引言

　　關(guān)于汽車儀表盤(pán)的專用芯片，中國(guó)汽車電子行業(yè)由于起步較晚旧找，直到2004年前后溺健，市場(chǎng)上仍然幾乎沒(méi)有專用于儀表盤(pán)的芯片。很多客戶采用的表盤(pán)方案往往是一顆普通的芯片钮蛛，一顆步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)芯片以及一顆LCD的驅(qū)動(dòng)芯片組成矿瘦。對(duì)于具有較高安全性保障要求的汽車電子產(chǎn)品，這樣的情況從極限溫度和電磁抗干擾這兩個(gè)方面來(lái)考量栖挣，只是一個(gè)沒(méi)有專用的汽車級(jí)芯片情況下的無(wú)奈選擇。

　　NEC電子從1995年開(kāi)始向市場(chǎng)提供專業(yè)的系列芯片：CAN ASSPn贮祥。從最早的μPD780852到后來(lái)μPD780828（根據(jù)客戶的需要夫次，分別提供掩膜和flash版本的芯片）。本文以國(guó)內(nèi)中程昨、低端汽車儀表盤(pán)的系統(tǒng)構(gòu)成為主要對(duì)象搔冈，介紹了基于NEC電子汽車儀表盤(pán)領(lǐng)域的專用芯片——μPD78F0822的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　在目前的中國(guó)市場(chǎng)中咖亏，一般中肩菲、低端的汽車儀表盤(pán)會(huì)有如下配置：

　　? 4個(gè)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的顯示表：車速表、轉(zhuǎn)速表已唐、燃油表犹佣、水溫表→通過(guò)0822芯片中集成的4個(gè)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí) 現(xiàn)對(duì)儀表指針的控制。

　　? LCD顯示：大绞芽、小里程→通過(guò)0822芯片中集成的LCD驅(qū) 動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)最大136段的顯示皱辞。

　　? 蜂鳴器→用于產(chǎn)生各類不同的報(bào)警聲諸如：安全帶未系、未鎖車門(mén)等。

　　? 各個(gè)功能顯示小燈→通過(guò)MCU的I/O口來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶所 需要的報(bào)警燈的控制股冗。

　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中以這四個(gè)模塊為主要對(duì)象霹陡，說(shuō)明該方案的功能實(shí)現(xiàn)、資源利用以及控制方法止状。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　在NEC電子(中國(guó))有限公司上海分公司設(shè)計(jì)的解決方案中烹棉，使用了CAN總線來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送、對(duì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)以及對(duì)信號(hào)燈的驅(qū)動(dòng)等怯疤。當(dāng)然浆洗，根據(jù)客戶的不同需要，也可以提供線束的方案旅薄。圖1是CAN3+Demo的系統(tǒng)框圖以及該系統(tǒng)中用到的CAN3+微控制器外圍模塊辅髓。

　　單片機(jī)接收由CAN總線發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，主要包括車速少梁、轉(zhuǎn)速洛口、油位、溫度凯沪、里程第焰、損壞程度以及各種指示信號(hào)。單片機(jī)根據(jù)接收到數(shù)據(jù)的實(shí)際情況來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)從而使指針到達(dá)指定的位置卫削。如果汽車損壞大于設(shè)定的值产贤，則由蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如果接收到指示信號(hào)赌矩，則點(diǎn)亮相應(yīng)的背光指示燈鹦房。為防止里程丟失，在程序運(yùn)行過(guò)程中及時(shí)保存里程值浑梳。

　　儀表盤(pán)從CAN總線接收到的數(shù)據(jù)是由另外一塊Demo板提供的悲社，該Demo板把采集到的與儀表盤(pán)相關(guān)的數(shù)據(jù)每隔10ms向儀表盤(pán)發(fā)送一次。

　　四個(gè)儀表的功能定義

　　1染窝、車速表：采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)反没；車速最大量程為200km/h，最小分度為5km/h医惠，車速信號(hào)從CAN總線傳過(guò)來(lái)缺员。車速表指針響應(yīng)時(shí)間及時(shí)。當(dāng)汽車速度平穩(wěn)變化時(shí)器谦，車速表指針運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)弯囊。在任一恒定速度下，指針擺動(dòng)范圍不超過(guò)1km/h胶果。

　　2常挚、轉(zhuǎn)速表：采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)作谭；轉(zhuǎn)速最大量程為8000r/m，最小分度為200r/m奄毡，該信號(hào)從CAN總線傳過(guò)來(lái)折欠。轉(zhuǎn)速表指針響應(yīng)時(shí)間及時(shí)。當(dāng)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)變化時(shí)吼过，轉(zhuǎn)速表指針運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)锐秦。在恒定轉(zhuǎn)速下，在任一恒定轉(zhuǎn)速下盗忱，指針擺動(dòng)范圍在70r/m以內(nèi)酱床。

　　3、燃油表：采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)趟佃，信號(hào)從CAN總線傳過(guò)來(lái)扇谣。指針表示燃油箱中估計(jì)的燃油量。
指示圖上：E——燃油箱空闲昭；F——燃油箱滿冕咒。

　　4、水溫表：采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)益爽，信號(hào)從CAN總線傳過(guò)來(lái)彭理。

　　儀表控制器/驅(qū)動(dòng)器

　　儀表控制器/驅(qū)動(dòng)器可以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，從而控制外部?jī)x表或者十字線圈企棘。主要有以下幾個(gè)功能：

　　? 可以設(shè)置8位精度的脈寬

　　? 具有1位附加功能的8+1位精度的脈寬

　　? 可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)4個(gè)360° 類型的步進(jìn)電機(jī)

圖2是儀表控制器/驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖凝顿。

　　步進(jìn)電機(jī)的規(guī)格說(shuō)明

　　所使用的步進(jìn)電機(jī)的規(guī)格如下：

　　? 工作電壓： 5V～10V

　　? 線圈電阻： 280Ω

　　? 消耗電流： 15mA

　　? 啟動(dòng)頻率： 160Hz

　　? 最大驅(qū)動(dòng)頻率： 600Hz

　　為了使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)，減少工作噪音射传，本設(shè)計(jì)中采用了細(xì)分技術(shù)菌菇，用更精密更接近正弦波的脈沖序列來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使電機(jī)獲得小腳度的微步步進(jìn)(如圖3)域曼。

　　LCD顯示

　　LCD部分主要顯示里程累計(jì)和里程小計(jì)岂苏。

　　? 里程累計(jì)

　　里程累計(jì)顯示總里程(0~999999km)，當(dāng)它達(dá)到最大讀數(shù)(999999km)時(shí)巾沟，則保持此值。
　　如果電池電壓被斷開(kāi)崔败，為了防止里程累計(jì)的值丟失祷安，微控制器每?jī)晒锔乱淮萎?dāng)前里程并保存在EEPROM中。如果電池電壓斷開(kāi)兔乞，最大累計(jì)公里丟失值為+1km汇鞭，如果發(fā)現(xiàn)存于EEPROM中的值有誤，“Error”將取代里程累計(jì)顯示庸追。

　　? 里程小計(jì)

　　里程小計(jì)顯示在LCD的右邊霍骄，它顯示的是從上次里程小計(jì)清零后或電池電壓斷開(kāi)后的行駛總里程。它的工作范圍是從0～999.9km，精度為0.1km读整，內(nèi)容只保留在RAM中簿训。

　　信號(hào)燈控制

　　在本設(shè)計(jì)中，信號(hào)燈采用端口控制米间。共設(shè)計(jì)了24個(gè)信號(hào)燈强品，包括轉(zhuǎn)向燈、車門(mén)開(kāi)燈屈糊、停車燈等等的榛。

　　軟件處理

　　主程序流程圖見(jiàn)圖4。

　　步進(jìn)電機(jī)控制程序見(jiàn)圖5潦故。

　　CAN控制器的功能

　　通過(guò)0822的資源仔同，可以通過(guò)CAN接口或線束實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸并完成對(duì)馬達(dá)、指示燈庐穴、LED的控制圃靖。

　　結(jié)語(yǔ)

　　NEC電子的汽車儀表盤(pán)專用芯片從以下兩個(gè)方面為客戶帶來(lái)了優(yōu)勢(shì)：

　　1.專用的汽車級(jí)芯片為極限溫度和抗電磁干擾提供保證，從而大大提升了產(chǎn)品的安全性驼牵。

　　2.在芯片中集成了步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)和LCD的驅(qū)動(dòng)才昔，為客戶提供了便利：一顆芯片集成了過(guò)去三顆芯片的功能，為客戶節(jié)省了系統(tǒng)成本蛮昭；在客戶布板時(shí)節(jié)省了空間峰礁，同時(shí)降低了電磁干擾。

　　隨著汽車網(wǎng)絡(luò)化作為汽車電子不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)腋积，儀表盤(pán)作為車載網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)鞠洪，與車載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊、交換數(shù)據(jù)的需要不可或缺平敏。NEC電子這款帶CAN通道的μPD78F0822芯片乏唤，使儀表盤(pán)作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)車載網(wǎng)絡(luò)發(fā)送/接受命令。同時(shí)愤惰，CAN通道的介入也可以使儀表盤(pán)成為諸如KWP2000中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)苇经，從而被列入汽車維護(hù)中的一個(gè)項(xiàng)目；CAN本身作為一個(gè)串口的模式宦言，對(duì)需要使用自編程模式來(lái)進(jìn)行程序更新的客戶又提供了一個(gè)選擇扇单。

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