1、基于單片機的汽車組合電子儀表         儀表是人和汽車的交互界面，為駕駛員提供所需的汽車運行參數、故障、里程等信息，是每一輛汽車必不可少的部件。儀表顯示的直觀與美觀使得駕駛不但是代步之必需，也成為舒適生活的一部分，而參數傳遞的準確與可靠性則直接關系到汽車行駛的安全。表1    可見目前的汽車儀表尚以機械式為主，通訊方式以線束為主。這種模式最大的弊病是過于依賴線束，導致系統復雜。    隨著汽車產業的快速發展，尚有極大潛力的汽車電子市場正日漸受到各大汽車生產商與

2、電子產品供應商的關注，這其中包括尚處于開發實驗階段的清潔能源汽車、目前由*占據世界市場領袖地位的車載音響設備、前途無量的車載計算機信息終端設備以及形形色色的車內電控單元，如發動機電控單元、ABS、總線、新型電子儀表等。    對汽車儀表而言，使用電子式儀表板較之傳統儀表的優勢在于：· 硬件功能的軟件化    隨著微電子技術的發展，微處理器的處理速度越來越快。一些實時性要求高，原本由硬件完成的功能，就完全可以通過對微處理器編程來實現。· 系統集成度大大提高    在大規模集成電路技術迅速

3、發展的今天，集成電路的密度越來越高，體積越來越小，內部結構越來越復雜，功能也越來越強大。隨著儀表的部分功能硬件不斷地被軟件取代，整個系統的集成度也在相應提高。    本設計是一個基于Freescale單片機的汽車組合儀表板。面向的是目前市場上占主流地位的傳統汽車，并引用長安車的儀表為模板，目的主要在于實現一個汽車組合電子儀表板的低端方案。    1、設計概述    本方案的對象主要包括車速、轉速、壓力、溫度、里程、時間以及一些提示/報警燈信號，分別體現在車速表、發動機轉速表、油壓表、水溫表（指針）以及里程

4、表上。其中，里程表定時記錄車速信號，在行車時間內做數值積分，得到行駛公里數，作為里程保存在用戶Flash中。定時（1s）對里程數據做累加。    由于本設計面向的是大眾化的傳統汽車，成本成為器件選用的最重要標準。在微控制器的選型上，我們并未考慮前途光明但目前尚未普及的CAN總線，而是選擇了自帶液晶驅動的8位微控制器LJ12。    MC68HC908LJ12是Freescale單片機908家族的一員，其主要參數與功能模塊如下：    8M的最大總線頻率；    12k用戶Fl

5、ash；    512b RAM；    兩個獨立雙通道定時器模塊；    內部實時時鐘，可記錄年、月、日、時、分、秒；    SCI與SPI通信模塊；    6通道10位A/D；    LCD模塊，可驅動27×3或26×4的筆段式液晶模塊。    步進電機驅動芯片MC33970是Freescale模擬家族的一員，內含6個寄存器，由SPI寫入命令狀態字，分別是配置/校

6、準寄存器、指針速度寄存器、指針0/1位置寄存器、指針回零寄存器、歸零設置寄存器。MC33970的特點：      兼容MMT認證的兩相步進電機；      指針可停留在4095個穩定的位置；      最大轉角340°；      最大加速度4500 deg/s2；      最大速度400 deg/s；      模擬微步（指針運動12步為1&#

7、176;）；      指針校準與回零；      SPI控制，16位命令字；      內部校準時鐘；      睡眠模式低電流。     2、硬件描述圖1    LJ12芯片內部有豐富的硬件資源，我們做了如下配置：    PLL：外部晶振32.768k；內部總線倍頻至4M；    SCI：用于上位機通訊，比特率96

8、00，中斷方式；    SPI：時鐘1M，作為MC33970的控制，用兩個通用管腳作為SPI的片選信號；    LCD：使用26×4模式，即26前極、4背極的模式，動態驅動；因為設計中用到6位LCD模塊，所以使用FP1FP12、BP0BP3已經足夠；    Flash：利用常駐內存函數（ROM-Resident Routine）將里程數據以32位數據的形式保存于用戶閃存中。    選取SWITEC公司出品的步進電機作為執行器。六位筆段式動態驅動液晶模塊，用于里程，單

9、次里程或時間日期的顯示。出于習慣，汽車儀表需要一直保持帶電狀態，無需重置時間參數，為了方便演示，用兩個按鈕實現LCD顯示模式的切換。六個發光二極管分別用于顯示制動、危險、機油壓力、電瓶、發動機以及空檔信息，利用MC1413作為發光二極管的驅動。    MC33970由微控制器的SPI直接驅動；車速和發動機轉速為脈寬調制信號或來自串口輸入，通過定時器模塊的輸入捕捉功能得到其頻率，換算得數據。    （1） 電源及掉電保護    輸入端使用7805。為了在掉電的時候也可以及時地保存里程數據，在電源地輸入端加一

10、個1000uF或兩個470uF的電解電容。電源斷開的時候在IRQ管腳會產生一個中斷信號，大電容可以維持單片機電源足夠長的時間，使得單片機可以完成外部中斷的服務程序。    （2）調理電路    為了改善波形，在定時器管腳外添加了調理電路。    （3）整體設計    本設計面向的是市場上的中低檔轎車，為了表現這個初衷，根據長安轎車的儀表外殼及內部尺寸設計了儀表的PCB，并重新布局。圖2 系統框圖    3、 軟件描述  

11、60; (1) 初始化函數    內部總線倍頻至4M；設置定時器模塊的通道為捕捉功能；SCI波特率9600，開接收中斷；SPI時鐘頻率1M；LCD模塊26×4模式；使能Real Time Clock模塊；MC33970與指針初始化；從用戶Flash中讀取先前記錄的里程數據，并根據ODO/TRIP信號加以顯示。    (2) 中斷服務程序    外部中斷：斷電后短時間內利用大電容的放電使指針回零。    SCI中斷：遵循一定的上位機協議，接受命令，改變LCD顯示內容；

12、改變車速和轉速數據。    RTC中斷：每秒記錄一次里程數據；根據車速信號換算里程數據。(3) 主函數    定時讀取里程數據，并在LCD上顯示；每一次主循環結束的時候重啟WATCHDOG；當車速或轉速信號改變之后通過指針位置的變化作出反應。圖3 主程序流程圖    以下是SWITEC公司出品的步進電機驅動芯片x15.089與MC33970的簡單比較，然后得出結論。· 卓越的性能    下表是二者的性能比較，其中響應的實時性好是MC33970最大的優勢：表2 步進電

13、機驅動芯片x15.089和MC33970性能的比較· 緊湊的結構    x15.089的工作原理簡單說來是由微控制器的兩個管腳控制一個步進電機，其中一個管腳輸出方向控制信號，另一個管腳輸出脈沖。所以對應控制每一路電機需要兩個單片機管腳，控制4路需要8個單片機的通用IO口。    MC33970則不同，由SPI輸入命令字，即可控制兩路步進電機；需要4路步進電機的時候，使用兩片MC33970，但只需增加一根片選信號。這樣總共只需要SPI模塊和兩個通用IO，從而節省了單片機的資源。·    單片機LJ12大于10000片價格為單片RMB20，且由于內嵌了LCD控制驅動器，無需外加SED1335一類的液晶驅動器。    MC33970大于10000片價格為單片$1.3,RMB13，性價比高。