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引言
随着汽车制造业的蓬勃发展，其在我国制造业界的龙头地位越来越明显。为进一步增加汽车生产的国产化程度，作为汽车核心技术的自主产权就迫切地提到我国汽车发展的战略日程上来。
带CAN总线的车载仪表系统就是基于这一理念，迎合当今潮流，在众多国内汽车制造商的急切关注下，作为我国汽车业的一项科技含量高起点的自主技术知识产权的产品研发出来。该电子系统的特殊优点 其一， 它将以前的模拟组合的各分离式仪表 数字化式的统一管理起来。在 提高了仪表的稳定性、 精度，提高了仪表寿命的同时 大大地降低了制造成本；其二, 它在汽车仪表内引入了CAN总线,将系统设计成 开放式,易嵌入式的结构，在减少了系统的线索， 提高了系统抗干扰性的同时,大大地增加了系统内的数据流量, 保正了车载仪表的实时性。 简化了仪表系统和汽车中央控制中心的接口。
已研发出来的该套电子仪表系统,不紧填补了我国车载仪表无全数字化的空白，同时它也是一个有着广泛的市场行情,可持续性发展的企业项目。
车载仪表系统要处理的参数和硬件工作原理框图
一 车载仪表系统要处理和显示的参数
该仪表系统是被安置在驾驶员和方向盘前,主要是向驾驶员集中提供行进中的车辆的行驶状况。
车辆的行驶状况在此表述为一系列参数。 这其中一的些参数须以表针的形式实时的指示给驾驶员,另外的一些参数须以数字形式实时的显示给驾驶员。
本仪表系统设计成一个总表盘。 总表盘上要以表针指示的主要参数有：1） 发动机冷却水的温度、2）油箱中的油量、3）发动机的转速、 4） 汽车实时行使速度。
仪表盘上要以液晶显示的参数有： 1） 发动机的转速、 2）汽车实时行使速度、 3）行车时间和车行总里程(此片 液晶片上所显示的数据可以翻 页)。 电路最大可同时点亮16位液晶数码管，此外 仪表盘上还要有各向车行方向指示灯、转向灯、仪表盘背光显示灯等。
该仪表系统的主要工作、任务是： 通过温度传感器将汽车发动机冷却水的温度、 通过油浮子 或 磁浮开关传感器将汽车油箱中的余油量、 通过高速、 低速 霍尔传感器将汽车内燃机的转速和汽车的实时行使速度转换为脉冲周期, 经过CPU 的A/D转换处理 和CCP的脉宽捕捉处理, 处理结果 用四个步进电机带动四个表针，实时地指示给车驾驶员, 同时 发动机转速,车行驶速度,车行驶里程,三个参数还须以液晶数码管，可数字式地显示出来。此外汽车的门控制显示灯，左右转向, 前后行驶, 以及汽车的刹车灯, 当环境光线暗下后 仪表盘须制动开启的背光灯等,都须以发光管的形式反应到仪表盘上。此外系统还需每隔一段时间记录并同时备份一次行车里程数到串行存储器中。
二 车载仪表系统硬件电路工作原理和原理图
本系统中心选型的单片机 是美国MICROCHIP公司生产的工业级PIC18F458。可以说, PIC18F458是一款专为车载仪表系统 量身订定做的单片机。 虽然CPU PIC18F458的外围接口是8位的, 但内核总线结构确是16位的。准确的说 PIC18F458是一款准16位单片机，即 它既具有8位单片机接口简单特点 同时 它又具备16位单片机的运算能力。
该单片机指令系统采用流水指令, 且内部集成了8位硬乘法器, 所以该款单片机运算速度快, CPU强壮,弥补了低档PIC系列单片机运算能力不足的缺点。且I/O口的驱动电流大于2mA, 可直接用于驱动数码管, CPU芯片带载能力极强。另外该单片机还可进行8路，十位精度的A/D转换。该款单片机的程序和数据存储结构较一般的单片机有所不同, 其空间设计的都特别大, 总体来说,有4K的数据存储器 和2M的程序存储器空间, 内存空间为哈福结构,数据空间和程序空间可独立寻址。 就4K的数据存储器管理而言,分为16个页面,每页面为256个字节。 2M的程序存储器空间管理,类似于8088/8086,2M的程序存储器空间管理,分为堆栈和物理地址二个部分(因篇幅,这里不展开叙说)。这款单片机内存管理有很有特点, 之所以这样做,不单单是为了增加内存空间,更为重要的是有利于嵌入式操作系统的移植。就这款单片机而言, 系统如采用目前较流行的商用嵌入式操作系统则无需外扩存储芯片。
该款单片机专为车载仪表设计,它包含了一般16位单片机所含的内核的同时, 它的内部还封装了一个256字节的可用电擦除的串行存储器。虽然该存储器采用SOC封装,和CPU内核封装在同一芯片内, 但接口仍采用I2C总线的方式。本仪表系统设计,因需要,外扩了一片FLASH串行存储器24LC01,以记录一些较重要的车辆信息。 用I2C总线的方式向24LC01写数据的同时可以镜象复制一份数据到该CPU芯 片内的 串行存储器中,这样可以将重要的数据保二份,一份在CPU内,一份在CPU外。这样既防止了重要数据丢失,也防止了车辆信息数据被人为做假。下面分五个子图简介该车载仪表电子系统的工作原理和具体的实现电路。
1） CPU单片机 PIC18F458应用工作原理系统图和接线图
图一CPU单片机 PIC18F458应用系统接线图：
（ 图 一 ）
注: CCP1为脉冲宽度捕捉器,ECCP1为增强型脉冲宽度捕捉器
图一为CPU工作原理与系统电路图, 该电路系统由单片机芯片 U1和七大电路模块组成。本系统选用的单片机是PIC18F458, DIP封装，四十个管脚。 从U1图表的标识中可以较直观地、大至地看出U1芯片 各管脚的功能。七大模块是： 一， 四个仪表步进电机控制模块、二，双脉宽信号捕捉模块、三，液晶显示模块、四，CAN收发驱动模块、五，仪表键盘扩展模块、六，信号指示灯控制模块、七，A/D转换控制模块。系统还扩展了一片24LC01B，FLASH串行存储器,该串行存储器通过I2C总线和CPU相连，用来记录汽车的身份，行车总里程等。图中Q1是STO-23封装的单片机的上电复模块。
仪表步进电机控制模块用的是MOTOROALTER公司 专为驱动仪表指针的步进电机设计的专用芯片XI2027。该芯片带载能力强，可同时驱动四个带仪表指针的步进电机。本系统用它驱动显示汽车车速的步进电机；显示汽车发动机转速的步进电机；显示汽车冷却水温的步进电机；显示汽车车箱油位步进电机。
两路脉宽信号捕捉模块是本电子系统的工作中心。汽车车速和汽车发动机转速是该仪表系统关于车况要重点显示的参数。选择PIC18F458为控制中心的原因之一是该单片机有二路脉宽信号捕捉器,一路为普通脉宽信号捕捉器 CCP1，另一路为增强型高速脉宽信号捕捉器 ECCP1，本系统正是很好的利用了PIC18F458单片机这一特点，通过应用霍尔传感器，用CCP1测量转动较慢的汽车车速；用ECCP1测量转动较快的汽车发动机转速，将汽车车速、汽车发动机转速和步进电机带动的仪表对应显示出来。
液晶显示模块用的是PHILIPS公司的HT1621B液晶驱动芯片，该芯片可同时驱动八个液晶数码管。
2003，6。 |
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