基于单片机控制的车用仪表的设计2

I基于单片机控制的车用仪表的设计摘要汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要接口界面，对汽车的安全与经济行驶起着重要的作用，近年来，随着汽车电子技术的不断发展，汽车仪表板上显示的信息不断增加，传统的机械指针式汽车组合仪表越来越无法满足使用的需要，特别是计算机和通讯技术的广泛应用，以嵌入式微处理器为核心的智能化数字式仪表将是汽车仪表发展的必然趋势。本文介绍了汽车行驶过程中主要参数的测量原理，针对我国目前微型车及农车普遍使用的机械式仪表现状，寻求一种低成本、高可靠性、采用以嵌入式微处理器为核心的智能数字式汽车组合仪表解决方案，不仅能很好地克服了机械式仪表的无法回避的缺点，而且具有外形美观、结构简洁、体积小、实时性好、功能扩展方便等优点。关键词AT89S52单片机汽车仪表多任务操作系统II目录第1章引言.................................................................11.1课题的背景和意义...........................................................................................................11.2本课题在国内外的研究概况及存在问题.......................................................................21.3本课题研究内容...............................................................................................................5第2章总体方案设计.........................................................62.1方案一...............................................................................................................................62.2方案二...............................................................................................................................72.3方案论证及确定...............................................................................................................8第3章车用数字仪表系统的硬件设计..........................................103.1单片机最小系统.............................................................................................................103.1.1AT89S52芯片功能简介........................................................................................103.1.2单片机的时钟电路硬件设计...............................................................................133.1.3单片机的复位电路硬件设计...............................................................................143.2信号检测及处理电路的硬件设计.................................................................................153.2.1温度传感器DS18B20及其硬件接口电路设计.................................................153.2.2测速传感器及其硬件接口电路设计...................................................................173.2.3其他模拟传感器....................................................................................错误!未定义书签。3.4液晶显示模块硬件设计.................................................................................................183.4.1液晶显示模块LCM1010简介...........................................................................183.4.2液晶显示模块LCM1010与AT89S52硬件接口设计.......................................193.5CAN3.6电源电路硬件电路设计.................................................................................................21第4章软件设计............................................................224.1开发语言简介.................................................................................................................224.2汽车数字仪表系统主控程序结构.................................................................................224.3车速计算程序流程图.....................................................................................................244.4显示流程图.....................................................................................................................25第5章系统仿真调试........................................................26第6章全文总结............................................................27参考文献...................................................................28致谢......................................................................291第1章引言1.1课题的背景和意义由于汽车排放、节能、安全和舒适性等使用性能不断提高，使得汽车电子控制程度也越来越高。汽车电子控制装置必须迅速、准确地处理各种信息，并通过电子仪表显示出来，使驾驶员通过视觉与听觉获取道路和交通状况等车外信息的同时，也可获得汽车本身的有关信息，以便做出可行的判断，正确驾驶汽车。因此，仪表便是驾驶员通过视觉了解汽车状态的必备部件之一。目前，汽车仪表正向“综合信息系统”的方向发展，其功能将不局限于现在的车速、里程、发动机转速、油量、水温、方向灯指示，还可能增添一些功能，比如带ECU的智能化汽车仪表，能指示安全系统运行状态，如轮胎气压、制动装置、安全气囊等，这对汽车仪表技术提出了更高要求。现代汽车正逐步采用ABS、ASR、安全气囊、发动机电控喷射技术等，各种信息数据的处理正在不断增加，对所需各项行驶信息的精度和信息种类也提出了更高要求，这就需要开发与汽车仪表同步匹配的、以各种新型材料制成的高技术、高精度和高灵敏度传感器，并实现传感器与汽车仪表同时规模经济生产和产品配套系列化。目前汽车仪表有两种技术，一是传统的模拟显示，目前在中国市场上应用份额还较大，但大多数用在前期引进的车型或货车、微型车上等；二是数字式仪表，数字式仪表采用步进电机结构形式，所有传感器的模拟或数字信号全部转化成驱动步进电机的数字信号，由中央处理器CPU处理完后，将驱动信号输送到各自的步进电机式指示仪表并使之工作，这种用全数字技术驱动的指示仪表精度高、统一机芯结构成本低[1]。随着微电子技术的飞速发展和集成技术的日趋成熟以及芯片制造的产业化，为用单片机技术设计、制造的汽车仪表克服技术瓶颈和成本障碍创造了条件。由于单片机具有高可靠性、高控制性能和高速运行速度，并能很好地解决仪表中的误差修正和线性化处理等难题，同时便于实现数字信号与模拟信号间的转换，有利于对数据进行计算、控制和存贮，易于与仪表模块化和模拟指示驱动相匹配，而且以在航空仪表及其它专用仪表上得到应用；因此，用单片机技术设计、制造汽车仪表正成为为世界上各先进汽车仪表制造厂家竞相发展的、最具潜力和优势的升级换代产品。基于单片机数字仪表高精度和高可靠性实现汽车仪表的电子化，可为汽车驾驶员提2供高精度的数据信息;同时由于没有机械仪表中的那些机械传动部分，从而减少了故障的发生率，大大提高了仪表的可靠性。未来汽车仪表发展趋势就是充分应用光技术和机、电一体化技术，并突出现代信息技术和网络技术的应用，其功能将极大拓宽，指示形式将演变成计算机终端显示器。随着显示器件，如液晶显示器件的性能，特别是工作温度范围的拓宽，在价格进一步降低的前提下，汽车仪表的功能将被极大地拓宽，形式将发生根本改变，外观上就是一个高清晰度的计算机显示器[2]。随着汽车电子的发展，数字式车用仪表已经开始广泛的投入使用。全数字式汽车仪表，尤其是步进电动机式汽车仪表显示装置，是当今和未来一段时间汽车仪表显示装置的主导技术，有着十分广阔的市场前景。所以，本课题提出并设计了基于单片机的车用数字仪表。本课题的完成有相当重要的价值。1.2本课题在国内外的研究概况及存在问题自1886年发明汽车以来，汽车走过了100多年的发展历程。汽车的出现和发展，使汽车仪表也在不断开发和发展之中。随着光学、电子技术的迅速发展，特别是计算机技术在汽车仪表中的广泛应用，汽车仪表正向数字化和智能化方向发展。汽车仪表的发展趋势，从一个侧面反映出汽车电子化水平的快速提高。为了充分了解汽车仪表发展现状，准确地把握其未来发展趋势，简单回顾其发展过程。按汽车仪表在工作原理上取得的重大技术创新来分，可以划分为4个阶段,或称为经过4代。第1代汽车仪表是基于机械作用力而工作的机械式仪表，人们习惯称这类仪表为机械机心表；第2代汽车仪表的工作原理基于电测原理，即通过各类传感器将被测的非电量变换成电信号加以测量,通常称这类仪表为电气式仪表;第3代为模拟电路电子式；第4代为步进电动机式全数字汽车仪表。现代汽车仪表的现状汽车仪表正在经历由第3代向第4代转型时期。第3代汽车用仪表工作原理与电气式仪表基本相同，只不过是用电子器件取代原来