【導(dǎo)讀】汽車儀表是駕駛員與汽車進行信息交流的重要接口界面，對汽車的安全與經(jīng)濟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。本文介紹了汽車行駛過程中主要參數(shù)的測量原理，針對我國目前微型車及農(nóng)車普遍使用的機械式儀表現(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械式儀表無法回避的缺點，而且具有外形美觀、結(jié)構(gòu)簡潔、體積小、實時性好、功能擴展方便等優(yōu)點。未來汽車儀表發(fā)展趨勢就是充分應(yīng)用光技術(shù)和機、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

　　

【正文】 一個微步就是指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動 15o （輸出軸轉(zhuǎn)動 1/12o ）。在微步模式下，馬達能更連續(xù)、平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)。梯度脈沖序列電流按下面的公式計算：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)動信號：二、步進馬達四路驅(qū)動電路STI6606性能簡介步進馬達四路驅(qū)動電路STI6606是一個CMOS驅(qū)動集成電路，用以減輕微型步進馬達驅(qū)動接口電路。在同一芯片上包含四個同樣的驅(qū)動器，電路允許使用者驅(qū)動四個步進馬達。驅(qū)動電路把脈沖列 f(scx) 轉(zhuǎn)換成一個電流等級序列送到馬達的線圈。序列用來產(chǎn)生馬達微步運動。該產(chǎn)品適用于兩相儀表用步進馬達， 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 電路保護為了要過濾快速電壓瞬變,建議連結(jié)二個 100 nF 陶瓷電容到電源輸入腳（15）, 每邊一個盡可能的靠近IC。而且，為了保護IC，每一個馬達應(yīng)連接一個5μF的電容。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。注意這一個電容器盡可能靠近穩(wěn)壓器。（三）、STI6606功能描述f(scx) 輸入信號的上升邊緣驅(qū)動轉(zhuǎn)子一個微步。輸入信號 cw/ccw(順時針/逆時針) 控制馬達的轉(zhuǎn)動方向。輸入信號 reset 在低電平時，重設(shè)輸出驅(qū)動序列到位置 1 。四、STI6606 驅(qū)動模式線圈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 步進電機及其驅(qū)動模塊與AT89S52的接口硬件電路設(shè)計 電源電路硬件電路設(shè)計汽車蓄電池提供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電機驅(qū)動芯片（STI6606）、蜂鳴器等供電?？紤]到成本和易購性，我們選用7805芯片作為電源轉(zhuǎn)換芯片。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。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)計了單片機最小硬件系統(tǒng)。然后對傳感器信號傳輸方案的研究后，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準確性，在每個傳感器的輸出端都加了調(diào)理電路，利用調(diào)理電路將信號變換為電壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送到單片機處理來檢測值，最后顯示結(jié)果，在保證了數(shù)據(jù)采集準確的同時，也大大提高了系統(tǒng)的實時性。接下來本章又介紹了各傳感器的功能簡介及其應(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，同時畫出了各部分的原理圖。第4章 軟件設(shè)計本章節(jié)在上一章介紹硬件基礎(chǔ)上設(shè)計了汽車數(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、時間調(diào)度程序的流程圖、車速計算程序流程圖等。 開發(fā)語言簡介在開發(fā)一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)時，系統(tǒng)程序的編寫效率在很大程度上決定了目標系統(tǒng)的研制成效。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。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。隨著單片機硬件性能的提高，其工作速度越來越快。因此在編寫單片機應(yīng)用系統(tǒng)程序時，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。 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)用一個個任務(wù)模塊。每個任務(wù)都是一個子函數(shù)，這些任務(wù)的調(diào)度機制為輪循機制。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。比如：當某個子函數(shù)被主程序調(diào)用時，會先判斷其執(zhí)行條件是否成立（標志位是否有效），如果有效就執(zhí)行實際功能語句，否則不執(zhí)行任何動作直接返回。為了避免各個任務(wù)為了搶占系統(tǒng)時鐘資源，造成時間沖突，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）對于實時性要求更高的任務(wù)，采用這種主程序輪循方式往往還是顯示的不夠及時。那么就干脆放在中斷函數(shù)中去執(zhí)行。不過，為了不影響后臺程序執(zhí)行，中斷程序必須簡練，能不再中斷中做的事情就不要在中斷程序中做。對于實時性不是很強的功能，可以先在中斷中設(shè)置標志，然后讓后臺程序根據(jù)標志再去執(zhí)行具體功能。 系統(tǒng)主程序流程圖 1ms定時處理程序流程圖 車速計算程序流程圖在車速處理子程序中，除了在計算目標步數(shù)時調(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，用來對脈寬和目標步數(shù)進行濾波。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’’。如果該標志為‘‘0’’，則說明不需要更行顯示，直接退出子程序；如果該標志為‘‘1’’時，則先對顯緩區(qū)進行刷新，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‘‘顯示更新使能標志’’是由其他子程序根據(jù)實際情況進行設(shè)置的。 顯示流程圖 本章小結(jié)本章設(shè)計了整個汽車數(shù)字儀表系統(tǒng)主程序流程圖、時間調(diào)度程序的流程圖、車速計算程序流程圖和顯示流程圖等，然后根據(jù)流程圖設(shè)計了整個儀表系統(tǒng)的軟件。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)。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。針對實時顯示汽車車速、發(fā)動機溫度、燃油油量等項目的要求，本文通過各類傳感器對汽車車輪轉(zhuǎn)速，發(fā)動機溫度和油量進行檢測，在檢測中需要不間斷地測量車輪的速度，從而確定了整個儀表系統(tǒng)的顯示參量，根據(jù)需顯示的參量和顯示的實時性要求設(shè)計了硬件系統(tǒng)，介紹了各個部分的工作原理，最后根據(jù)檢測項目和功能的要求設(shè)計了軟件。軟件的可靠性設(shè)計主要從數(shù)字濾波的角度進行討論，介紹了幾種比較常用的軟件濾波技術(shù)，最后是現(xiàn)場實驗部分。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。歸納起來，本文的工作如下：一、對數(shù)字車用儀表系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展和研究進行了綜述，指出了數(shù)字車用儀表技術(shù)對未來汽車工業(yè)發(fā)展的重要性。對數(shù)字車用儀表系統(tǒng)進行了概述，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。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。采用高性能A/D轉(zhuǎn)換芯片AD0809作為單片機數(shù)據(jù)采集的核心。并在深入分析其接口時序的基礎(chǔ)上，設(shè)計了相應(yīng)的單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠的優(yōu)點。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。這種語言使軟件的開發(fā)效率大大提高，而且能夠支持浮點數(shù)運算，使一些復(fù)雜的算法能在單片機系統(tǒng)中很方便的實現(xiàn)?？傊疚脑O(shè)計的車用數(shù)字儀表系統(tǒng)具有精度高、可靠性好、實時性好等優(yōu)點。 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。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。 同時，也為今后車用儀表顯示系統(tǒng)擴充顯示和控制的信息種類，進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[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 ，2002.[24] 戴佳，苗龍，陳斌．51單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實例[M]．中國電力出版社，2002.[25] ：清華大學(xué)出版社，2005.[26] . 北京:清華大學(xué)出版社，2002.[27] .致 謝經(jīng)過幾個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個?？粕漠厴I(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。本論文是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學(xué)術(shù)目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。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勵。謝謝各位老師、同學(xué)和朋友 的關(guān)心、支持和幫助。最后感謝我的母?！|寧工業(yè)大學(xué)三年來對我的大力栽培。 3