電動(dòng)汽車中控臺(tái)控制電路設(shè)計(jì)概述

1、 PAGE 43 天津電電子信息職業(yè)業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)計(jì) 課題名名稱 電動(dòng)動(dòng)汽車中控臺(tái)臺(tái)控制電路設(shè)設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 號(hào) 班 級(jí) 專 業(yè) 所 在在 系 指導(dǎo)教教師 完成日日期 20111.12.331 天津電子信息職職業(yè)技術(shù)學(xué)院院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文文）任務(wù)書課題名稱： 電動(dòng)汽車車中控臺(tái)控制制電路設(shè)計(jì) 完成期限：20010年 110 月311日至 20010年122 月31日日姓 名 指導(dǎo)導(dǎo)教師 專 業(yè) 職 稱 工程師 所在系 系 主 任 接受任務(wù)日期 2011.10.288 批批準(zhǔn)日期 2011.10.311 一、原始依據(jù)（資資料）： 汽車儀表是駕駛駛員與汽車進(jìn)進(jìn)行信息交流流的重要接口口和界面

2、，對(duì)對(duì)汽車的行駛駛安全性和舒舒適性有很大大影響，因而而控臺(tái)控制電電路的設(shè)計(jì)非非常重要。隨隨著電子技術(shù)術(shù)、計(jì)算機(jī)和和通信技術(shù)等等的發(fā)展，汽汽車儀表越來(lái)來(lái)越趨向數(shù)字字化。與傳統(tǒng)統(tǒng)汽車相比，電電動(dòng)汽車在所所要顯示的信信息方面有所所保留但又有有一定程度的的區(qū)別。二、設(shè)計(jì)（論文文）內(nèi)容和要要求：設(shè)計(jì)內(nèi)容： 文是以Freeescalee公司的MCC9S12DDG128單單片機(jī)為基礎(chǔ)礎(chǔ)，進(jìn)行組合合儀表系統(tǒng)控控臺(tái)控制電路路的設(shè)計(jì)，主主要包括硬件件設(shè)計(jì)和軟件件設(shè)計(jì)兩個(gè)方方面，即進(jìn)行行各典型電路路模塊的設(shè)計(jì)計(jì)和相關(guān)芯片片驅(qū)動(dòng)程序的的編寫。它采采用步進(jìn)電機(jī)機(jī)式指針儀表表、LED和和LCD顯示示器顯示車速速、電機(jī)轉(zhuǎn)速

3、速、里程信息息以及電機(jī)電電流、蓄電池池電壓、電流流和荷電狀態(tài)態(tài)等相關(guān)的信信息，同時(shí)采采用了汽車行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的CCAN 通信信接口掛接在在CAN總線線上，實(shí)現(xiàn)與與車內(nèi)其它模模塊的數(shù)據(jù)通通信。本系統(tǒng)統(tǒng)采用模塊化化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化化了外部電路路、降低了成成本，顯示的的信息更加直直觀、可靠，且且具有較高的的精度。 設(shè)計(jì)要求： 1 學(xué)學(xué)生要獨(dú)立完完成一個(gè)軟件件或較大軟件件中的一個(gè)模模塊2 要有足夠的的工作量3 要寫出軟件件說(shuō)明書4 能夠進(jìn)行計(jì)計(jì)算機(jī)演示和和給出運(yùn)算結(jié)結(jié)果。5 涉及到計(jì)算算機(jī)硬件或電電控裝置6 學(xué)生要獨(dú)立立完成一個(gè)完完整的實(shí)驗(yàn)7 要有完整的的測(cè)試結(jié)果和和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)8 實(shí)驗(yàn)要有探探索性9 要寫出使用用

4、說(shuō)明書。三、建議查閱的的技術(shù)資料：1 王宜懷懷, 劉曉升升 等. 嵌嵌入式系統(tǒng)-使用HCSS12微控制制器的設(shè)計(jì)與與應(yīng)用M. 北京: 北京航空空航天大學(xué)出出版社, 22008.2 王佳,等. 基于于CAN總線線純電動(dòng)汽車車整車控制器器設(shè)計(jì)A. 北京理理工大學(xué)出版版社, 220073 肖玲妮妮,等著 PProtell 20044電路設(shè)計(jì)M, 清清華大學(xué)出版版社 20006.4 張翔,楊建中, 等. 純純電動(dòng)汽車的的組合儀表綜綜述J. 汽車電器器, 20008,(122):1-55.5 劉偉, 等. 基基于ST722F561的的全數(shù)字式汽汽車組合儀表表的設(shè)計(jì)JJ. 儀儀器儀表學(xué)報(bào)報(bào), 20007,

5、 288(9): 1635-1639.6 董浩浩,王建,趙趙云波. 基基才MC9SS12HZ2256的總線線式汽車數(shù)字字儀表設(shè)計(jì)J. 電子設(shè)計(jì)工工程, 20010, 118 (2): 83-88.7 付曉曉光. 電電動(dòng)汽車數(shù)字字儀表的設(shè)計(jì)計(jì)與實(shí)現(xiàn)DD， 北京京工業(yè)大學(xué)碩碩士學(xué)位論文文，20099.05.8 李飛，姜姜木霖等?；贛C688HC9088LJl2的的汽車組合儀儀表設(shè)計(jì)湖北汽車車工業(yè)學(xué)院學(xué)學(xué)報(bào) 20008,22（44）.9 付勝波波 基于CCAN總線的的汽車組合儀儀表研究DD 武漢理理工大學(xué)碩士士學(xué)位論文，22007.55.10 吳敦敦福，陳劍等等 純電動(dòng)車車組合儀表設(shè)設(shè)計(jì)P 中國(guó)

6、科技論論文在線 2009.10（1003）.11 沈沈紅衛(wèi)，楊建建生 基于CCAN的汽車車組合儀表運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)J 儀表技術(shù)術(shù)與傳感器 2004,11.12 戴松松新等 汽車車組合儀表板板控制系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)J 電子工程師師 20066，32（33）.13 劉鵬鵬、康棟梁 基于STMM32的汽車車儀表系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)P 中國(guó)科技技論文在線 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文文）進(jìn)度計(jì)劃劃表序號(hào)起止日期計(jì)劃完成內(nèi)容實(shí)際完成內(nèi)容檢查日期檢查人簽字12011.100.31到2011.111.10控制電路總體設(shè)設(shè)計(jì)完成控制電路總總體設(shè)計(jì)22011.111.10到2011.111.20系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)完成系統(tǒng)電源設(shè)設(shè)計(jì)32011.111.20

7、到2011.111.30電路的硬件設(shè)計(jì)計(jì)完成電路的硬件件設(shè)計(jì)42011.111.30到2011.122.10微型處理器選型型完成微型處理器器選型52011.122.10到2011.122.20電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)完成電路系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)62011.122.20到2011.122.31子程序設(shè)計(jì)完成子程序設(shè)計(jì)計(jì)72012.1.1到2012.1.8答辯答辯系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論論文）領(lǐng)導(dǎo)小小組審閱意見(jiàn)見(jiàn)：系主任簽字：年 月月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文文）開題報(bào)告告畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文文）題目電動(dòng)汽車中控臺(tái)臺(tái)控制電路設(shè)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名系別應(yīng)用電子專業(yè)、班級(jí)指導(dǎo)教師職稱工作單位指導(dǎo)教師職稱工作單位實(shí)踐地點(diǎn)交表日期2011.100.31

8、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文文)開題報(bào)告告內(nèi)容要求： = 1 * GB3 課題的意義、現(xiàn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨趨勢(shì)。 = 2 * GB3 課題的研究?jī)?nèi)內(nèi)容、研究方方法、研究手手段、研究步步驟。 = 3 * GB3 課題所需的參參考書目等。注：開題報(bào)告占占畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)總成成績(jī)的10% 。 汽車儀表是駕駛駛員與汽車進(jìn)進(jìn)行信息交流流的重要接口口和界面，對(duì)對(duì)汽車的行駛駛安全性和舒舒適性有很大大影響，因而而控臺(tái)控制電電路的設(shè)計(jì)非非常重要。隨隨著電子技術(shù)術(shù)、計(jì)算機(jī)和和通信技術(shù)等等的發(fā)展，汽汽車儀表越來(lái)來(lái)越趨向數(shù)字字化。與傳統(tǒng)統(tǒng)汽車相比，電電動(dòng)汽車在所所要顯示的信信息方面有所所保留但又有有一定程度的的區(qū)別。本文文是以Freee

9、scalle公司的MMC9S122DG1288單片機(jī)為基基礎(chǔ)，進(jìn)行組組合儀表系統(tǒng)統(tǒng)控臺(tái)控制電電路的設(shè)計(jì)，主主要包括硬件件設(shè)計(jì)和軟件件設(shè)計(jì)兩個(gè)方方面，即進(jìn)行行各典型電路路模塊的設(shè)計(jì)計(jì)和相關(guān)芯片片驅(qū)動(dòng)程序的的編寫。它采采用步進(jìn)電機(jī)機(jī)式指針儀表表、LED和和LCD顯示示器顯示車速速、電機(jī)轉(zhuǎn)速速、里程信息息以及電機(jī)電電流、蓄電池池電壓、電流流和荷電狀態(tài)態(tài)等相關(guān)的信信息，同時(shí)采采用了汽車行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的CCAN 通信信接口掛接在在CAN總線線上，實(shí)現(xiàn)與與車內(nèi)其它模模塊的數(shù)據(jù)通通信。本系統(tǒng)統(tǒng)采用模塊化化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化化了外部電路路、降低了成成本，顯示的的信息更加直直觀、可靠，且且具有較高的的精度。由于于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和

10、和相關(guān)法規(guī)的的不健全，局局部功能有所所限制。但是是，作為新型型汽車上的組組合儀表系統(tǒng)統(tǒng)，該設(shè)計(jì)展展現(xiàn)了很好的的應(yīng)用前景。指導(dǎo)教師審核意意見(jiàn)： 簽簽字： 年 月 日日系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論論文）領(lǐng)導(dǎo)小小組審閱意見(jiàn)見(jiàn)： 系主任簽字字： 年 月 日畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)計(jì)（論 文）系別專業(yè)班級(jí)姓名班級(jí)學(xué)號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文文）題目：電動(dòng)汽車中控臺(tái)臺(tái)控制電路設(shè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文文）評(píng)語(yǔ)： 指導(dǎo)教師簽字： 年年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文文）總評(píng)成績(jī)績(jī)：系主任簽字：年 月 日天津電子信息職職業(yè)技術(shù)學(xué)院院教務(wù)處目 錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295315848 摘要 PAGEREF _Toc2

11、95315848 h 1 HYPERLINK l _Toc295315850 一 引 言2 HYPERLINK l _Toc295315851 1 課題背景2 HYPERLINK l _Toc295315852 2 課題的目的的、意義3 HYPERLINK l _Toc295315853 3 課題的國(guó)內(nèi)內(nèi)外研究現(xiàn)狀狀3 HYPERLINK l _Toc295315854 二 控制制電路的系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l _Toc295315855 1 組合儀表表的總體結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l _Toc295315856 2 系統(tǒng)的功能能和要求5 HYPERLINK l _Toc

12、295315857 3 系統(tǒng)的硬件件設(shè)計(jì)6 HYPERLINK l _Toc295315858 （1） 微處理理器的選型6 HYPERLINK l _Toc295315859 （2） 電源電電路和掉電保保護(hù)電路的設(shè)設(shè)計(jì)6 HYPERLINK l _Toc295315860 （3） 輸入脈脈沖信號(hào)調(diào)理理電路的設(shè)計(jì)計(jì)8 HYPERLINK l _Toc295315861 （4） 步進(jìn)電電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊塊的設(shè)計(jì)9 HYPERLINK l _Toc295315862 （5） LEDD驅(qū)動(dòng)模塊的的電路設(shè)計(jì)11 HYPERLINK l _Toc295315863 （6） LCDD驅(qū)動(dòng)模塊的的電路設(shè)計(jì)12 HY

13、PERLINK l _Toc295315864 （7） CANN通信模塊的的電路設(shè)計(jì)14 HYPERLINK l _Toc295315865 （8） 故障診診斷電路的設(shè)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295315865 h 16 HYPERLINK l _Toc295315866 4 系統(tǒng)的軟件件設(shè)計(jì)20 HYPERLINK l _Toc295315867 （1) 軟件件開發(fā)工具介介紹20 HYPERLINK l _Toc295315868 （2） 系統(tǒng)軟軟件的總體設(shè)設(shè)計(jì)思路20 HYPERLINK l _Toc295315869 （3） 主程序序的設(shè)計(jì)31 HYPERLINK l _Toc29

14、5315870 （4） 輸入脈脈沖捕捉程序序的設(shè)計(jì)23 HYPERLINK l _Toc295315871 （5） Flaash擦寫程程序的設(shè)計(jì)25 HYPERLINK l _Toc295315872 （6） CANN通信程序的的設(shè)計(jì)26 HYPERLINK l _Toc295315872 （7） 本章小小結(jié)28 HYPERLINK l _Toc295315873 三 結(jié) 束 語(yǔ)語(yǔ)29 HYPERLINK l _Toc295315874 四 致 謝29 HYPERLINK l _Toc295315875 五 參考文獻(xiàn)30電動(dòng)汽車中控臺(tái)臺(tái)控制電路的的設(shè)計(jì)摘要摘要：汽車儀表表是駕駛員與與汽車進(jìn)行信

15、信息交流的重重要接口和界界面，對(duì)汽車車的行駛安全全性和舒適性性有很大影響響，因而控臺(tái)臺(tái)控制電路的的設(shè)計(jì)非常重重要。隨著電電子技術(shù)、計(jì)計(jì)算機(jī)和通信信技術(shù)等的發(fā)發(fā)展，汽車儀儀表越來(lái)越趨趨向數(shù)字化。與與傳統(tǒng)汽車相相比，電動(dòng)汽汽車在所要顯顯示的信息方方面有所保留留但又有一定定程度的區(qū)別別。本文是以以Freesscale公公司的MC99S12DGG128單片片機(jī)為基礎(chǔ)，進(jìn)進(jìn)行組合儀表表系統(tǒng)控臺(tái)控控制電路的設(shè)設(shè)計(jì)，主要包包括硬件設(shè)計(jì)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)計(jì)兩個(gè)方面，即即進(jìn)行各典型型電路模塊的的設(shè)計(jì)和相關(guān)關(guān)芯片驅(qū)動(dòng)程程序的編寫。它它采用步進(jìn)電電機(jī)式指針儀儀表、LEDD和LCD顯顯示器顯示車車速、電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、里程信信息

16、以及電機(jī)機(jī)電流、蓄電電池電壓、電電流和荷電狀狀態(tài)等相關(guān)的的信息，同時(shí)時(shí)采用了汽車車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的的CAN 通通信接口掛接接在CAN總總線上，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)與車內(nèi)其它它模塊的數(shù)據(jù)據(jù)通信。本系系統(tǒng)采用模塊塊化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)簡(jiǎn)化了外部電電路、降低了了成本，顯示示的信息更加加直觀、可靠靠，且具有較較高的精度。由由于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)和相關(guān)法規(guī)規(guī)的不健全，局局部功能有所所限制。但是是，作為新型型汽車上的組組合儀表系統(tǒng)統(tǒng)，該設(shè)計(jì)展展現(xiàn)了很好的的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：汽車儀儀表；MC99S12DGG128；硬硬件；軟件；控臺(tái)電路。一 引引 言1 課題背景伴隨汽車工業(yè)的的日益發(fā)展，能能源危機(jī)日益益加劇，同時(shí)時(shí)也帶來(lái)相關(guān)關(guān)的環(huán)境問(wèn)題題。這使

17、得電電動(dòng)汽車成為為當(dāng)前新一代代汽車（混合合動(dòng)力汽車、電電動(dòng)汽車、新新能源汽車）發(fā)發(fā)展的一個(gè)趨趨勢(shì)。作為現(xiàn)現(xiàn)代汽車的關(guān)關(guān)鍵零部件之之一，汽車儀儀表反映了汽汽車行駛工況況的相關(guān)內(nèi)外外部信息，有有利于保障汽汽車的行駛安安全性和舒適適性。同時(shí)，由由于新技術(shù)的的不斷發(fā)展，汽汽車儀表廣泛泛采用電子、計(jì)計(jì)算機(jī)與通信信技術(shù)，使之之成為現(xiàn)代汽汽車的信息和和控制中心，從從而使得汽車車組合儀表和和相應(yīng)控制器器的開發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)顯得尤為重重要。 一般傳統(tǒng)的汽汽車組合儀表表有：車速里里程表、轉(zhuǎn)速速表、機(jī)油壓壓力表、水溫溫表、燃油表表、以及相關(guān)關(guān)的報(bào)警和指指示儀表。電電動(dòng)汽車因?yàn)闉椴捎玫氖请婋姍C(jī)，沒(méi)有使使用發(fā)動(dòng)機(jī)， 所以沒(méi)有發(fā)

18、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表表、水溫表、燃油表， 但需要相相應(yīng)地增加電電機(jī)轉(zhuǎn)速表、電流表、蓄電電池電壓表和和剩余電量表表這些與電動(dòng)動(dòng)汽車相關(guān)的的信息表。由由于空間及其其他因素的限限制，傳統(tǒng)的的機(jī)電式模擬擬儀表只能給給駕駛員提供供必要的而又又少量的信息息，現(xiàn)代汽車車儀表則要求求所顯示的內(nèi)內(nèi)容和信息的的種類越來(lái)越越多、精度和和可靠性也越越來(lái)越高，因因而汽車儀表表的電子化和和數(shù)字化成為為必然的發(fā)展展趨勢(shì)。900年代，國(guó)外外制造商為了了克服電氣式式儀表的原理理誤差和工藝藝誤差，紛紛紛推廣采用電電子式儀表，首首先將傳感器器的模擬信號(hào)號(hào)數(shù)字化，如如將驅(qū)動(dòng)車速速里程表的軟軟軸或電機(jī)變變換成霍爾傳傳感器，將機(jī)機(jī)械傳動(dòng)或電電量

19、轉(zhuǎn)動(dòng)變成成數(shù)字電信號(hào)號(hào)傳輸。其次次，將磁感應(yīng)應(yīng)指示模塊變變成數(shù)字顯示示形式，里程程累計(jì)由蝸桿桿傳動(dòng)變成由由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)驅(qū)動(dòng)或直接數(shù)數(shù)字化顯示。隨隨著信息技術(shù)術(shù)的高度發(fā)展展，汽車儀表表已從單個(gè)儀儀表電子化邁邁向集成化和和系統(tǒng)化，這這也使得汽車車儀表的控臺(tái)臺(tái)控制電路成成為可能和必必須。 同時(shí)，現(xiàn)在汽汽車的故障診診斷、實(shí)時(shí)通通信、導(dǎo)航和和定位等大量量復(fù)雜信息服服務(wù)開始應(yīng)用用于汽車上，各各個(gè)系統(tǒng)之間間工作的協(xié)調(diào)調(diào)性、可靠性性以及抗干擾擾性，也需要要汽車能夠及及時(shí)、高效、合合理的處理好好相關(guān)的信息息，因而控制制電路的正確確合理設(shè)計(jì)對(duì)對(duì)汽車儀表的的功能發(fā)揮和和未來(lái)發(fā)展有有著重要作用用。2 課題的目的的、意義

20、本課題的目的是是：通過(guò)儀表表與微處理器器、局域網(wǎng)通通信技術(shù)等結(jié)結(jié)合起來(lái)，取取代原來(lái)的純純機(jī)械式和模模擬式儀表，綜綜合利用電子子式、數(shù)字式式儀表的特點(diǎn)點(diǎn)，更直觀、方方便的對(duì)汽車車的相關(guān)信息息進(jìn)行顯示，同同時(shí)及時(shí)準(zhǔn)確確、可靠的獲獲得汽車的實(shí)實(shí)時(shí)信息。對(duì)對(duì)于可能發(fā)生生的故障和不不利情況，采采用CAN通通信技術(shù)進(jìn)行行相關(guān)模塊的的信息交換共共享，通過(guò)微微處理器對(duì)整整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行行控制，并進(jìn)進(jìn)行相應(yīng)的處處理；預(yù)留故故障診斷接口口，以便對(duì)汽汽車的可能故故障實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)檢測(cè)，以確確保駕駛過(guò)程程的安全性和和舒適性。此此外，汽車儀儀表的不斷電電子化、數(shù)字字化，使得其其所能顯示的的信息更多，也也有利于儀表表的功耗、可可

21、靠性得到提提高。該設(shè)計(jì)將是汽車車儀表的一個(gè)個(gè)發(fā)展階段，也也是未來(lái)汽車車儀表走向全全數(shù)字化的一一個(gè)準(zhǔn)備階段段。汽車儀表表的顯示和相相應(yīng)控制系統(tǒng)統(tǒng)技術(shù)將會(huì)日日臻完善，具具有高精度和和高可靠性、小小型化和輕量量化的汽車數(shù)數(shù)字化組合儀儀表將是未來(lái)來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。3 課題的國(guó)內(nèi)內(nèi)外研究現(xiàn)狀狀國(guó)外的電動(dòng)汽車車的發(fā)展歷史史較長(zhǎng)，從11834年首首輛電動(dòng)汽車車誕生到19900年美國(guó)國(guó)汽車市場(chǎng)上上電動(dòng)汽車、內(nèi)內(nèi)燃機(jī)汽車和和蒸汽機(jī)車的的三分天下，國(guó)國(guó)外的電動(dòng)汽汽車有過(guò)大規(guī)規(guī)模的生產(chǎn)和和銷售歷史，組組合儀表和相相關(guān)的控制電電路設(shè)計(jì)也較較成熟。 汽車儀表發(fā)展，按按其工作原理理上取得的重重大技術(shù)創(chuàng)新新來(lái)分經(jīng)過(guò)了了4代：第1

22、1代汽車儀表表是基于機(jī)械械作用力而工工作的機(jī)械式式儀表，即機(jī)機(jī)械心表；第第2代汽車儀儀表的工作原原理基于電測(cè)測(cè)原理，即通通過(guò)各類傳感感器將被測(cè)的的電量轉(zhuǎn)換成成電信號(hào)加以以測(cè)量，稱之之為電氣式儀儀表；第3代代為模擬電路路電子式；第第4代為步進(jìn)進(jìn)電動(dòng)機(jī)式全全數(shù)字汽車儀儀表。目前汽汽車儀表正在在經(jīng)歷第3代代向第4代轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)型時(shí)期。目前國(guó)際市場(chǎng)上上汽車電子儀儀表應(yīng)用主流流有三種形式式：第一種形形式與國(guó)內(nèi)市市場(chǎng)上正大力力推行的電子子式汽車?yán)锍坛瘫砗碗娮邮绞桨l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速速表一樣，主主要是對(duì)車速速里程表、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速表電子化化改造。第二二種形式是所所有汽車儀表表機(jī)芯統(tǒng)一成成一種結(jié)構(gòu)的的步進(jìn)電機(jī)，所所有的傳感信信號(hào)經(jīng)AD

23、D轉(zhuǎn)換后，由由中央處理器器CPU運(yùn)算算處理后發(fā)布布指令，使各各步進(jìn)電機(jī)運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)儀儀表指示功能能，由于該過(guò)過(guò)程是全數(shù)字字化的，因而而它不僅指示示精度高，加加上合適的軟軟件還能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)自診斷功能能。第三種形形式即是信息息管理系統(tǒng)，也也是國(guó)際汽車車電子儀表的的發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)汽車儀表的的發(fā)展隨汽車車工業(yè)一道，自自50年代創(chuàng)創(chuàng)業(yè)起步。而而我國(guó)對(duì)于電電動(dòng)汽車的研研發(fā)，則開始始于20世紀(jì)紀(jì)80年代，承承擔(dān)的單位主主要是高校和和科研院所只只有部分企業(yè)業(yè)涉足這一領(lǐng)領(lǐng)域，大部分分開發(fā)的屬于于功能樣車。目目前，市場(chǎng)上上雖有一部分分電動(dòng)汽車上上市，但還需需要市場(chǎng)和時(shí)時(shí)間的檢驗(yàn)。因因此，國(guó)內(nèi)的的電動(dòng)汽車組組合儀表的開

24、開發(fā)工作尚處處于起步階段段，生產(chǎn)與發(fā)發(fā)展速度緩慢慢，處于電子子式和數(shù)字式式相結(jié)合的發(fā)發(fā)展階段，正正在逐步向全全數(shù)字式方向向發(fā)展。 二 控制制電路的系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)1 組合儀表的的總體結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì) 汽車車組合儀表通通常由以下幾幾部分組成：車速表、里里程表、轉(zhuǎn)速速表、水溫表表、油量表、照照明系統(tǒng)、報(bào)報(bào)警指示系統(tǒng)統(tǒng)等。本設(shè)計(jì)計(jì)是基于電動(dòng)動(dòng)汽車，其組組合儀表板上上主要顯示的的信息有：電電機(jī)轉(zhuǎn)速、車車速、行駛的的總里程和臨臨時(shí)里程、電電機(jī)電流、蓄蓄電池電壓、荷荷電狀態(tài)以及及各種指示燈燈和報(bào)警信號(hào)號(hào)。因而，汽汽車儀表系統(tǒng)統(tǒng)由各種信號(hào)號(hào)采集模塊、處處理與控制模模塊、驅(qū)動(dòng)電電路、顯示模模塊和電源模模塊組成(各各主要功

25、能模模塊的結(jié)構(gòu)框框圖如圖2.1所示)。其其中，采集模模塊負(fù)責(zé)采集集電動(dòng)車行駛駛時(shí)所關(guān)心的的各種工作狀狀態(tài)信息參數(shù)數(shù)，即儀表要要顯示的信息息量；處理與與控制模塊主主要負(fù)責(zé)處理理經(jīng)過(guò)整形的的脈沖信號(hào)（車車速、電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速）、各種種模擬信號(hào)（蓄蓄電池電壓、制制動(dòng)和加速踏踏板位置）（對(duì)對(duì)于內(nèi)部沒(méi)有有集成A/DD轉(zhuǎn)換模塊的的芯片，還要要外加相應(yīng)的的A/D轉(zhuǎn)換換模塊）以及及一些開關(guān)量量信號(hào)（如點(diǎn)點(diǎn)火信號(hào)、換換擋手柄位置置信號(hào)、組合合開關(guān)信號(hào)等等）送入到主主控芯片中，由由主控芯片輸輸出相應(yīng)的控控制信息驅(qū)動(dòng)動(dòng)對(duì)應(yīng)的電路路；驅(qū)動(dòng)電路路主要完成驅(qū)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)機(jī)顯示車速、電電機(jī)轉(zhuǎn)速，驅(qū)驅(qū)動(dòng)LED顯顯示總里程和和臨時(shí)里

26、程，驅(qū)驅(qū)動(dòng)LCD顯顯示電機(jī)電流流、蓄電池電電壓、電流和和荷電狀態(tài)；顯示模塊主主要對(duì)采集的的信息進(jìn)行顯顯示；電源模模塊則為各模模塊和控制電電路的正常工工作提供電能能。 該設(shè)計(jì)計(jì)以Freeescalee公司的166位微控制器器MC9S112DG1228微主控制制器，通過(guò)各各種傳感器對(duì)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速、車車速、制動(dòng)踏踏板和加速踏踏板位置信號(hào)號(hào)等進(jìn)行測(cè)量量，通過(guò)相關(guān)關(guān)的信號(hào)處理理電路將脈沖沖信號(hào)、模擬擬信號(hào)和開關(guān)關(guān)量信號(hào)送入入MC9S112DG1228中進(jìn)行計(jì)計(jì)算和處理，輸輸出驅(qū)動(dòng)步進(jìn)進(jìn)電機(jī)、LEED和LCDD，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)相關(guān)信息的的實(shí)時(shí)顯示。 圖 22.1 純電動(dòng)車車組合儀表的的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖2 系統(tǒng)的功能

27、能和要求該設(shè)計(jì)中的汽車車組合儀表和和相應(yīng)的控制制電路，用于于顯示和記錄錄汽車行駛過(guò)過(guò)程中的各種種狀態(tài)信息，具具體應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的功能如下下： 1）以CANN通信的方式式獲取動(dòng)力電電池管理系統(tǒng)統(tǒng)的信息（電電池的SOCC、電池電壓壓和電流）和和電機(jī)電流等等信息，并傳傳送給LCDD屏進(jìn)行顯示示； 2）用步進(jìn)電電機(jī)帶動(dòng)表盤盤指針實(shí)時(shí)指指示汽車行駛駛過(guò)程中的電電機(jī)轉(zhuǎn)速和車車速兩路信號(hào)號(hào)； 3）用數(shù)碼管管顯示汽車的的總里程和臨臨時(shí)里程。其其中，累計(jì)總總里程具有記記憶功能，臨臨時(shí)里程可以以被隨時(shí)清零零。分別選用用合適的數(shù)碼碼管位數(shù)來(lái)顯顯示累計(jì)總里里程和臨時(shí)里里程；4）應(yīng)具有掉電電保護(hù)功能，以以便發(fā)生掉電電時(shí)能夠

28、及時(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行行存儲(chǔ)。電源源掉電和上電電時(shí)，表頭指指針可以復(fù)位位回零；5）系統(tǒng)電源由由車載蓄電池池提供12VV電源；6）根據(jù)車內(nèi)照照明情況，進(jìn)進(jìn)行儀表背光光調(diào)節(jié)。同時(shí)時(shí)還要指示遠(yuǎn)遠(yuǎn)光、霧燈、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向等信號(hào)。7）系統(tǒng)還要求求有對(duì)電機(jī)的的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)監(jiān)測(cè)，預(yù)留故故障診斷接口口對(duì)汽車的故故障進(jìn)行診斷斷處理：8）系統(tǒng)要具有有一定程度的的抗干擾能力力，因此在對(duì)對(duì)系統(tǒng)的軟件件和硬件方面面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考考慮；9）系統(tǒng)要有良良好的兼容性性，標(biāo)定和檢檢測(cè)要方便。3 系統(tǒng)的硬件件設(shè)計(jì) （1）微處理理器的選型在汽車電子控制制系統(tǒng)中，微微處理器接收收經(jīng)過(guò)輸入處處理電路處理理的信號(hào)，然然后計(jì)算并控控制所需的輸輸出

29、值，按照照行駛狀況的的要求適時(shí)地地向執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)發(fā)送控制信信號(hào)。目前，在在ECU中，所所采用的微處處理器多數(shù)是是8位和166位的，只有有極少數(shù)采用用32 位的的。出于安裝裝空間和儀表表板的簡(jiǎn)潔性性考慮，微處處理器的體積積應(yīng)當(dāng)盡量小?。和瑫r(shí)，對(duì)對(duì)儀表的實(shí)時(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性性的要求，微微處理器要有有一定的運(yùn)算算速度和精度度。本設(shè)計(jì)主要是應(yīng)應(yīng)用在電動(dòng)汽汽車上，屬于于新型產(chǎn)品的的開發(fā)和應(yīng)用用，因此對(duì)于于汽車上相關(guān)關(guān)信息的采集集以及控制等等性能要求較較高，故擬采采用Freeescalee公司的166位微處理器器MC9S112DG1228。MC99S12DGG128是FFreesccale HHCS12系系列單

30、片機(jī)，其其主要參數(shù)和和功能模塊如如下：1288K的閃存、88K的、的、個(gè)通通道位轉(zhuǎn)換器器、控控制器、兼容容協(xié)議議以及定時(shí)器器/計(jì)數(shù)器通通道和鍵盤中中斷、和通通信接口、輸輸入捕捉、輸輸出比較與。 （2）電源電電路和掉電保保護(hù)電路的設(shè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的電源來(lái)自自汽車上的電電瓶，而汽車車電瓶的電壓壓是+12VV。本系統(tǒng)需需要兩路電源源供電：122V電源和55V電源。112V主要用用來(lái)為一般的的各種信號(hào)指指示燈和報(bào)警警燈以及背光光燈提供電源源，5V電源源主要對(duì)微處處理器及一些些外圍電路和和功能芯片（如如LED數(shù)碼碼管顯示、LLCD液晶顯顯示、步進(jìn)電電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片片等）供電。因因此，為了獲獲得所需的+5V電源，需

31、需要采用電源源轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換換得到。本設(shè)設(shè)計(jì)中，選用用的電源轉(zhuǎn)換換芯片為L(zhǎng)MM2940，其其輸入電壓的的范圍為6.25V=VIN=26V，輸輸出電壓的精精度較高，誤誤差在5%以以內(nèi)，穩(wěn)定性性好。該芯片片具有反向電電源保護(hù)功能能、限制內(nèi)部部短路電流以以及產(chǎn)品的增增強(qiáng)型測(cè)試功功能；電源電電路的硬件電電路圖如下圖圖2.2所示示：輸出電壓壓為5V。此此外，為了降降低輸出電壓壓的紋波和EEMI噪聲，電電路也可附加加相關(guān)的處理理模塊，進(jìn)行行濾波和抗干干擾處理。 圖 2.22 電源電路路圖中的二極管DD11的作用用是防止輸入入電壓接反，對(duì)對(duì)電路起反向向保護(hù)作用；穩(wěn)壓二極管管對(duì)電路進(jìn)行行過(guò)壓保護(hù)；電解

32、電容對(duì)對(duì)輸出的電壓壓進(jìn)行濾波。為了防止系統(tǒng)在在正常工作時(shí)時(shí)，由于電源源和其他故障障而導(dǎo)致電路路突然斷電，使使得系統(tǒng)來(lái)不不及保存相關(guān)關(guān)的數(shù)據(jù)而導(dǎo)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失失。因此，需需要附加掉電電保護(hù)電路，使使得掉電時(shí)能能及時(shí)存儲(chǔ)里里程信息，同同時(shí)車速表、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速表的指針針回零。為此此，電源的輸輸入端必須接接入較大容量量的電容，可可以使用一個(gè)個(gè)1000uuF的電解電電容，也可以以使用兩個(gè)4470uF的的電解電容。本本設(shè)計(jì)采用兩兩個(gè)470uuF的電解電電容，電源斷斷開時(shí)會(huì)在單單片機(jī)的一個(gè)個(gè)引腳產(chǎn)生一一個(gè)外部中斷斷信號(hào)，大的的電容可以維維持單片機(jī)電電源足夠長(zhǎng)的的時(shí)間，使得得單片機(jī)可以以完成內(nèi)部數(shù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和和外部中

33、斷服服務(wù)程序。本本設(shè)計(jì)擬采用用MC340064電壓監(jiān)監(jiān)控芯片，該該芯片的功能能是：系統(tǒng)正正常工作期間間，當(dāng)電源電電壓突然由高高電壓下降到到足夠低的電電壓時(shí)，可產(chǎn)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位位信號(hào)，將此此復(fù)位信號(hào)作作為外部中斷斷信號(hào)接入單單片機(jī)引腳，觸觸發(fā)單片機(jī)的的外部中斷引引腳產(chǎn)生中斷斷，進(jìn)行轉(zhuǎn)入入中斷服務(wù)程程序進(jìn)行相關(guān)關(guān)的處理。它它與單片機(jī)的的接口電路圖圖如下所示： 圖圖 2.3 MC344064的電電壓監(jiān)控電路路工作圖由以上分析可知知，掉電保護(hù)護(hù)電路圖如下下圖所示： 圖 2.4 掉電保保護(hù)電路（3）輸入脈沖沖信號(hào)調(diào)理電電路的設(shè)計(jì)車速信號(hào)和轉(zhuǎn)速速信號(hào)是通過(guò)過(guò)傳感器從汽汽車電動(dòng)機(jī)和和車輪相關(guān)位位置取出。多多以

34、非接觸方方式獲取。如如用霍爾、電電渦流等傳感感器獲取，本本設(shè)計(jì)所對(duì)應(yīng)應(yīng)的傳感器類類型為霍爾傳傳感器，車輪輪每旋轉(zhuǎn)一周周將會(huì)產(chǎn)生一一個(gè)脈沖。來(lái)來(lái)自傳感器的的脈沖信號(hào)輸輸入到單片機(jī)機(jī)定時(shí)器模塊塊的管腳，使使用輸入捕捉捉功能，為改改善波形，在在輸入捕捉管管腳外增加處處理電路。包包括車速脈沖沖信號(hào)和轉(zhuǎn)速速脈沖信號(hào)處處理。其調(diào)理理電路圖如圖圖2.3所示示： 圖圖 2.5 車速速、電機(jī)轉(zhuǎn)速速信號(hào)調(diào)理電電路由圖可知，當(dāng)車車速、電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的輸入信信號(hào)為低電平平時(shí)，D299、D30兩兩個(gè)二極管導(dǎo)導(dǎo)通，則單片片機(jī)接收到的的為低電平；當(dāng)車速、電電機(jī)轉(zhuǎn)速輸入入信號(hào)為122V高電平時(shí)時(shí)，此時(shí)D229、D300兩個(gè)二級(jí)管

35、管截止，此時(shí)時(shí)單片機(jī)接收收到的電平信信號(hào)為電阻RR23、R226上的分壓壓，即：V=Vin * R23/(R21+R22+RR23)=112V * 47/(110+60+47)=44.82V為高電平，從而而將車速及電電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)換成單片片機(jī)所能識(shí)別別的邏輯電平平信號(hào)。同時(shí)時(shí)，此設(shè)計(jì)可可對(duì)干擾信號(hào)號(hào)起到較好的的抑制作用。（4）步進(jìn)電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的的設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)個(gè)將電脈沖信信號(hào)轉(zhuǎn)換為角角位移或線位位移的機(jī)電式式數(shù)模轉(zhuǎn)換器器，步進(jìn)電機(jī)機(jī)的工作原理理是建立在被被勵(lì)磁的定子子電磁鐵吸引引可選轉(zhuǎn)的銜銜鐵產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩矩而旋轉(zhuǎn)，即即靠磁鐵引力力作用把電磁磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)機(jī)械角位移ff211。在在非超載的情情

36、況下，電機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)速、停停止的位置只只取決于脈沖沖信號(hào)的頻率率和脈沖數(shù)，而而不受負(fù)載變變化的影響，即即給電機(jī)加一一個(gè)脈沖信號(hào)號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距距角。脈沖的的個(gè)數(shù)決定了了轉(zhuǎn)角的大小小，而脈沖的的頻率決定了了電機(jī)的轉(zhuǎn)速速。這一線性性關(guān)系的存在在，加上步迸迸電機(jī)只有周周期性的誤差差而無(wú)累積誤誤差等特點(diǎn)。使使得在速度、位位置等控制領(lǐng)領(lǐng)域用步進(jìn)電電機(jī)來(lái)控制變變的非常的簡(jiǎn)簡(jiǎn)單。一般步步進(jìn)電機(jī)可分分為二相、三三相、四相和和六相。該模塊以儀表指指針的形式動(dòng)動(dòng)態(tài)地向駕駛駛員提供車輛輛運(yùn)行時(shí)的兩兩個(gè)重要參數(shù)數(shù)：車速和電電機(jī)轉(zhuǎn)速，使使信息的顯示示更加直觀、具具體。因此，該該模塊能否準(zhǔn)準(zhǔn)確穩(wěn)定地工工作關(guān)系到汽汽車

37、儀表盤的的整體性能。本設(shè)計(jì)采用偉力力驅(qū)動(dòng)技術(shù)有有限公司的VVID66-06步進(jìn)電電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片片和汽車儀表表用步進(jìn)電機(jī)機(jī)VID299-05。 VID666-06是是一款專為驅(qū)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)機(jī)而設(shè)計(jì)的CCMOS集成成電路，每個(gè)個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片可可同時(shí)驅(qū)動(dòng)四四路電機(jī)。在在驅(qū)動(dòng)芯片的的頻率控制端端輸入脈沖序序列F(sccx)，輸出出端可以控制制步進(jìn)電機(jī)的的輸出軸以微微步轉(zhuǎn)動(dòng)，每每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)應(yīng)電機(jī)輸出軸軸轉(zhuǎn)動(dòng)1/112度，最大大角速度可達(dá)達(dá)600度/s。該產(chǎn)品品適用于相位位差為60 度的兩相永永磁儀表步進(jìn)進(jìn)電機(jī)。其特特點(diǎn)有：以微微步驅(qū)動(dòng)；簡(jiǎn)簡(jiǎn)單易用，每每個(gè)電機(jī)只需需速度F(sscx)和方方向（CW/CCW）兩兩

38、個(gè)控制端；所有輸入腳腳都有干擾過(guò)過(guò)濾器；款工工作電壓；低低電磁干擾輻輻射。 VVID29-05步進(jìn)電電機(jī)是偉力公公司的VIDD系列步進(jìn)電電機(jī)，其可以以工作于510V的脈脈沖下，最大大消耗電流為為20mA，內(nèi)內(nèi)置減速比1180/1的的齒輪系，輸輸出軸的步距距角最小為1112 度度，最大角速速度為6000度/s，其其一個(gè)整步的的步距角為1180 度，每每一個(gè)整步分分為3個(gè)分步步，其微步的的工作方式將將每一分步再再細(xì)分成四步步走完，即將將電機(jī)每相繞繞組的電流分分為四個(gè)臺(tái)階階投入或切斷斷。每一個(gè)微微步的步距角角為15度，繞繞組的電流波波形為一正弦弦階梯波?？刹捎梅植讲侥Ｊ交蛭⒉讲侥Ｊ津?qū)動(dòng)。它具有如下優(yōu)

39、勢(shì)：精密微步技術(shù)、旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)精確、低功耗、寬工作電壓、動(dòng)靜扭力強(qiáng)勁、降噪抗震性能好和較好的環(huán)境適應(yīng)性。由于其布距角很小，因此可以將數(shù)字信號(hào)很準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)為模擬的顯示輸出，但同時(shí)，微小的脈沖干擾很容易引起儀表指針的抖動(dòng)，因而如何防抖使電機(jī)正常穩(wěn)定地工作，成了此設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)。為此，可以推薦采用兩點(diǎn)技術(shù)： 第一：在信號(hào)的輸輸入端增加了了防抖技術(shù)，并并上22F和0.1F的電容。 第二：在信號(hào)的輸輸出端增加防防抖技術(shù)，在在步進(jìn)電機(jī)的的四個(gè)引腳并并上四個(gè)0.1F 的電容。從而可使信號(hào)的的輸入端和輸輸出端進(jìn)行濾濾波，防止外外部干擾，保保證信號(hào)能準(zhǔn)準(zhǔn)確穩(wěn)定的傳傳輸。該步進(jìn)電機(jī)驅(qū)驅(qū)動(dòng)芯片的應(yīng)應(yīng)用原理圖如如下所示：圖

40、 2.6 VIID66-006的典型應(yīng)應(yīng)用原理圖 由于本設(shè)設(shè)計(jì)中只采用用兩路步進(jìn)電電機(jī)，故只需需選擇其中的的兩個(gè)來(lái)顯示示汽車的車速速和電機(jī)轉(zhuǎn)速速，本設(shè)計(jì)擬擬采用A、CC兩個(gè)端口驅(qū)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)機(jī)。（5） LEDD驅(qū)動(dòng)模塊的的電路設(shè)計(jì) LED因其體體積小、耗電電量低、使用用壽命長(zhǎng)、亮亮度高、熱量量低和環(huán)保等等優(yōu)點(diǎn)，被廣廣泛應(yīng)用于許許多領(lǐng)域。并并聯(lián)LED工工作方式因其其在電源功率率應(yīng)用方面效效率較低，且且其中任何一一個(gè)LED發(fā)發(fā)生故障，都都不會(huì)影響其其他LED的的正常工作，所所以可以獲得得高穩(wěn)定性。本本系統(tǒng)擬采用用8位8段LLED數(shù)碼管管來(lái)顯示汽車車行駛時(shí)的總總里程和臨時(shí)時(shí)里程信息。其其中前五位顯顯

41、示總里程信信息，后三位位顯示臨時(shí)里里程信息。本設(shè)計(jì)采用MAAX72199/72211 LED顯顯示驅(qū)動(dòng)芯片片驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管管進(jìn)行顯示。MMAX72221采用3線線串口傳送數(shù)數(shù)據(jù)，占用資資源少且硬件件簡(jiǎn)單，只需需一個(gè)外部電電阻既可以方方便的調(diào)節(jié)LLED的亮度度（本設(shè)計(jì)采采用固定阻值值電阻）；可可以靈活地選選擇顯示器的的個(gè)數(shù)；用戶戶自己可以根根據(jù)情況，選選擇進(jìn)行譯碼碼顯示或不譯譯碼顯示；內(nèi)內(nèi)含硬件動(dòng)態(tài)態(tài)掃描控制，可可設(shè)置低功耗耗停機(jī)方式。其其工作原理如如下圖所示：SEGA-SEEGG和DPP分別為L(zhǎng)EED七段驅(qū)動(dòng)動(dòng)器線和小數(shù)數(shù)點(diǎn)線，供給給顯示器源電電流；DIGG0-DIGG7為8位數(shù)數(shù)字驅(qū)動(dòng)線，輸輸出

42、位選信號(hào)號(hào)。DIN是是串行數(shù)據(jù)輸輸入端。在CCLK的上升升沿，一位數(shù)數(shù)據(jù)被加載到到內(nèi)部16位位移位寄存器器中，CLKK最高頻率可可達(dá)10MHHZ，在輸入入時(shí)鐘的每個(gè)個(gè)上升沿均有有一位數(shù)據(jù)由由DIN端移移入到內(nèi)部寄寄存器中；LLOAD用來(lái)來(lái)裝載數(shù)據(jù)，在在LOAD的的上升沿，116位串行數(shù)數(shù)據(jù)被鎖存到到數(shù)據(jù)或控制制寄存器中，LLOAD必須須在第16個(gè)個(gè)時(shí)鐘上升沿沿的同時(shí)或之之后，在下一一個(gè)時(shí)鐘上升升沿之前變高高，否則數(shù)據(jù)據(jù)將會(huì)丟失。其其應(yīng)用電路圖圖如下圖所示示： 圖 2.7 MMAX72119/72221的典型應(yīng)應(yīng)用電路 由驅(qū)動(dòng)芯片片MAX72219/72221的應(yīng)用用原理圖，設(shè)設(shè)計(jì)的LEDD驅(qū)動(dòng)

43、電路圖圖如下圖所示示： 圖 2.88 LEDD驅(qū)動(dòng)電路（6）LCD驅(qū)驅(qū)動(dòng)模塊的電電路設(shè)計(jì) LCD 液晶晶顯示器是 Liquiid Cryystal Displlay 的簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱，LCDD 的構(gòu)造是是在兩片平行行的玻璃當(dāng)中中放置液態(tài)的的晶體，兩片片玻璃中間有有許多垂直和和水平的細(xì)小小電線，透過(guò)過(guò)通電與否來(lái)來(lái)控制桿狀水水晶分子改變變方向，將光光線折射出來(lái)來(lái)產(chǎn)生畫面。液液晶是一種介介于固體與液液體之間，具具有規(guī)則性分分子排列的有有機(jī)化合物。在在不同電流電電場(chǎng)作用下，液液晶分子會(huì)做做規(guī)則旋轉(zhuǎn)990度排列，產(chǎn)產(chǎn)生透光度的的差別，如此此在電源ONN/OFF下下產(chǎn)生明暗的的區(qū)別，依此此原理控制每每個(gè)像素，便便

44、可構(gòu)成所需需圖像。液晶晶因其低壓微微功耗、顯示示的信息量大大、為被動(dòng)顯顯示型、易于于彩色化等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，而被廣廣泛應(yīng)用作一一種顯示工具具。本設(shè)計(jì)中，利用用液晶主要來(lái)來(lái)顯示電機(jī)電電流、蓄電池池電壓、電流流和荷電狀態(tài)態(tài)信息。由于于顯示的信息息量較少，故故采用較小的的LCD點(diǎn)陣陣式顯示屏（如如要顯示其他他的信息，可可適當(dāng)增加點(diǎn)點(diǎn)陣式LCDD的行、列數(shù)數(shù)）。綜合考慮，本設(shè)設(shè)計(jì)擬采用HHT16211B LCDD驅(qū)動(dòng)器和相相應(yīng)的LCDD顯示屏。HHT16211B是32xx 4點(diǎn)、內(nèi)內(nèi)存映像和多多功能的LCCD驅(qū)動(dòng)器。HHT16211B內(nèi)嵌2556KHzRRC振蕩器、可可外接32KKHz晶片和和256KHHz頻

45、率源輸輸入，內(nèi)嵌時(shí)時(shí)基發(fā)生器和和看門狗定時(shí)時(shí)器、節(jié)電命命令下可降低低功耗。同時(shí)時(shí)，HT16621B的軟軟件配置特性性、可以配置置成1/2或或1/3的LLCD驅(qū)動(dòng)器器偏壓和2、33、和4個(gè)公公共端口，這這使它適用于于多種LCDD應(yīng)用場(chǎng)合，包包括LCD模模塊和顯示子子系統(tǒng)。HTT1621BB的內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)和引腳圖如如下圖所示： 圖 2.9 HT11621B的的方框圖微處理器與HTT1621BB驅(qū)動(dòng)芯片之之間采用SPPI串行通信信技術(shù)，利用用串行接口技技術(shù)簡(jiǎn)化了模模塊和微處理理器間的布線線，大大提高高了模塊和儀儀表系統(tǒng)的線線束和數(shù)據(jù)傳傳輸?shù)目煽啃孕?，同時(shí)降低低了成本。此此方案，對(duì)于于液晶生產(chǎn)廠廠家的設(shè)

46、計(jì)和和工藝有一定定的促進(jìn)。由由于采用接口口技術(shù)，使得得汽車組合儀儀表使用液晶晶面板顯示的的技術(shù)方案，克克服了汽車儀儀表運(yùn)用液晶晶驅(qū)動(dòng)技術(shù)中中遇到的布線線困難、可靠靠性低和壽命命低等一系列列缺陷。串行行通信技術(shù)（SSPI）的合合理應(yīng)用可以以降低部件（整整車）線束復(fù)復(fù)雜度，提高高可靠性和工工藝性。由于于采用了模塊塊化技術(shù)、串串行接口等技技術(shù)和工藝，液液晶模塊的綜綜合技術(shù)優(yōu)勢(shì)勢(shì)非常明顯，可可作為高檔的的配置方案在在汽車行業(yè)內(nèi)內(nèi)得到一定程程度的應(yīng)用。本本設(shè)計(jì)該模塊塊的電路圖如如下所示： 圖 2.110 LLCD驅(qū)動(dòng)顯顯示電路（7） CANN通信模塊的的電路設(shè)計(jì) CANCControoller Area

47、 Netwoork 是20 世世紀(jì)BOSCCH 公司開開發(fā)的解決現(xiàn)現(xiàn)代汽車眾多多的控制單元元、測(cè)試儀器器之間的實(shí)時(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換而而開發(fā)的一種種串行數(shù)據(jù)通通訊協(xié)議，是是一種支持分分布、實(shí)時(shí)控控制的串行通通信總線網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，其基礎(chǔ)是是無(wú)破壞性仲仲裁機(jī)制，使使得總線能以以最高優(yōu)先權(quán)權(quán)訪問(wèn)報(bào)文而而沒(méi)有任何延延時(shí)。其最大大傳輸速率可可以達(dá)到lMMbps(440m)。由由于CAN 總線卓越的的特性、極高高的可靠性和和獨(dú)特的設(shè)計(jì)計(jì)，適合工業(yè)業(yè)設(shè)備內(nèi)的模模塊間數(shù)據(jù)互互連。因此在在機(jī)器人內(nèi)部部各模塊（通通信模塊、主主控制模塊、運(yùn)運(yùn)動(dòng)控制模塊塊、導(dǎo)航模塊塊、環(huán)境監(jiān)測(cè)測(cè)模塊等）之之間設(shè)計(jì)采用用CAN 總總線通信。CAN屬

48、于總線線形式串行通通信網(wǎng)絡(luò)，采采用了許多新新技術(shù)及獨(dú)特特的設(shè)計(jì)。CCAN總線的數(shù)據(jù)通信信具有高穩(wěn)定定性、高靈活活性、高可靠靠性的特點(diǎn)。一一個(gè)由CANN總線構(gòu)成的的單一網(wǎng)絡(luò)中中，理論上可可以掛無(wú)數(shù)個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)。實(shí)際際應(yīng)用中，節(jié)節(jié)點(diǎn)數(shù)目受網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)硬件的電電器特性所限限制。CAN 總線有有很多特性： 采用了了雙線差分信信號(hào)。通信協(xié)協(xié)議本身對(duì)節(jié)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量沒(méi)沒(méi)有限制，而而且總線上節(jié)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量可可以動(dòng)態(tài)改變變。 廣播發(fā)發(fā)送報(bào)文的形形式，即報(bào)文文可以被所有有的節(jié)點(diǎn)同時(shí)時(shí)接收。 多主站站結(jié)構(gòu)，各節(jié)節(jié)點(diǎn)平等，優(yōu)優(yōu)先權(quán)由報(bào)文文ID 所決定定。 每個(gè)報(bào)報(bào)文的內(nèi)容通通過(guò)標(biāo)識(shí)符，標(biāo)標(biāo)識(shí)符在網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中是唯一的的。 具有一一套復(fù)雜

49、的錯(cuò)錯(cuò)誤檢測(cè)與錯(cuò)錯(cuò)誤處理機(jī)制制，如CRCC檢測(cè)、接口口的抗電磁干干擾、錯(cuò)誤報(bào)報(bào)文的自動(dòng)重重發(fā)、臨時(shí)錯(cuò)錯(cuò)誤的恢復(fù)以以及永久錯(cuò)誤誤的關(guān)閉。 采用了了雙絞線作為為總線介質(zhì)，傳傳輸速率可達(dá)達(dá)1Mbpss,總線長(zhǎng)度度=40 米。 采用了了NRZ 與位位填充的位編編碼方式，減減小了報(bào)文的的誤碼率。系統(tǒng)內(nèi) CANN 總線結(jié)構(gòu)構(gòu)拓?fù)鋱D： 圖 22.11 CAN總線線結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D圖 對(duì)于本設(shè)計(jì)計(jì)，由于所選選取的微處理理器MC9SS12DG1128內(nèi)部集集成了3個(gè)CCAN模塊，符符合CAN22.0A/BB協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，故故外圍只需連連接CAN收收發(fā)器即可。本本設(shè)計(jì)擬采用用高速CANN收發(fā)器MCCP25511.MCP22

50、551是一一個(gè)可容錯(cuò)的的高速CANN器件，可作作為CAN協(xié)協(xié)議控制器和和物理總線接接口。MCPP2551可可為CAN協(xié)協(xié)議控制器提提供差分收發(fā)發(fā)能力，它完完全符合ISSO-118898標(biāo)準(zhǔn)，包包括能滿足224V電壓要要求。它的工工作速率高達(dá)達(dá)1 Mbpps.它還具具有上電復(fù)位位和電壓事件件欠壓保護(hù)、自自動(dòng)檢測(cè)TXXD輸入端的的接地錯(cuò)誤功功能，可連接接的節(jié)點(diǎn)數(shù)高高達(dá)112個(gè)個(gè)，未上電的的節(jié)點(diǎn)和欠壓壓保護(hù)不會(huì)影影響CAN總總線，采用差差分總線、具具有很強(qiáng)的抗抗噪特性。其其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框框圖和測(cè)試電電路如下所示示：圖 2.122 MMCP25551的內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)框圖圖 2.13 MCPP2551的的測(cè)試電

51、路 由MC9S112DG1228和MCPP2551的的結(jié)構(gòu)和電氣氣特性可知，CCAN通信模模塊的電路圖圖可按照下圖圖所示進(jìn)行設(shè)設(shè)計(jì)： 圖 22.14 CAN通信信模塊的電路路（8）故障診斷斷電路的設(shè)計(jì)計(jì) 隨著電子技術(shù)術(shù)的發(fā)展，大大量電控單元元在車輛上使使用，這一方方面使得汽車車的使用性能能有所提高，另另一方面也使使得檢測(cè)和維維護(hù)越來(lái)越復(fù)復(fù)雜。若不能能及時(shí)有效的的檢測(cè)出汽車車上的故障，汽汽車的性能將將會(huì)惡化，使使用壽命將會(huì)會(huì)降低，同時(shí)時(shí)對(duì)行駛的安安全性和舒適適性帶來(lái)一定定的影響。車車輛故障診斷斷就是順應(yīng)這這種形式的要要求出現(xiàn)的，診診斷設(shè)備一般般通過(guò)專用診診斷接口與車車輛總線進(jìn)行行數(shù)據(jù)交換。診診斷

52、設(shè)備由第第三方開發(fā)，并并符合SAEE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，診診斷口主要完完成診斷設(shè)備備與車輛ECCU通訊信號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)換。由于于車輛使用環(huán)環(huán)境的特殊性性，通常ECCU的標(biāo)準(zhǔn)串串行通訊口不不能滿足使用用要求。為此此，本設(shè)計(jì)擬擬在電控ECCU的基礎(chǔ)上上，在電控系系統(tǒng)診斷平臺(tái)臺(tái)上，對(duì)汽車車進(jìn)行故障診診斷。根據(jù)SSAE規(guī)定的的OBD標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，車輛行業(yè)業(yè)使用K、LL線制進(jìn)行診診斷或標(biāo)定。通通過(guò)K線對(duì)某某個(gè)控制單元元進(jìn)行查詢，通通過(guò)K線、測(cè)測(cè)試儀和控制制單元可進(jìn)行行數(shù)據(jù)交換，即即通過(guò)K線數(shù)數(shù)據(jù)被雙向傳傳送。最近生生產(chǎn)的車上都都裝有K線。而而L線則是用用來(lái)對(duì)控制單單元進(jìn)行查詢?cè)兊膶?dǎo)線，此此線在目前生生產(chǎn)的車輛中中已不存在。同同

53、時(shí)，由于串串口的普及，KK線實(shí)現(xiàn)起來(lái)來(lái)更容易。而而邏輯電平的的改變，只需需要轉(zhuǎn)換電路路。因此，本本系統(tǒng)采用KK線的通信方方式。由于KK線只是一根根線，PC機(jī)機(jī)與控制單元元都要向?qū)Ψ椒桨l(fā)出信息，故故為半雙工串串行通訊。K線通訊主要有有以下特點(diǎn)：1）工作電壓范范圍8 V18 V;2）使用環(huán)境溫溫度為- 440 125 ;3）與單片機(jī)CCMOS 電電平無(wú)縫連接接;4）具有對(duì)地線線短路保護(hù);5）最大傳輸速速率超過(guò)500 K;6）支持大電流流;7）抗8. 00 kV 靜靜電保護(hù);8）工作時(shí)電源源電壓無(wú)電流流輸出。9）雙方采用半半雙工異步串串行通訊為了保證準(zhǔn)確、可可靠數(shù)據(jù)通信信，ECU和和K線必須都都有正

54、確的電電平，由于KK線電平和常常用的串口電電平不一致。因因此，必須設(shè)設(shè)計(jì)專門的KK線接口電路路，以滿足車車輛K線診斷斷的要求，常常用的MC333290與與MCU的接接口電路如下下圖所示： 圖圖 2.155 電控控單元與K線線接口電路一般情況下，采采用上圖MCC332900接口芯片對(duì)對(duì)汽車進(jìn)行進(jìn)進(jìn)行故障診斷斷。本設(shè)計(jì)借借鑒了MC333290的的接口電路，采采用TLE66258接口口芯片對(duì)汽車車進(jìn)行故障診診斷。單線收收發(fā)器TLEE6258在在協(xié)議控制器器和物理總線線之間起到接接口的作用，它它特別適合在在汽車LINN系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)動(dòng)總線，而且且它可以被用用在標(biāo)準(zhǔn)的IISO91441系統(tǒng)當(dāng)中中。TlE62

55、588提供一種等等待模式，它它可以降低電電流消耗；一一個(gè)由總線信信息所引起的的喚醒狀態(tài)將將使RxD引引腳輸出低電電平，直到設(shè)設(shè)備轉(zhuǎn)換到正正常工作模式式。TLE66258-22是專門為承承受汽車使用用時(shí)的惡劣條條件而設(shè)計(jì)的的。它具有以以下特點(diǎn)：1）單線收發(fā)器器，適用于LLIN協(xié)議；2）與LIN協(xié)協(xié)議1.2,1.3和22.0兼容；3）與ISO99141功能能相兼容；4）數(shù)據(jù)傳送速速率可以達(dá)到到20K；5）在等待模式式下，有很低低的電流消耗耗；6）來(lái)自總線的的喚醒功能；7）對(duì)地和電源源的短路保護(hù)護(hù)；8）過(guò)溫保護(hù)功功能。其進(jìn)行故障診斷斷的原理圖如如圖2.166所示： 圖 22.16 故障診斷斷原理電路

56、由上述可得，故故障診斷電路路如下所示： 圖 2.17 故障診斷電電路4 系統(tǒng)的軟件件設(shè)計(jì)（1） 軟件開開發(fā)工具介紹紹本設(shè)計(jì)采用的是是Freesscale公公司的CoddeWarrrior軟件件，CodeeWarriior Deeveloppment Studiio（開發(fā)工工作室）是完完整的用于編編程應(yīng)用中硬硬件brinng-up的的集成開發(fā)環(huán)環(huán)境。 采用用CodeWWarrioor IDEE，開發(fā)人員員可以得益于于采用各種處處理器和平臺(tái)臺(tái)（從Mottorolaa到TI到IIntel）間間的通用功能能性。CoddeWarrrior包括括構(gòu)建平臺(tái)和和應(yīng)用所必需需的所有主要要工具 - IDE、編編譯

57、器、調(diào)試試器、編輯器器、鏈接器、匯匯編程序等，滿滿足大多數(shù)嵌嵌入式開發(fā)項(xiàng)項(xiàng)目的工具需需要。另外，CCodeWaarriorr IDE支支持開發(fā)人員員插入他們所所喜愛(ài)的工具具。它是一個(gè)個(gè)單一的開發(fā)發(fā)環(huán)境，在每每一個(gè)所支持持的平臺(tái)上，性性能及使用均均是相同的。在CodeWaarriorr IDE開開發(fā)平臺(tái)下進(jìn)進(jìn)行微處理器器的選型和相相關(guān)接口的定定義（本設(shè)計(jì)計(jì)采用HCSS12系列CCPU），經(jīng)經(jīng)過(guò)編譯和鏈鏈接后，即可可生成項(xiàng)目文文件，從而進(jìn)進(jìn)行軟件程序序的編寫，最最終生成可執(zhí)執(zhí)行文件。然然后使用BDDM和P&EE來(lái)下載程序序，把編譯好好的程序下載載到單片機(jī)里里調(diào)試運(yùn)行，檢檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果果并進(jìn)行論證證。

58、（2） 系統(tǒng)軟軟件的總體設(shè)設(shè)計(jì)思路系統(tǒng)程序有主程程序和子程序序。主程序顯顯示整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)的算法流程程；子程序負(fù)負(fù)責(zé)各個(gè)功能能模塊的顯示示和驅(qū)動(dòng)。程程序的設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)按照軟件工工程的相關(guān)規(guī)規(guī)則和步驟來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，采采用結(jié)構(gòu)化、模模塊化的程序序設(shè)計(jì)方法，對(duì)對(duì)整體功能進(jìn)進(jìn)行劃分，確確定主從程序序的模塊組成成以及這些模模塊之間的聯(lián)聯(lián)系，明確各各個(gè)模塊的功功能、處理過(guò)過(guò)程和數(shù)據(jù)流流等。本設(shè)計(jì)中軟件部部分的應(yīng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的主要功能能有：車速、電電機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖沖信號(hào)的采集集，駕駛踏板板、制動(dòng)踏板板位置和背光光調(diào)節(jié)等模擬擬信號(hào)的采集集，檔位、電電機(jī)故障、門門開報(bào)警等開開關(guān)信號(hào)的采采集和處理，步步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)，LED的的驅(qū)動(dòng)顯

59、示和和LCD的驅(qū)驅(qū)動(dòng)顯示等。所所用到的單片片機(jī)模塊有：A/D轉(zhuǎn)換換模塊、ECCT模塊、PPWM模塊、模塊、定定時(shí)器/計(jì)數(shù)數(shù)器模塊、SSPI模塊和和通信信模塊等。微處理器的相關(guān)關(guān)模塊和引腳腳在主程序文文件生成時(shí)，就就已經(jīng)由軟件件初始化了，包包含在 PEE_low_levell_initt()；中，因因此只需要將將微處理器和和一些外圍驅(qū)驅(qū)動(dòng)芯片的初初始化放在mmain函數(shù)數(shù)的for循循環(huán)之前進(jìn)行行。對(duì)各驅(qū)動(dòng)動(dòng)芯片的子程程序，如里程程信息的讀取取、發(fā)送和顯顯示；SPII發(fā)送臨時(shí)里里程信息和LLCD顯示信信息；SCII查詢、收發(fā)發(fā)汽車的故障障信息；A/D轉(zhuǎn)換，輸輸入輸出口的的控制；總里里程信息的FFl

60、ash擦擦寫程序；車車速信息的捕捕獲、步進(jìn)電電機(jī)的步進(jìn)的的脈沖計(jì)數(shù)、CCAN通信的的定時(shí)發(fā)送以以及掉電時(shí)總總里程信息及及時(shí)存儲(chǔ)，則則采用中斷處處理程序來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)，分別在在相應(yīng)的中斷斷服務(wù)程序中中完成。 （3）主程序序的設(shè)計(jì) 主程序中我我們主要完成成的功能:對(duì)對(duì)單片機(jī)和外外圍驅(qū)動(dòng)芯片片的初始化，總總里程的讀取取、發(fā)送、顯顯示和存儲(chǔ)，AA/D轉(zhuǎn)換，輸輸入口信息的的采集和輸出出口的控制，SSCI查詢收收發(fā)汽車故障障信息，SPPI發(fā)送相應(yīng)應(yīng)的臨時(shí)里程程信息和LCCD所要顯示示的信息等操操作。 微處理器的的初始化包括括基本初始化化（這在本設(shè)設(shè)計(jì)軟件生成成主程序時(shí)已已經(jīng)完成，如如定時(shí)器/計(jì)計(jì)數(shù)器、SCCI、