儀表是人和汽車(chē)的交互界面，為駕駛員提供所需的汽車(chē)運(yùn)行參數(shù)牧僻、故障霍鹿、里程等信息，是每一輛汽車(chē)必不可少的部件臊整。

       儀表顯示的直觀與美觀使得駕駛不但是代步之必需障漓，也成為舒適生活的一部分，而參數(shù)傳遞的準(zhǔn)確與可靠性則直接關(guān)系到汽車(chē)行駛的安全茫叭。

　　汽車(chē)儀表

　　現(xiàn)代儀表最突出的特點(diǎn)是功能的模塊化酬屉，通常要組裝一塊儀表，只需將幾個(gè)功能模塊在定制PCB的基礎(chǔ)上聯(lián)合起來(lái)揍愁，就可以得到一個(gè)完整的系統(tǒng)呐萨。長(zhǎng)安等經(jīng)濟(jì)型汽車(chē)的指針儀表一般為獨(dú)立的模塊，提示/報(bào)警功能由PCB上的小燈泡完成莽囤。SANTANA系列的指針由印刷電路板上的十字線圈驅(qū)動(dòng)谬擦，提示/報(bào)警燈全部是發(fā)光二極管。轎車(chē)的儀表板上顯示的主要數(shù)據(jù)朽缎、來(lái)源及對(duì)應(yīng)顯示方式如表1(根據(jù)SANTANA2000)惨远。

         顯示方式

　　可見(jiàn)目前的汽車(chē)儀表尚以機(jī)械式為主，通訊方式以線束為主话肖。這種模式最大的弊病是過(guò)于依賴線束北秽，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜。

　　隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展最筒，尚有極大潛力的汽車(chē)電子市場(chǎng)正日漸受到各大汽車(chē)生產(chǎn)商與電子產(chǎn)品供應(yīng)商的關(guān)注贺氓，這其中包括尚處于開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)階段的清潔能源汽車(chē)、目前由日本占據(jù)世界市場(chǎng)領(lǐng)袖地位的車(chē)載音響設(shè)備床蜘、前途無(wú)量的車(chē)載計(jì)算機(jī)信息終端設(shè)備以及形形色色的車(chē)內(nèi)電控單元猫单，如發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元、ABS玛呐、總線朗猖、新型電子儀表等蟋晾。

　　對(duì)汽車(chē)儀表而言，使用電子式儀表板較之傳統(tǒng)儀表的優(yōu)勢(shì)在于：

　　硬件功能的軟件化

　　隨著微電子技術(shù)的發(fā)展殿膏，微處理器的處理速度越來(lái)越快策哈。一些實(shí)時(shí)性要求高，原本由硬件完成的功能质凰，就完全可以通過(guò)對(duì)微處理器編程來(lái)實(shí)現(xiàn)殃宜。

　　系統(tǒng)集成度大大提高

　　在大規(guī)模集成電路技術(shù)迅速發(fā)展的今天，集成電路的密度越來(lái)越高畏琢，體積越來(lái)越小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜伤很，功能也越來(lái)越強(qiáng)大虐欲。隨著儀表的部分功能硬件不斷地被軟件取代，整個(gè)系統(tǒng)的集成度也在相應(yīng)提高肺樟。

　　本設(shè)計(jì)是一個(gè)基于Freescale單片機(jī)的汽車(chē)組合儀表板檐春。面向的是目前市場(chǎng)上占主流地位的傳統(tǒng)汽車(chē)，并引用長(zhǎng)安車(chē)的儀表為模板么伯，目的主要在于實(shí)現(xiàn)一個(gè)汽車(chē)組合電子儀表板的低端方案疟暖。

　　本方案的對(duì)象主要包括車(chē)速、轉(zhuǎn)速田柔、壓力俐巴、溫度、里程硬爆、時(shí)間以及一些提示/報(bào)警燈信號(hào)欣舵。

　　車(chē)速表、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表缀磕、油壓表缘圈、水溫表(指針)

　　里程表(LCD)：定時(shí)記錄車(chē)速信號(hào)，在行車(chē)時(shí)間內(nèi)做數(shù)值積分袜蚕，得到行駛公里數(shù)糟把，作為里程保存在用戶Flash中。定時(shí)(1s)對(duì)里程數(shù)據(jù)做累加消弧。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　由于本設(shè)計(jì)面向的是大眾化的傳統(tǒng)汽車(chē)堡雁，成本成為器件選用的最重要標(biāo)準(zhǔn)。在微控制器的選型上澄月，我們并未考慮前途光明但目前尚未普及的CAN總線淹佃，而是選擇了自帶液晶驅(qū)動(dòng)的8位微控制器LJ12。

　　MC68HC908LJ12是Freescale單片機(jī)908家族的一員脂惊，其主要參數(shù)與功能模塊如下：

　　8MHz的最大總線頻率旁囤；

　　12k用戶Flash悟肉；

　　512b RAM；

　　兩個(gè)獨(dú)立雙通道定時(shí)器模塊缭越；

　　內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘乞挥，可記錄年、月秋鹅、日赤巢、時(shí)、分析崎、秒仁热；

　　SCI與SPI通信模塊；

　　6通道10位A/D勾哩；

　　LCD模塊抗蠢，可驅(qū)動(dòng)27×3或26×4的筆段式液晶模塊。

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片MC33970(圖1)是Freescale模擬家族的一員思劳，內(nèi)含6個(gè)寄存器迅矛，由SPI寫(xiě)入命令狀態(tài)字，分別是配置/校準(zhǔn)寄存器潜叛、指針?biāo)俣燃拇嫫骰喟⒅羔?/1位置寄存器、指針回零寄存器威兜、歸零設(shè)置寄存器销斟。MC33970的特點(diǎn)：

MC33970

　　兼容MMT認(rèn)證的兩相步進(jìn)電機(jī)；

　　指針可停留在4095個(gè)穩(wěn)定的位置牡属；

　　最大轉(zhuǎn)角340°票堵；

　　最大加速度4500 deg/s2；

　　最大速度400 deg/s逮栅；

　　模擬微步(指針運(yùn)動(dòng)12步為1°)悴势；

　　指針校準(zhǔn)與回零；

　　SPI控制安蔚，16位命令字泞霹；

　　內(nèi)部校準(zhǔn)時(shí)鐘；

　　睡眠模式低電流眼栽。

　　LJ12芯片內(nèi)部有豐富的硬件資源俱菜，我們做了如下配置：

　　PLL：外部晶振32.768kHz；內(nèi)部總線倍頻至4MHz贸渐；

　　SCI：用于上位機(jī)通訊奴拦，比特率9600鼠渺，中斷方式刽软；

　　SPI：時(shí)鐘1MHz，作為MC33970的控制渣雁，用兩個(gè)通用引腳作為SPI的片選信號(hào)；

　　LCD：使用26×4模式川霞，即26前極兑蹦、4背極的模式，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)勇垛；因?yàn)樵O(shè)計(jì)中用到6位LCD模塊脖母，所以使用FP1~FP12、BP0~BP3已經(jīng)足夠闲孤；

　　Flash：利用常駐內(nèi)存函數(shù)(ROM-Resident Routine)將里程數(shù)據(jù)以32位數(shù)據(jù)的形式保存于用戶閃存中谆级。
選取SWITEC公司的步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行器。六位筆段式動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)液晶模塊崭放，用于里程哨苛，單次里程或時(shí)間日期的顯示。出于習(xí)慣币砂，汽車(chē)儀表需要一直保持帶電狀態(tài)，無(wú)需重置時(shí)間參數(shù)玻侥，為了方便演示决摧，用兩個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)LCD顯示模式的切換。六個(gè)發(fā)光二極管分別用于顯示制動(dòng)凑兰、危險(xiǎn)掌桩、機(jī)油壓力、電瓶姑食、發(fā)動(dòng)機(jī)以及空檔信息波岛，利用MC141 3作為發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)。

　　MC33970由微控制器的SPI直接驅(qū)動(dòng)道竖；車(chē)速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為脈寬調(diào)制信號(hào)或來(lái)自串口輸入锅吝，通過(guò)定時(shí)器模塊的輸入捕捉功能得到其頻率，換算得數(shù)據(jù)汰浊。

　　電源及掉電保護(hù)的輸入端使用7805询晦。為了在掉電的時(shí)候也可以及時(shí)地保存里程數(shù)據(jù)，在電源地輸入端加一個(gè)1000mF或兩個(gè)470mF的電解電容丐作。電源斷開(kāi)的時(shí)候在IRQ引腳會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)捉泣，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)程序秒聪。

　　為了改善波形舵素，在定時(shí)器引腳外添加了調(diào)理電路。

　　本設(shè)計(jì)面向的是市場(chǎng)上的中低檔轎車(chē)跷焚，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)初衷弥容，根據(jù)長(zhǎng)安轎車(chē)的儀表外殼及內(nèi)部尺寸設(shè)計(jì)了儀表的PCB痪罐，并重新布局，系統(tǒng)框圖示于圖2燎字。

系統(tǒng)框圖

　　軟件設(shè)計(jì)

　　初始化程序

　　內(nèi)部總線倍頻至4MHz腥椒；設(shè)置定時(shí)器模塊的通道為捕捉功能；SCI波特率9600候衍，開(kāi)接收中斷笼蛛；SPI時(shí)鐘頻率1MHz；LCD模塊26×4模式蛉鹿；使能 Real Time Clock模塊滨砍；MC33970與指針初始化；從用戶Flash中讀取先前記錄的里程數(shù)據(jù)妖异，并根據(jù)ODO/TRIP信號(hào)加以顯示惋戏。

　　中斷服務(wù)程序

　　外部中斷：斷電后短時(shí)間內(nèi)利用大電容的放電使指針回零。

　　SCI中斷：遵循一定的上位機(jī)協(xié)議他膳，接受命令响逢，改變LCD顯示內(nèi)容；改變車(chē)速和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)棕孙。

　　RTC中斷：每秒記錄一次里程數(shù)據(jù)舔亭；根據(jù)車(chē)速信號(hào)換算里程數(shù)據(jù)。

　　主程序

　　定時(shí)讀取里程數(shù)據(jù)椅洗，并在LCD上顯示巧焕；每一次主循環(huán)結(jié)束的時(shí)候重啟WATCHDOG；當(dāng)車(chē)速或轉(zhuǎn)速信號(hào)改變之后通過(guò)指針位置的變化作出反應(yīng)耍缩。主程序流程圖示于圖3转甥。

主程序流程圖

　　結(jié)語(yǔ)

　　以下是SWITEC公司的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片x15.089與MC33970的簡(jiǎn)單比較(表2)。

x15

　　卓越的性能

　　其中響應(yīng)的實(shí)時(shí)性好是MC33970最大的優(yōu)勢(shì)交印。

　　緊湊的結(jié)構(gòu)

　　x15.089的工作是由微控制器的兩個(gè)的工作是由微控制器的兩個(gè)引腳控制一個(gè)步進(jìn)電機(jī)享立，其中一個(gè)引腳輸出方向控制信號(hào)，另一個(gè)引腳輸出脈沖辙肿。所以對(duì)應(yīng)控制每一路電機(jī)需要兩個(gè)單片機(jī)引腳秘挥，控制4路需要8個(gè)單片機(jī)的通用IO口。

　　MC33970則不同诀甫，由SPI輸入命令字功缤，即可控制兩路步進(jìn)電機(jī)；需要4路步進(jìn)電機(jī)的時(shí)候哪蒙，使用兩片MC33970斜劳，但只需增加一根片選信號(hào)。這樣總共只需要SPI模塊和兩個(gè)通用IO，從而節(jié)省了單片機(jī)的資源揍瑟。

　　成本

　　表3是一個(gè)成本估計(jì)的簡(jiǎn)表白翻。

　　由上可以看出，在批量生產(chǎn)的情況下绢片，作為一個(gè)全數(shù)字式系統(tǒng)滤馍，其總成本低于RMB150，大約在RMB120~140之間底循，具有相當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)力巢株。

　　綜上所述該方案是一個(gè)基于Freescale微控制器的汽車(chē)電子儀表板的低端方案，面向各種經(jīng)濟(jì)型汽車(chē)熙涤，具有功能齊備阁苞、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉的特點(diǎn)祠挫，會(huì)有廣闊的市場(chǎng)前景那槽。

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