáng) 的功能，可以先在中斷中設(shè)置標(biāo)志，然后讓后臺(tái)程序根據(jù)標(biāo)志再去執(zhí)行具體功能 [14]。 系統(tǒng)主程序流程圖如下，見圖 41: 開 始系 統(tǒng) 初 始 化M A I N喂 狗 初 始 化 程 序L o o p里 程 更 新 程序1 m s 定 時(shí) 處 理 程 序1 0 m s 定 時(shí) 處 理 程 序1 0 0 m s 定 時(shí) 處 理 程序是 否 有 告調(diào) 用 告 警 子程 序5 0 0 m s 定 時(shí) 處 理 程序YN 圖 41 系統(tǒng)主程序流程圖 有關(guān)時(shí)間調(diào)度程序的流程圖，見圖 42: 24 1 m s 定 時(shí) 處 理 程 序1 m s 溢 出 標(biāo) 志計(jì) 算 機(jī) 車 速 電 機(jī) 單步 移 動(dòng) 時(shí) 間R E TYN 圖 42 1ms定時(shí)處理程序流程圖 車速計(jì)算程序流程圖 在車速處理子程序中，除了在計(jì)算目標(biāo)步數(shù)時(shí)調(diào)用了線性差值算法程序外，還調(diào)用了 濾波（包括遞推平均濾波和一階濾波）算法程序，用來(lái)對(duì)脈寬和目標(biāo)步 數(shù)進(jìn)行濾波。 車 速 處 理（ 每 1 0 m s 調(diào) 用 本 函 數(shù) 一 次 ）收 到 新 的 車速 脈 沖 ？計(jì) 算 脈 寬 并 限 幅脈 寬 = 本 次 捕 獲 值 上次 捕 獲 值Y收 到 新 的 速 度 脈 沖 標(biāo)志 = 0根 據(jù) 脈 寬 計(jì) 算 車 速 并限 幅根 據(jù) 車 速 求 車 速 步進(jìn) 電 機(jī) 新 的 步 數(shù)對(duì) 車 速 步 進(jìn) 電 機(jī) 目 標(biāo) 步 數(shù)進(jìn) 行 濾 波R E TN 圖 43 車速計(jì)算程序流程圖 25 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(biāo)志’’。如果該標(biāo)志為‘‘ 0’’ ，則說(shuō)明不需要更行顯示，直接退出子程序；如果該標(biāo)志為‘‘ 1’’時(shí)，則先對(duì)顯緩區(qū)進(jìn)行刷新，再將刷新后的顯緩區(qū)內(nèi)容復(fù)制到 LCD模塊的專用 RAM區(qū)中去。這個(gè)‘‘顯示更新使能標(biāo)志’’是由其他子程序根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置的 [15]。 顯 示 處 理 程 序 （ 每 1 0 m s 調(diào) 用本 函 數(shù) 一 次 ）顯 示 更 新 使能 標(biāo) 志 = 1 ？Y顯 示 小 計(jì) 值R E TN顯 示 更 新 使 能 標(biāo)志 = 0顯 緩 區(qū) 清 零顯 示 總 計(jì) 值更 新 顯 緩 區(qū)更 新 顯 緩 區(qū) 圖 44 顯示流程圖 26 第 5 章 系統(tǒng)仿真調(diào)試 在仿真調(diào)試階段，采用 “自底向上逐步集成 ”的策略，逐模塊進(jìn)行仿真測(cè)試，在此基礎(chǔ)上逐步集成。譬如可先仿真顯示模塊、測(cè)速子模塊、測(cè)溫子模塊等，然后將仿真成功的模塊逐個(gè)加入主程序進(jìn)行仿真，在仿真過(guò)程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，采用 “分塊壓縮策略 ”，快速找到并改正錯(cuò)誤；注意在集成過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，大多是由于模塊間資源使用沖突引起的。當(dāng)軟件模塊仿真成功后，可與硬件一起進(jìn)行在線仿真，此時(shí)在調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題大多是由于連接線連接錯(cuò)誤、虛焊、布線不合理等原因造成的。 27 第 6 章 全文總結(jié) 本文的主要是數(shù)字車用儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。針對(duì)實(shí)時(shí)顯示汽車車速、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、燃油油量等項(xiàng)目的要求，本文通過(guò)各類傳感器對(duì)汽車車輪轉(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度和油量進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)中需要不間斷地測(cè)量車輪的速度，從而確定了整個(gè)儀表系統(tǒng)的顯示參量，根據(jù)需顯示的參量和顯示的實(shí)時(shí)性要求設(shè)計(jì)了硬件系統(tǒng)，介紹了各個(gè)部分的工作原理，最后根據(jù)檢測(cè)項(xiàng)目和功能的要求設(shè)計(jì)了軟件。軟件的可靠性設(shè)計(jì)主要從數(shù)字濾波的角度進(jìn)行討論，介紹了幾種比較常用的軟件濾波技術(shù)，最后是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)部分。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)證明 軟、件設(shè)計(jì)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(dá)到了國(guó)標(biāo)的要求。歸納起來(lái)，本文的工作如下： 一、對(duì)數(shù)字車用儀表系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展和研究進(jìn)行了綜述，指出了數(shù)字車用儀表技 術(shù)對(duì)未來(lái)汽車工業(yè)發(fā)展的重要性。對(duì)數(shù)字車用儀表系統(tǒng)進(jìn)行了概述，根據(jù)要求確定了技術(shù) 參數(shù)。 二、完成了數(shù)字車用儀表系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)。 通過(guò)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(jī)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(hào)調(diào)理電路組成信號(hào)傳輸系統(tǒng)，提高了信號(hào)傳輸通道的穩(wěn)定性和抗干擾能力。 采用高性能 A/D轉(zhuǎn)換芯片 AD0809作為單片機(jī)數(shù)據(jù)采集的核心。并在深入分析其接口時(shí)序的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)。 利用現(xiàn)在流行的針對(duì)單片機(jī)的高級(jí)語(yǔ)言 C51語(yǔ)言設(shè)計(jì)了軟件。這種語(yǔ)言使軟件的開發(fā)效率大大提高，而且能夠支持浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，使一些復(fù)雜的算法能在單片機(jī)系統(tǒng)中很方便的實(shí)現(xiàn)。 總之，本文設(shè)計(jì)的車用數(shù)字儀表系統(tǒng)具有精度高、可靠性好、實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)。 隨 28 著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，車用儀表顯示屏的液晶化必將成為一種發(fā)展趨勢(shì)。文中通過(guò)采用51單片機(jī)、新型傳感器和液晶顯示等對(duì) 車用儀表系統(tǒng)進(jìn)行整體性改進(jìn)設(shè)計(jì)，使新型數(shù)字儀表系統(tǒng)顯示功能更強(qiáng)大、可靠性更高、使用更便捷 。 同時(shí)，也為今后車用儀表顯示系統(tǒng)擴(kuò)充顯示和控制的信息種類，進(jìn)一步豐富其綜合信息顯示內(nèi)容，打開了廣闊的空間。 29 參考文獻(xiàn) [1] 楊忠敏 . 現(xiàn)代汽車儀表及其發(fā)展趨勢(shì) [J].汽車情報(bào) ,2020,(18):2022,24. 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