基于总线的组合汽车仪表盘的设计

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1、万方数据◆SignalProcess&System与系统基于CAN总线的组摘要：现代汽车将会越来越多地装用各种用途的电子化仪表，造型新颖和功能强大的电子化仪表显示装置，将是今后汽车仪表盘的发展趋势和潮流。本文介绍了以微处理器及其扩展电路构成的组合汽车仪表盘的设计思想及软件、硬件设计技术。本汽车仪表盘将步进电机指针式仪表和液晶显示器的虚拟仪表结合起来，并可作为汽车CAN总线中的一个从节点，可实现汽车各种运行工况的实时显示等多种功能。关键词：仪表盘；步进电机；液晶显示器；CAN总线中图分类号：U463．7文献标识码：A文章编号：1006-883X(2010)04-0032-06◆◆

2、钟龙平陈建清缪传杰陈文芗一、引言汽车仪表盘使驾驶员能够随时了解和掌握汽车各系统、各部件的工作状态，保证汽车可靠安全地行驶。因此要求仪表盘能迅速、准确地将汽车的各种信息用数字、文字和声音等形式表现出来，以供驾驶员观察参考。目前汽车电子仪表的显示方式主要有指针显示、数字显示，以及声光和图形辅助显示3种¨1。步进电动机式汽车仪表显示装置，是当今和未来一段时间汽车仪表显示装置的主导技术，有着十分广阔的市场前景，同时为了提高系统的实时性、精度、灵敏度，使读数直观，可采用LCD液晶显示器来辅助显示各参量值¨1。本文介绍的新型汽车仪表盘就是把步进电机指针式仪表和液晶显示器LCD显示结合起来，

3、将车速、发动机转速、水温和油量这四个参数分别设计成步进电机式指针仪表和LCD上的虚拟指针仪表组合显示，从而使一项显示设备工作失效而另一种设备还能正常显示，提高仪表盘的稳定性和可靠性。对于转向灯、大灯、雾灯、刹车灯等警告信息，通过仪表盘上的LED进行指示提醒，可满足客户对现代汽车仪表盘的多种需求。二、总体系统设计汽车仪表负责记录和显示汽车的各种数据，其中最主要的有车速、转速、水温、油量、指示灯状态p1等。本次设计的汽车仪表盘需要处理显示的信息主要有：车速、发动机转速、水温、油量以及各种开关量报警指示信号，本仪表盘系统的总设计框图如图l所示。本系统以CAN总线为通信机制，AT89C

4、51单片机为核心处理器，完成信息的采集、处理和显示。其中水温、油量分别从各自的传感器中获得模拟信号，再经过A／D转换送入单片机，使单片机控制水温和油量指针传感器世界2010．04ww砒sen9饼wO—d．cortl．∞各A万方数据SignalProcess&System偏转，车速和转速信号通过对各自传感器脉冲信号测量获得，再经信号处理送入单片机，从而控制转速和车速的指针偏转，单片机也把这些信号处理后通过串口发送给LCD液晶显示模块。其它的开关量信号(比如转向、刹车等)从CAN总线主节点来获取，通过总线传输或其它环节处理后交予单片机再次处理，并用LED进行相应的工况指示，进而提示

5、或警醒驾驶员注意。三、系统硬件电路设计l、电源模块由于汽车蓄电池普遍提供的电源电压是12Vt4J，而本系统中采用的多个芯片的电压是5V，因此涉及到电压的转换问题，考虑到流经的负载电流较大，仅靠7805三端稳压芯片进行电压转化在本系统中并不能满足要求，因此本系统采用如图2所示的方法进行分流稳压。其中电阻R2的选择至关重要，它的阻值决定了流经三端稳压管7805的电流，l’当负载电流啪时，三极管TIPl27导通，其余电流(，2=，-，1)流经三极管(TIPl27)再流向负载，这样可以减少三端稳压管的功耗，可有效防止其过热，增强系统的安全性。2、CAN总线模块CAN总线与一般的通信总线

6、相比，它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性LaJ。CAN节点是由微处理器、CAN控制器和CAN收发器三部份组成，如图3所示。其中，CAN控制器用于执行CAN通信协议，即按照CAN协议的规范进行信息的收发，主要功能包括信息缓冲和验收滤波。本系统中，CAN主节点上远光灯、近光灯、左右方向灯、倒车灯、刹车灯等开关信号经光电耦合器隔离后输入单片机端口处理后，以报文的形式通过CAN总线全局广播到各个节点，各节点的CAN收发器接收后经过CAN控制器实现报文过滤，以决定接收或放弃这一帧信息。本系统采用TJAl050收发器和SJAl000控制器来接收和过滤主节点传输的信息，当CAN控制

7、器的接收端已接收到一个完整的标识符，它将通知接收过滤器，接收过滤器响应这个信号，并把它其中的数据和接收的识别码的内容相比较，以决定是否接收信息。对于从节点接收到的数据包，单片机对其进行处理以获得主节点开关量闭合情况，并通过相应转化为所需的数据，如某个开关闭合，2个字节的存储空间(共16位存储16路开关量信号)中的某一位就会被置l，然后经过74HCl64(8位并行输出串行移位寄存器)在LED上动态地显示。由于本系统有16路开关量，采用两个．74HCl64串接在一块，可完全显示16个开关的工作情