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基于LPC2292的汽车智能组合仪表设计

郭瑞玺?? 白小平?? 2012年03月20日 ?? 收藏0
0 引言

汽车仪表是司机与汽车之间进行信息交流的窗口和界面,对于提高汽车仪表使用寿命,安全和经济行驶有着积极而重要的作用。本设计采用LPC2292嵌入式控制器[1]作为仪表的控制核心,汽车原有传感器无需更换,传感器的输出信号通过信号调理电路后送入MCU,经MCU处理后的信号通过LCD显示器显示出来。实时显示车速、发动机转速、水温、油位、总里程、子里程等车况参数,并对信息进行复杂处理从而为司机提供平均车速、经济油耗、剩余油量能跑里程数等有用信息,同时,还能对瞬时行车信息进行记录存储,实现“黑匣子”功能;对异常情况实现语音报警提示,且为今后功能扩展预留通讯接口。与传统汽车仪表相比,该仪表具有功能丰富、可靠性高、精度高、可视性好、通用性强、且有存储功能、无机械磨损、使用寿命长等优点。

随着汽车电子的网络化,CAN总线技术在汽车领域得到了越来越广泛的应用,因此,CAN总线、嵌入式就成为汽车仪表未来发展的必然趋势。

1 汽车仪表的基本结构和功能

汽车智能仪表采集车辆的各种状态信息,这些信息包括车速,总、分里程,发动机转速,前后桥气压,水温,油量,及油压力,电瓶电压,室内、室外温度等。其中一部分信息(车速、转速、气压)经过处理后送入步进电机驱动模块来驱动指针,这些信息的变化较其它信息要快且与车辆行使安全密切相关,用指针显示既直观、醒目又符合人的视觉习惯。所以,汽车上较常用的有四种指示仪表,即车速里程表、发动机转速表、气压表等。分别显示汽车行驶速度、单里程和总里程数、汽车行驶时发动机旋转速度及前后桥气压等。另一些变化较慢的信息(电瓶电压、油量等)通过数据处理及液晶控制模块在液晶屏上显示。

汽车智能仪表由传感器、信号调理电路、微控制器、键盘输入模块、步进电机驱动模块、语音报警电路、LCD显示器等部分构成。

图1 汽车智能仪表结构图
图1 汽车智能仪表结构图

系统采用的微控制器为PHILIPS公司的LPC2292芯片。LPC2292是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器。128KB片内Flash程序存储器;外部8、16或32位总线;4路10位A/D转换器,转换时间低至2.44us;2个互连的CAN总线接口;2个32位定时器(带4路捕获和4路比较通道)、PWM单元(6路输出)、实时时钟和看门狗;多个串口接口,包括2个16C550工业标准UART、高速I2C接口(400Hkz)和2个SPI接口;通过片内PLL可实现最大为60MHz的CPU操作频率。

其中:车速传感器及调理电路模块[3]包括光电式车速传感器和车速测量通道的信号调理电阻。车速传感器将对应于0~200公里/小时的车速转变为频率范围为0~136.3Hz的脉冲信号;转速传感器及调理电路模块包括脉冲信号式转速传感器和发动机转速测量通道的信号调理电路,转速传感器将对应于0~8000转/分钟的发动机转速变换成0~260Hz的频率信号;由于车速和发动机转速传感器输出的脉冲频率信号,所以与之相对应的信号调理电路的作用是对传感器的输出信号进行整形、嵌位/限幅,以满足MCU对输入信号的要求。温度传感器采用热敏电阻式温度传感器,用于测量汽车冷却水的温度,该传感器将水温的变化变换成电阻、电压的变化;液位传感器采用浮子-可变电阻式液位传感器,将油位的变化变换成电阻、电压的变化;水温和油量传感器输出的是模拟信号,其对应的信号调理电路为电阻传输网络,将传感器的输出信号送到LPC2292自带的A/D输入端。E2PROM选用93LC46B三线串行电擦除可编程只读存储器,其容量为1K×16位,擦除周期为1M次,显示速度为2ms,数据保持时间可达40年,在仪表中用于保存子里程、总里程数据以及当前车况,并保证掉电时数据不会消失,起到汽车“黑匣子”作用。

步进电机模块驱动控制车速表、转速表、前桥气压表及后桥气压表。

语音模块主要用来存储所有报警语言,驱动报警喇叭,当车速、发动机转速、水温和油量等参数超限时,起语言提示报警作用。

键盘模块用于人机交互,接收输入来改变仪表的运行参数、仪表的日期时间设置、中英文语言切换、分里程清零及显示屏的切换。

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