电动汽车中控台控制电路设计

天津电子信息职业技术学院毕业设计课题名称电动汽车中控台控制电路设计姓名学号班级专业所在系指导教师完成日期2011.12.311天津电子信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书课题名称：电动汽车中控台控制电路设计完成期限：2010年10月31日至2010年12月31日姓名指导教师专业职称工程师所在系系主任接受任务日期2011.10.28批准日期2011.10.312一、原始依据（资料）：汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要接口和界面，对汽车的行驶安全性和舒适性有很大影响，因而控台控制电路的设计非常重要。随着电子技术、计算机和通信技术等的发展，汽车仪表越来越趋向数字化。与传统汽车相比，电动汽车在所要显示的信息方面有所保留但又有一定程度的区别。二、设计（论文）内容和要求：设计内容：文是以Freescale公司的MC9S12DG128单片机为基础，进行组合仪表系统控台控制电路的设计，主要包括硬件设计和软件设计两个方面，即进行各典型电路模块的设计和相关芯片驱动程序的编写。它采用步进电机式指针仪表、LED和LCD显示器显示车速、电机转速、里程信息以及电机电流、蓄电池电压、电流和荷电状态等相关的信息，同时采用了汽车行业标准的CAN通信接口挂接在CAN总线上，实现与车内其它模块的数据通信。本系统采用模块化设计，简化了外部电路、降低了成本，显示的信息更加直观、可靠，且具有较高的精度。设计要求：1学生要独立完成一个软件或较大软件中的一个模块2要有足够的工作量3要写出软件说明书4能够进行计算机演示和给出运算结果。5涉及到计算机硬件或电控装置6学生要独立完成一个完整的实验7要有完整的测试结果和实验数据8实验要有探索性9要写出使用说明书。3三、建议查阅的技术资料：[1]王宜怀,刘晓升等.嵌入式系统-使用HCS12微控制器的设计与应用［M］.北京:北京航空航天大学出版社,2008.[2]王佳,等.基于CAN总线纯电动汽车整车控制器设计[A].北京理工大学出版社,2007．[3]肖玲妮,等著Protel2004电路设计［M］,清华大学出版社2006.[4]张翔,杨建中,等.纯电动汽车的组合仪表综述［J］.汽车电器,2008,(12):1-5.[5]刘伟,等.基于ST72F561的全数字式汽车组合仪表的设计[J].仪器仪表学报,2007,28(9):1635-1639.[6]董浩,王建,赵云波.基才MC9S12HZ256的总线式汽车数字仪表设计[J].电子设计工程,2010,18(2):83-88.[7]付晓光.电动汽车数字仪表的设计与实现［D］，北京工业大学硕士学位论文，2009.05.[8]李飞，姜木霖等。基于MC68HC908LJl2的汽车组合仪表设计［Ｊ］湖北汽车工业学院学报2008,22（4）.[9]付胜波基于CAN总线的汽车组合仪表研究[D]武汉理工大学硕士学位论文，2007.5.[10]吴敦福，陈剑等纯电动车组合仪表设计[P]中国科技论文在线2009.10（103）.[11]沈红卫，杨建生基于CAN的汽车组合仪表运转台[J]仪表技术与传感器2004,11.[12]戴松新等汽车组合仪表板控制系统设计[J]电子工程师2006，32（3）.[13]刘鹏、康栋梁基于STM32的汽车仪表系统的设计[P]中国科技论文在线4毕业设计（论文）进度计划表序号起止日期计划完成内容实际完成内容检查日期检查人签字12011.10.31到2011.11.10控制电路总体设计完成控制电路总体设计22011.11.10到2011.11.20系统电源设计完成系统电源设计32011.11.20到2011.11.30电路的硬件设计完成电路的硬件设计42011.11.30到2011.12.10微型处理器选型完成微型处理器选型52011.12.10到2011.12.20电路系统的设计完成电路系统的设计62011.12.20到2011.12.31子程序设计完成子程序设计72012.1.1到2012.1.8答辩答辩系毕业设计（论文）领导小组审阅意见：系主任签字：年月日5毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）题目电动汽车中控台控制电路设计学生姓名系别应用电子专业、班级指导教师职称工作单位指导教师职称工作单位实践地点交表日期2011.10.31毕业设计(论文)开题报告内容要求：①课题的意义、现状及发展趋势。②课题的研究内容、研究方法、研究手段、研究步骤。③课题所需的参考书目等。注：开题报告占毕业设计(论文)总成绩的10%。汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要接口和界面，对汽车的行驶安全性和舒适性有很大影响，因而控台控制电路的设计非常重要。随着电子技术、计算机和通信技术等的发展，汽车仪表越来越趋向数字化。与传统汽车相比，电动汽车在所要显示的信息方面有所保留但又有一定程度的区别。本文是以Freescale公司的MC9S12DG128单片机为基础，进行组合仪表系统控台控制电路的设计，主要包括硬件设计和软件设计两个方面，即进行各典型电路模块的设计和相关芯片驱动程序的编写。它采用步进电机式指针仪表、LED和LCD显示器显示车速、电机转速、里程信息以及电机电流、蓄电池电压、电流和荷电状态等相关的信息，同时采用了汽车行业标准的CAN通信接口挂接在CAN总线上，实现与车内其它模块的数据通信。本系统采用模块化设计，简化了外部电路、降低了成本，显示的信息更加直观、可靠，且具有较高的精度。由于技术标准和相关法规的不健全，局部功能有所限制。但是，作为新型汽车上的组合仪表系统，该设计展现了很好的应用前景。指导教师审核意见：签字：年月日系毕业设计（论文）领导小组审阅意见：系主任签字：年月日6毕业设计（论文）系别专业班级姓名班级学号毕业设计（论文）题目：电动汽车中控台控制电路设计毕业设计（论文）评语：指导教师签字：年月日毕业设计（论文）总评成绩：系主任签字：年月日天津电子信息职业技术学院教务处7目录摘要....................................................1一引言............................................21课题背景............................................22课题的目的、意义....................................33课题的国内外研究现状................................3二控制电路的系统设计.................................41组合仪表的总体结构设计.............................42系统的功能和要求....................................53系统的硬件设计......................................6（1）微处理器的选型...............................6（2）电源电路和掉电保护电路的设计.................6（3）输入脉冲信号调理电路的设计...................8（4）步进电机驱动模块的设计.......................9（5）LED驱动模块的电路设计......................11（6）LCD驱动模块的电路设计......................12（7）CAN通信模块的电路设计......................14（8）故障诊断电路的设计..........................164系统的软件设计.....................................20（1)软件开发工具介绍............................20（2）系统软件的总体设计思路......................20（3）主程序的设计................................318（4）输入脉冲捕捉程序的设计......................23（5）Flash擦写程序的设计........................25（6）CAN通信程序的设计..........................26（7）本章小结....................................28三结束语........................................29四致谢........................................29五参考文献........................................301电动汽车中控台控制电路的设计摘要摘要：汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要接口和界面，对汽车的行驶安全性和舒适性有很大影响，因而控台控制电路的设计非常重要。随着电子技术、计算机和通信技术等的发展，汽车仪表越来越趋向数字化。与传统汽车相比，电动汽车在所要显示的信息方面有所保留但又有一定程度的区别。本文是以Freescale公司的MC9S12DG128单片机为基础，进行组合仪表系统控台控制电路的设计，主要包括硬件设计和软件设计两个方面，即进行各典型电路模块的设计和相关芯片驱动程序的编写。它采用步进电机式指针仪表、LED和LCD显示器显示车速、电机转速、里程信息以及电机电流、蓄电池电压、电流和荷电状态等相关的信息，同时采用了汽车行业标准的CAN通信接口挂接在CAN总线上，实现与车内其它模块的数据通信。本系统采用模块化设计，简化了外部电路、降低了成本，显示的信息更加直观、可靠，且具有较高的精度。由于技术标准和相关法规的不健全，局部功能有所限制。但是，作为新型汽车上的组合仪表系统，该设计展现了很好的应用前景。关键词：汽车仪表；MC9S12DG128；硬件；软件；控台电路。2一引言1课题背景伴随汽车工业的日益发展，能源危机日益加剧，同时也带来相关的环境问题。这使得电动汽车成为当前新一代汽车（混合动力汽车、电动汽车、新能源汽车）发展的一个趋势。作为现代汽车的关键零部件之一，汽车仪表反映了汽车行驶工况的相关内外部信息，有利于保障汽车的行驶安全性和舒适性。同时，由于新技术的不断发展，汽车仪表广泛采用电子、计算机与通信技术，使之成为现代汽车的信息和控制中心，从而使得汽车组合仪表和相应控制器的开发设计显得尤为重要。一般传统的汽车组合仪表有：车速里程表、转速表、机油压力表、水温表、燃油表、以及相关的报警和指示仪表。电动汽车因为采用的是电机，没有使用发动机，所以没有发动机转速表、水温表、燃油表，但需要相应地增加电机转速表、电流表、蓄电池电压表和剩余电量表这些与电动汽车相关的信息表。由于空间及其他因素的限制，传统的机电式模拟仪表只能给驾驶员提供必要的而又少量的信息，现代汽车仪表则要求所显示的内容和信息的种类越来越多、精度和可靠性也越来越高，因而汽车仪表的电子化和数字化成为必然的发展趋势。90年代，国外制造商为了克服电气式仪表的原理误差和工艺误差，纷纷推广采用电子式仪表，首先将传感器的模拟信号数字化，如将驱动车速里程表的软轴或电机变换成霍尔传感器，将机械传动或电量转动变成数字电信号传输。其次，将磁感应指示模块变成数字显示形式，里程累计由蜗杆传动变成由步进电机驱动或直接数字化显示。随着信息技术的高度发展，汽车仪表已从单个仪表电子化迈向集成化和系统化，这也使得汽车仪表的控台控制电路成为可能和必须。同时，现在汽车的故障诊断、实时通信、导航和定位等大量复杂信息服务开始应用于汽车上，各个系统之间工作的协调性、可靠性以及抗干扰性，也需要汽车能够及时、高效、合理的处理好相关的信息，因而控制电路的正确合理设计对汽车仪表的功能发挥和未来发展有着重要作用。32课题的目的、意义本课题的目的是：通过仪表与微处理器、局域网通信技术等结合起来，取代原来的纯机械式和模拟式仪表，综合利用电子式、数