步进电动机式汽车里程/速度表的设计

摘要

汽车里程/速度表是汽车是驾驶员了解汽车状态的不可缺少的部件，可以随时反映出汽车的运行状态和汽车上各种系统的有用信号，为驾驶员正确使用汽车及安全驾驶提供了保证。 随着电子信息技术在各个方面各个行业的迅速发展和广泛应用，在汽车领域中，汽车仪表的数字化、智能化进程也在加速。现代汽车仪表的现状汽车仪表正在经历由模拟电路电子式向步进电动机式全汽车仪表转型时期。本文在分析汽车仪表现状以及其自身特征的基础上，提出汽车数字化仪表快速开发的解决方案，及其发展方向——步进电动机式汽车仪表，与模拟电路电子式汽车相比，步进电动机式汽车仪表具有精度高、重复性好、分度均匀、响应快、适应范围广的特点。 步进电动机式仪表即将汽车仪表的总体构成分为三个部分(传感器及其相关控制器件部分、嵌入式微型计算机应用系统及其相应应用软件部分和步进电动机及其驱动软件部分)，进行模块化设计。传感器及其相关控制器件部分是仪表进行信号获取、信号转换的特征硬件；嵌入式微型计算机应用系统硬件部分是仪表实现信号采集、相关过程控制、数据处理、数据保存、数据交换等功能的公用硬件；步进电动机是显示的驱动元件。希望通过为仪表开发人员提供功能完善的嵌入式微型计算机应用系统及其相应应用软件开发平台来提高新型汽车仪表。于发效率，促进汽车仪表的智能化、信息化进程。 基于此，本课题做了进一步的可行性研究，文中详细论述了由PIC单片机构成的汽车里程/速度仪表系统的整体设计、单片机与存储器的接口设计、速度传感器设计、小型开关电源设计的基本工作原理，步进电动机电路设计，系统硬件及软件实现方法，以及软件流程、步进电机驱动的设计以及系统的仿真过程。通过采用具有哈佛结构的PIC单片机，不但提高了系统的实时处理速度而且增强了系统的抗干扰能力；在超速时，通过采用声光报警及时准确地提醒司机要减速行驶。

目录

文摘

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第一章引言

1.1研究背景

1.1.1汽车电子仪表的基本情况

1.1.2汽车电子仪表的显示方式

1.2国内、国外研究的现状

第二章总体方案设计

2.1设计仪表的指导思想

2.2方案选择与方案论证

2.2.1微控制器的选择

2.2.2 PIC16F873简介

2.2.3系统电源设计方案选择

2.3汽车仪表的构成以及结构框图

第三章系统硬件设计

3.1微型计算机系统的硬件构成

3.2速度传感器及其接口电路

3.2.1速度测试原理

3.2.2速度测量的方法

3.2.3速度传感器

3.2.4速度信号接口电路

3.3电源设计

3.3.1直流变换器的电路结构及工作原理

3.3.2 DC-DC转换芯片MC34063

3.4温控电路

3.5暂存器

3.5.1 I2C总线的基本原理

3.5.2串行EEPROM AT24C16

3.6步进电动机及其驱动电路

3.6.1步进电动机工作原理

3.6.2步进电动机的选择

3.6.3步进电机驱动方法

3.6.4步进电动机的开环控制方案

3.7振荡器电路与复位电路

第四章系统软件设计

4.1编程语言的选择

4.2模块化程序开发过程

4.3初始化程序模块

4.4主程序模块

4.5里程计数程序模块

4.6中断处理程序模块

4.7车速测量程序模块

4.8步进电机驱动程序模块

4.8.1步进电机最佳点位控制原理

4.8.2软件设计

第五章系统仿真

5.1 MPLAB-ICD仿真器简介

5.1.1 MPLAB的组成

5.1.2 MPLAB的设置

5.1.3 MPLAB-ICD特点

5.1.4 Hi-Tech PICC编译器

5.2系统仿真过程

5.2.1 MPLAB-IDE内挂接PICC

5.2.2设置MPLAB ICD2调试器

5.2.3建立工程项目

5.2.4使用ICD2进行调试

5.2.5运行及调试

第六章结论

参考文献

致谢