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(多图) 基于单片机的汽车组合电子仪表

王轶;罗峰;孙泽昌?? 同济大学汽车电子研究所?? 2004年12月01日 ?? 收藏0
二极管分别用于显示制动、危险、机油压力、电瓶、发动机以及空档信息,利用MC1413作为发光二极管的驱动。
  MC33970由微控制器的SPI直接驱动;车速和发动机转速为脉宽调制信号或来自串口输入,通过定时器模块的输入捕捉功能得到其频率,换算得数据。
  ●?电源及掉电保护:
  输入端使用7805。为了在掉电的时候也可以及时地保存里程数据,在电源地输入端加一个1000uF或两个470uF的电解电容。电源断开的时候在IRQ管脚会产生一个中断信号,大电容可以维持单片机电源足够长的时间,使得单片机可以完成外部中断的服务程序。
  ●?调理电路:
  为了改善波形,在定时器管脚外添加了调理电路。
  ●?整体设计:
  本设计面向的是市场上的中低档轿车,为了表现这个初衷,根据长安轿车的仪表外壳及内部尺寸设计了仪表的PCB,并重新布局。

系统框图

  软件描述
  ●?初始化函数:
  内部总线倍频至4M;设置定时器模块的通道为捕捉功能;SCI波特率9600,开接收中断;SPI时钟频率1M;LCD模块26×4模式;使能Real Time Clock模块;MC33970与指针初始
化;从用户Flash中读取先前记录的里程数据,并根据ODO/TRIP信号加以显示。
  ●?中断服务程序:
    ·外部中断:断电后短时间内利用大电容的放电使指针回零。
    ·SCI中断:遵循一定的上位机协议,接受命令,改变LCD显示内容;改变车速和转速数据。
    ·RTC中断:每秒记录一次里程数据;根据车速信号换算里程数据。
  ●?主函数:
  定时读取里程数据,并在LCD上显示;每一次主循环结束的时候重启WATCHDOG;当车速或转速信号改变之后通过指针位置的变化作出反应。

主程序流程图



  以下是SWITEC公司出品的步进电机驱动芯片x15.089与MC33970的简单比较,然后得出结论。
  ●?卓越的性能:
  下表是二者的性能比较,其中响应的实时性好是MC33970最大的优势:

二者的性能比较

   ●?紧凑的结构:
  x15.089的工作原理简单说来是由微控制器的两个管脚控制一个步进电机,其中一个管脚输出方向控制信号,另一个管脚输出脉冲。所以对应控制每一路电机需要两个单片机管脚,控制4路需要8个单片机的通用IO口。
  MC33970则不同,由SPI输入命令字,即可控制两路步进电机;需要4路步进电机的时候,使用两片MC33970,但只需增加一根片选信号。这样总共只需要SPI模块和两个通用IO,从而节省了单片机的资源。
  ●?有竞争力的成本(数据由www.freescale.com获得) :
  单片机LJ12大于10000片价格为单片RMB20,且由于内嵌了LCD控制驱动器,无需外加SED1335一类的液晶驱动器。
  MC33970大于10000片价格为单片$1.3,RMB13,性价比高。
  相比之下,SWITEC步进电机312.017单价RMB18左右,驱动芯片x15.089单价RMB16左右。
  下面是一个成本估计的简表:

成本估计的简表

  由上可以看出,在批量生产的情况下,作为一个全数字式系统,其总成本低于RMB150,大约在RMB120~140之间,具有相当的竞争力。
  ●?综上:
  该方案是一个基于Freescale微控制器的汽车电子仪表板的低端方案,面向各种经济型汽车,具有功能齐备、结构紧凑、价格低廉的特点,会有广阔的市场前景。
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单片机? 汽车组合? 电子仪表?

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