【導(dǎo)讀】里程等信息，是每一輛車必不可少的部件。儀表顯示的直觀與美觀使得駕駛不但是。汽車行駛的安全。傳統(tǒng)的汽車儀表以機械式為主，通訊方式以線束為主。電控汽車的CAN總線信息共享。內(nèi)部復(fù)雜的參數(shù)生動形象地顯示出來。該儀表顯示系統(tǒng)具有以下特點：使用CAN. 該系統(tǒng)由微處理器和其它一些電子元器件組成，主要通過CAN總線接。收車上其它電路模塊處理好的信息，并對信息加以分析、顯示、記錄等。對線束的依賴，提高了整車系統(tǒng)的可靠性。司的8位高性能微控制器AT89S52設(shè)計了此儀表系統(tǒng)的硬件電路。完成了控制軟件的編寫，并最終調(diào)試完成。

　　

【正文】 信控制器， 82C250為高性能 CAN總線收發(fā)器。 如圖 311所示為 CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點硬件電路原理圖。 圖 311 CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點硬件電路 原理圖 從圖中可以看出，電路主要由四部分所構(gòu)成：微控制器 89C5獨立 CAN通信控制器 SJA1000、 CAN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，通過控制 SJA1000實現(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通過這些地址可對 SJA1000執(zhí)行相應(yīng)的讀寫操作。 SJA1000的 RD 、 WR 、 ALE分別與 89C51的對應(yīng)引腳相連， INT 接 89C51的 0INT ，89C51也可通過中斷方式訪問 SJA1000。 為了增強 CAN總線節(jié)點的抗干擾能力， SJA1000的 TX0和 RXO并不是直接與 82C250的 TXD 和 RXD相連，而是通過高速光耦 6N137后與 82C250相連，這樣就很好的實現(xiàn)了總線上各 CAN 節(jié)點間的電氣隔離。 不過，應(yīng)該特別說明的一點是光耦部分電路所采用的兩個電源 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)電源模塊實現(xiàn)。這些部分雖然增加了節(jié)點的復(fù)雜，但是卻提高了節(jié)點的穩(wěn)定性和安全性。 PCA82C250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引腳各自通過一個 120? 的電阻與 CAN總線相連，電阻可起到一定的限流作用，保護 82C250免受過流的沖擊。 CANH和 CANL與地之間并聯(lián)了兩個 100nF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保護二極管，當(dāng) CAN總線有較高的負(fù)電壓時，本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 2021) 19 通過二極管的短路可起到一定的過壓保護作用。 82C250的 Rs腳上接有一個斜率電阻，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 整個系統(tǒng)采用的電源電壓，只需 +5V電壓即可滿足設(shè)計的要求，將交流電經(jīng)變壓器變換為 15V交流電，再用整流橋得到 ，采用不可調(diào)的 3端穩(wěn)壓器件 LM7805將電源穩(wěn)定在 5V直流輸出。需要說明的一點是：由于本系統(tǒng)使用了光耦器件及考慮到 CAN總線的抗干擾能力，所以 CAN總線這一塊的供電采用直流 5V轉(zhuǎn) 5V的電源隔離模塊。 整個電源電路如圖 312所示。 圖 312 電源電路 4. 車用數(shù)字儀表系統(tǒng)的軟件設(shè)計 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(biāo)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。 軟件總體設(shè)計 本系統(tǒng)設(shè)計的汽車電子儀表，采用 AT89S52單片機依次檢測各種傳感器傳過來的信息，在這里設(shè)計的主要是溫度和車速，他們通過單片機的處理之后，通過 LCD液晶顯示模塊顯示出來。另一部分則是整個系統(tǒng)的 CAN通信模塊的軟件設(shè)計。 電動汽車儀表控制系統(tǒng)的設(shè)計 20 部分 模塊程序設(shè)計介紹 溫度傳感器 DS18B20模塊程序設(shè)計 DS18B20 模塊程序主要完成 DS18B20 的初始化和溫度的讀去操作，程序流程如圖 41 所示。 圖 41 DS18B20 模塊程序流程圖 圖 42 測速 主程序流程圖 測速模塊 本系統(tǒng) 采用 AT89S52中的 T0定時器和 T1計數(shù)器配合使用對 轉(zhuǎn)速脈沖 定時 計數(shù)。計數(shù) 器 T1 工作于 計數(shù)狀態(tài)對 外部 脈沖進行 計數(shù)； T0 工作 為 定時器方式 每次定時10ms。 本設(shè)計程序編程的思想就是在給定的 10ms 之內(nèi)，用單片機自帶的計數(shù)器 T1對外部脈沖進行計數(shù)。 主程序的流程圖如圖 42所示。 T0定時中斷程序主要是完成 10ms 的定時任務(wù)，并且對變量 buf_min 進行加一處理，其中在對 T0 進行賦初值時，選擇為 10236 而不是 10000。主要是 c語言在經(jīng)過反匯編后，一條 c語句將會編譯成幾條語句，這樣就增加了指令執(zhí)行的時間，使定時 產(chǎn)生誤差，而在經(jīng)過多次調(diào)試后，選擇 10236 為 T0 初值是最接近 10ms 的。其流程圖如圖 43所示。 開始 初始化 T0， T1 開始定時 T0 等待 50ms 開啟計數(shù)器 T1 關(guān)閉計數(shù)器 T1 處理 TH1， TH0數(shù)據(jù) 顯示數(shù)據(jù) Buf_min=100 N Y DS18B20初始化 結(jié)束 溫度轉(zhuǎn)換 跳過 ROM匹配 延時 DS18B20是否存在？ 跳過 ROM匹配 讀暫存器 轉(zhuǎn)換為顯示碼 是 否 本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 2021) 21 圖 43 T0定時中斷流程圖 CAN節(jié)點軟件設(shè)計 CAN節(jié)點軟件設(shè)計 包括：初始化子程序、發(fā)送子程序、接收子程序。 a) 初始化子程序設(shè)計 SJA1000的初始化只有在復(fù)位模式下才可以進行。 CAN 初始化程序主要用來實現(xiàn) CAN 工作時的參數(shù)設(shè)置，其初始化主要內(nèi)容包括 ： 接收屏蔽寄存器（ AMR）和接收代碼寄存器（ ACR）的設(shè)置、波特率及位周期設(shè)置 （ BTRO,BTR1）、輸出控制寄存器設(shè)置（ OCR）、時鐘分頻寄存器 (CDR)設(shè)置、 中斷允許寄存器（ IR）設(shè)置 。 其流程圖如圖 44所示。 b) 發(fā)送數(shù)據(jù)程序 對 CAN 模塊初始化成功后，就可以用它來傳送報文。節(jié)點向總線上發(fā)送報文的過程是： 單片機 將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按 CAN 格式組成一幀報文，寫入 CAN 模塊發(fā)送緩沖區(qū)，然后啟動發(fā)送命令，將報文發(fā)送到總線上。在使用發(fā)送函數(shù)時有一點必須注意，因為在啟動發(fā)送數(shù)據(jù)的命令后， CAN 控制器要將緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，才會將該幀數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功的狀態(tài)返回。這樣如果在函數(shù)里 一直等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，會使整個微處理器的性能下降。為了避免這種情況，該函數(shù)在啟動發(fā)送后便立即返回，通過發(fā)送中斷或者利用查詢 TCS 狀態(tài)位判斷是否發(fā)送成功。 其發(fā)送流程圖如圖 45所示。 Buf_min 加 1 開啟定時器 T0 退出中斷 TH0， TH1 賦值 關(guān)閉定時器 T0 進入定時中斷 電動汽車儀表控制系統(tǒng)的設(shè)計 22 圖 44 SJA1000初始化流程圖 圖 45 發(fā)送流程圖 c) 接收數(shù)據(jù)程序 本設(shè)計中，我們采用中斷的方式進行 CAN 總線上的數(shù)據(jù)接收。 當(dāng) CAN 控制器出現(xiàn) 內(nèi)部中斷時，我們先識別中斷寄存器的 RI 位，判斷是否為接收中斷，然后讀取接收緩沖區(qū)的內(nèi)容 ，其流程圖不再給出。 5. 結(jié)束語 課題以汽車組合儀表為研究對象，把先進的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù) CAN總線引入汽車儀表盤設(shè)計中，實現(xiàn)了汽車組合儀表信息的采集，數(shù)據(jù)的 CAN通信。針對實時顯示汽車車速、電機溫度等的要求，通過兩類傳感器對汽車車速，電機溫度進行檢測，從而確定了整個儀表系統(tǒng)的 LCD顯示參量，完成了汽車組合儀表電子化系統(tǒng)的基本工作。在該系統(tǒng)的實施過程中，本文主要完成了如下工作： a) 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。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。 b) 研究了車速測量、電機溫度測量，給出了硬件模塊設(shè)計框圖和主要處理芯片、傳感器的選用方案。 返回 開中斷 進入工作模式 開始 設(shè)置 BTR0， BTR1 設(shè)置 OCR， CDR 設(shè)置 ACR， AMR 進入復(fù)位模式 寫發(fā)送報文 ID、 將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖 區(qū) 啟動發(fā)送 返回 先前發(fā)送已完成？ Y 開始 N 本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 2021) 23 c) 在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，本文成功的將 CAN總線引入到汽車儀表設(shè)計通信中，利用 CAN總線的通信速率高、容錯性強等特點，提高了整個汽車儀表系統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通信的實時性和可靠性，大大的節(jié)約和簡化汽車布線系統(tǒng)。 本文雖然做出了一些成果，但由于個人能力和時間限制，離實際的工程應(yīng)用 還有一定差距。為了進一步滿足實際應(yīng)用的需求，在以后的工作中，汽車組合儀表平臺系統(tǒng)有待改進方面如下： a) 顯示參量的單一，本文中只研究了汽車的兩種最基本信號，車速和溫度，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。 b) 有限的 CAN節(jié)點，本文只對 CAN總線做了初步的設(shè)計。所以，在將來的工作中完全可以利用 CAN總線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢將其打造成車內(nèi)控制和娛樂于一體的信息平臺系統(tǒng)。 c) 該汽車 LCD儀表系統(tǒng)采用 AT89S52作為控制芯片，從目前編程來看，系統(tǒng)還具有較強的程序擴展能力。但隨著顯示畫面的增多，芯片內(nèi)部 8K的 flash編程容量將不能滿 足需求，特別是采用彩色液晶進行顯示，控制芯片需要重新選型。 電動汽車儀表控制系統(tǒng)的設(shè)計 24 參考文獻 [1] 楊忠敏 . 現(xiàn)代汽車儀表及其發(fā)展趨勢 [J].汽車情報 ,2021,(18):2022. [2] 張武 ,顧凱 .基于 51單片機的車用數(shù)字儀表的設(shè)計與實現(xiàn) .今日電子 ,2021,(01). [3] 宋漢沖 .我國汽車儀表工業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展前景分析 [J].中國儀器 1995,(1):910. [4] 趙國軍 ,計時鳴 .一種具有行車工況記憶功能的智能汽車儀表 [J].中國儀器 1996,2225. [5] 葛蓓 .電動汽車平板式電子儀表盤仿真設(shè)計研究 [D].長安大學(xué) 2021,. [6] 黃正權(quán) . 單片機技術(shù)的汽車儀表 [J]. 汽車與配件 ,2021,(2):15. [7] 張毅剛 ,彭喜源 ,譚曉昀等 .MCS51單片機應(yīng)用設(shè)計 [M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,1997. [8] 張培仁 ,孫占輝 ,張村峰等 .MCS51單片機原理及應(yīng)用 [M].清華大學(xué)出版社 .2021. [9] 張煜 ,舒華 ,董素榮 ,劉金華 .粗識車用傳感器 .汽車運用 ,2021,(02). [10] 劉迎春 ,葉湘賓 .現(xiàn)代新型傳感器原理與應(yīng)用 [M].國防工業(yè) 出版社 ,1998. [11] 徐愛鈞 .智能化測量控制儀表原理與設(shè)計 [M]北京航空工業(yè)大學(xué)出版社 ,2021. [12] 張毅剛 ,彭喜元 ,董繼成 .單片機原理及應(yīng)用 [M].高等教育出版社 ,2021. [13] 張俊 .匠人手記 [M].北京航空航天大學(xué)出版社 ,2021. [14] 邵貝貝 .單片機系統(tǒng)可靠性技術(shù)及發(fā)展 .電子產(chǎn)品世界 ,1998,8:2021. [15] 陳粵初等 .單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與實踐 [M].北京航空工業(yè)大學(xué)出版社 ,1991. [16] 鄔寬明 .CAN 總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 [M].北京航空航天大學(xué)出 版社 ,1996. [17] 潘永雄 ,沙河 .電子線路 CAD實用教程 [M].西安電子科技大學(xué)出版社 ,2021. [18] 何彬 .基于 CAN總線的混合動力汽車 LCD儀表系統(tǒng) [D].上海交通大學(xué) 2021. [19] SAE J1939/71CAN Vehicle Application LayerIssue 199408,Revised ,199810. 本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 2021) 25 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，本論文是在孫宏國老師的悉心指導(dǎo)下完成的。指導(dǎo)老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn) 的治學(xué)態(tài)度，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、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(jǐn)向指導(dǎo)老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 本論文的順利完成，還要感謝大學(xué)近 4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。 最后感謝我的母校四年來對我的大力栽培。 電動汽車儀表控制系統(tǒng)的設(shè)計 26 附