汽车数字仪表总成的研究开发

摘要

汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要窗口和界面，对汽车的安全与经济行驶起着重要的作用。随着计算机技术和微电子技术的发展，越来越多的新技术在汽车制造业得到了广泛应用。步进电机式汽车数字组合仪表是通过单片机控制微型步进电机，带动指针转动来显示和记录汽车行驶过程中的相关信息。与传统的动磁式和动圈式机芯汽车仪表相比，它具有体积小、重量轻、指示准确、可靠性高、抗干扰性强等优点，已成为当今世界汽车仪表的发展趋势。 本论文介绍了汽车行驶过程中主要参数的测量原理，建立了相关数学模型。针对我国目前汽车仪表的发展现状，寻求一种低成本、高可靠性、采用以微处理器为核心的智能数字式汽车组合仪表解决方案，该方案不仅能很好地克服了机械式仪表无法回避的缺点，而且具有外形美观、结构简洁、设计自由度高、体积小、实时性好、反应灵敏、精度高、显示清晰直观、信息量大、功能扩展方便等优点。本论文在对步进电机的工作原理、控制要求以及MC68HC908LJ12单片机接口和控制技术进行分析的基础上，结合数字组合仪表对车速、转速、水温、燃油等汽车信息的显示需求，分析了数字组合仪表系统设计中的重点、难点、关键问题，给出了相应的技术解决方案，设计并实现了基于MC68HC908LJ12单片机的步进电机式汽车数字组合仪表系统。该仪表总成拥有步进电机、LCD，LED等多种显示方式，可对车速、行驶里程、发动机转速、冷却水温度、剩余燃油量、等多个参数进行实时测量和显示。同时系统还预留了总够的开关量引脚和步进电机模块引脚，以增强该仪表的通用性及扩展性。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

第一章绪论

1.1汽车仪表的基本情况

1.2课题研究的主要内容

第二章数学模型的建立

2.1测量对象的性质

2.2频率信号测量原理

2.2.1频率法

2.2.2周期法

2.2.3混合测频法

2.2.4频压转换法

2.2.5关于本课题的测频方法选择

2.2.6车速信号的计算方法

2.2.7转速信号的计算方法

2.2.8行驶里程计算方法

2.3模拟信号测量原理

2.3.1电压信号的测量原理

2.3.2本系统的A/D转换过程

2.3.3燃油量的计算方法

2.3.4冷却液温度的计算方法

2.4本章小结

第三章系统设计方案

3.1 系统的功能与要求

3.2 系统组成

3.2.1步进电机模块

3.2.2车载输入信号模块

3.2.3 CPU模块

3.2.4 电源模块

3.2.5 开关量模块

3.3系统抗干扰设计

3.3.1系统的干扰分析与抗干扰设计的原则

3.3.2硬件抗干扰设计

3.3.3软件抗干扰设计

3.4本章小结

第四章系统硬件设计

4.1 CPU模块功能的实现

4.1.1系统设置

4.1.2输入数据的采集转换

4.1.3驱动LCD，显示里程时间

4.1.4按键处理

4.1.5通信功能的实现

4.1.6电源监控电路

4.2信号的采集与处理的实现

4.2.1车速和转速信号的采集与转换

4.2.2水温和和燃油信号的转换

4.3步进电机驱动模块的实现

4.4电源的设计

4.5开关量电路设计

4.6本章小结

第五章系统软件设计

5.1系统软件模块划分

5.2编程语言的选择

5.3初始化模块

5.4主程序设计

5.5频率信号检测及计算程序设计

5.6里程程序设计

5.7模拟信号检测及计算程序设计

5.8步进电机程序设计

5.8.1采样频率的选定

5.8.2表头驱动子程序设计

5.9 SCI通讯程序设计

5.10系统功能测试

5.11本章小结

第六章总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录:攻读学位期间发表的学术论文与参与的科研项目

致谢