【導(dǎo)讀】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(duì)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(jì)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(shì)。本文介紹了汽車行駛過程中主要參數(shù)的測(cè)量原理，針對(duì)我國(guó)目前微型車及農(nóng)車普遍使用的機(jī)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(jī)械式儀表無法回避的缺點(diǎn)，而且具有外形美觀、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)。未來汽車儀表發(fā)展趨勢(shì)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(jì)

　　

【正文】 一個(gè)微步就是指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 15o （輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng) 1/12o ）。在微步模式下，馬達(dá)能更連續(xù)、平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。梯度脈沖序列電流按下面的公式計(jì)算：左線圈電流: IL=Imsin[ 2(i1)p/24+p/3]右線圈電流: IR=Imsin[ 2(i1)p/24]注: i=1,2,3,4…… 23,24.微步模式驅(qū)動(dòng)信號(hào)：二、步進(jìn)馬達(dá)四路驅(qū)動(dòng)電路STI6606性能簡(jiǎn)介步進(jìn)馬達(dá)四路驅(qū)動(dòng)電路STI6606是一個(gè)CMOS驅(qū)動(dòng)集成電路，用以減輕微型步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)接口電路。在同一芯片上包含四個(gè)同樣的驅(qū)動(dòng)器，電路允許使用者驅(qū)動(dòng)四個(gè)步進(jìn)馬達(dá)。驅(qū)動(dòng)電路把脈沖列 f(scx) 轉(zhuǎn)換成一個(gè)電流等級(jí)序列送到馬達(dá)的線圈。序列用來產(chǎn)生馬達(dá)微步運(yùn)動(dòng)。該產(chǎn)品適用于兩相儀表用步進(jìn)馬達(dá)， STI29xx系列、switec公司的MS 、Goal公司的MS_29XX系列、香港偉盈公司的VID29XX系列等。（一）、 特點(diǎn)產(chǎn)生微步所有輸入腳都有干擾過濾器VDD=~低電磁干擾輻射（二）、STI6606 電路保護(hù)為了要過濾快速電壓瞬變,建議連結(jié)二個(gè) 100 nF 陶瓷電容到電源輸入腳（15）, 每邊一個(gè)盡可能的靠近IC。而且，為了保護(hù)IC，每一個(gè)馬達(dá)應(yīng)連接一個(gè)5μF的電容。因此，為4個(gè)電動(dòng)機(jī)，典型地一個(gè) 22μF 電容一定被用，電解電容或鉭電容。注意這一個(gè)電容器盡可能靠近穩(wěn)壓器。（三）、STI6606功能描述f(scx) 輸入信號(hào)的上升邊緣驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子一個(gè)微步。輸入信號(hào) cw/ccw(順時(shí)針/逆時(shí)針) 控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。輸入信號(hào) reset 在低電平時(shí)，重設(shè)輸出驅(qū)動(dòng)序列到位置 1 。四、STI6606 驅(qū)動(dòng)模式線圈L電流：IL=Imsin[2(i1)π/24+π/3]線圈R電流：IR=Imsin[2(i1)π/24] 注：i=1,2,3,4……23,24 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊與AT89S52的接口硬件電路設(shè)計(jì) 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。考慮到成本和易購(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)1000 F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 所示: 電源電路硬件電路 本章小結(jié)本章首先按照汽車數(shù)字儀表要求設(shè)計(jì)了單片機(jī)最小硬件系統(tǒng)。然后對(duì)傳感器信號(hào)傳輸方案的研究后，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，在每個(gè)傳感器的輸出端都加了調(diào)理電路，利用調(diào)理電路將信號(hào)變換為電壓信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送到單片機(jī)處理來檢測(cè)值，最后顯示結(jié)果，在保證了數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確的同時(shí)，也大大提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。接下來本章又介紹了各傳感器的功能簡(jiǎn)介及其應(yīng)用、A/D轉(zhuǎn)換、液晶顯示等幾部分。并且分別敘述了其各自的工作原理，同時(shí)畫出了各部分的原理圖。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)，大多以匯編語言作為軟件工具。但由于匯編語言不是一種結(jié)構(gòu)化語言，匯編語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)，除了配備有匯編語言軟件之外，很多還配備了高級(jí)語言軟件C51語言。 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，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。 系統(tǒng)主程序流程圖 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，用來對(duì)脈寬和目標(biāo)步數(shù)進(jìn)行濾波。圖 車速計(jì)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(biāo)志’’。如果該標(biāo)志為‘‘0’’，則說明不需要更行顯示，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。 顯示流程圖 本章小結(jié)本章設(shè)計(jì)了整個(gè)汽車數(shù)字儀表系統(tǒng)主程序流程圖、時(shí)間調(diào)度程序的流程圖、車速計(jì)算程序流程圖和顯示流程圖等，然后根據(jù)流程圖設(shè)計(jì)了整個(gè)儀表系統(tǒng)的軟件。介紹了C51編譯器，對(duì)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)是采用當(dāng)前比較流行的針對(duì)單片機(jī)的高級(jí)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(jī)數(shù)據(jù)處理中實(shí)現(xiàn)。第5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，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)語言C51語言設(shè)計(jì)了軟件。這種語言使軟件的開發(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)?？傊?，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。參考文獻(xiàn)[1]楊忠敏. ,2003,(18):2022,24.[2]白鵬,1999,(3).[3],2001.[4],1997,(4).[5]CAN Specification Version ．Part A and B，Philips Semiconductors，1991,(9):314[6] 張毅剛,彭喜元,:2006[6],2002.[7],2002.[8]Kiencke Serial Controller Area 860391.[9]路廣,張伯明, 系統(tǒng)自動(dòng)化,2002,(7).[10]Embedded Micro controllers and Processors,，Intel Corporation,1992[11],2004.[12],2004.[13],2005.[14],2004.[15]PHILIPS APPLICATION NOTESJA1000 Standalone CAN controller,1997,(12):175.[16]，.[17]邱國(guó)普,楊立,2004,(12).[18]Grmmel PM,Improve ultrasonic detection using the analytic signal magitade[J],Ultrasonic，1981:19(2):73～76.[19],2003.[20],2005.[21]趙珂,向瑛,王忠,2003,(2).[22]Marioli,et time2of2flight measurement for ultrasonic Trans Instrument 。41(1):93～97.[23] ：清華大學(xué)出版社 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