汽车数字仪表总成的研究开发

论文摘要

汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要窗口和界面,对汽车的安全与经济行驶起着重要的作用。随着计算机技术和微电子技术的发展,越来越多的新技术在汽车制造业得到了广泛应用。步进电机式汽车数字组合仪表是通过单片机控制微型步进电机,带动指针转动来显示和记录汽车行驶过程中的相关信息。与传统的动磁式和动圈式机芯汽车仪表相比,它具有体积小、重量轻、指示准确、可靠性高、抗干扰性强等优点,己成为当今世界汽车仪表的发展趋势。本论文介绍了汽车行驶过程中主要参数的测量原理,建立了相关数学模型。针对我国目前汽车仪表的发展现状,寻求一种低成本、高可靠性、采用以微处理器为核心的智能数字式汽车组合仪表解决方案,该方案不仅能很好地克服了机械式仪表无法回避的缺点,而且具有外形美观、结构简洁、设计自由度高、体积小、实时性好、反应灵敏、精度高、显示清晰直观、信息量大、功能扩展方便等优点。本论文在对步进电机的工作原理、控制要求以及MC68HC908LJ12单片机接口和控制技术进行分析的基础上,结合数字组合仪表对车速、转速、水温、燃油等汽车信息的显示需求,分析了数字组合仪表系统设计中的重点、难点、关键问题,给出了相应的技术解决方案,设计并实现了基于MC68HC908LJ12单片机的步进电机式汽车数字组合仪表系统。该仪表总成拥有步进电机、LCD, LED等多种显示方式,可对车速、行驶里程、发动机转速、冷却水温度、剩余燃油量、等多个参数进行实时测量和显示。同时系统还预留了总够的开关量引脚和步进电机模块引脚,以增强该仪表的通用性及扩展性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 绪论
• 1.1 汽车仪表的基本情况
• 1.2 课题研究的主要内容
• 第二章 数学模型的建立
• 2.1 测量对象的性质
• 2.2 频率信号测量原理
• 2.2.1 频率法
• 2.2.2 周期法
• 2.2.3 混合测频法
• 2.2.4 频压转换法
• 2.2.5 关于本课题的测频方法选择
• 2.2.6 车速信号的计算方法
• 2.2.7 转速信号的计算方法
• 2.2.8 行驶里程计算方法
• 2.3 模拟信号测量原理
• 2.3.1 电压信号的测量原理
• 2.3.2 本系统的A/D转换过程
• 2.3.3 燃油量的计算方法
• 2.3.4 冷却液温度的计算方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统设计方案
• 3.1 系统的功能与要求
• 3.2 系统组成
• 3.2.1 步进电机模块
• 3.2.2 车载输入信号模块
• 3.2.3 CPU模块
• 3.2.4 电源模块
• 3.2.5 开关量模块
• 3.3 系统抗干扰设计
• 3.3.1 系统的干扰分析与抗干扰设计的原则
• 3.3.2 硬件抗干扰设计
• 3.3.3 软件抗干扰设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 CPU模块功能的实现
• 4.1.1 系统设置
• 4.1.2 输入数据的采集转换
• 4.1.3 驱动LCD，显示里程时间
• 4.1.4 按键处理
• 4.1.5 通信功能的实现
• 4.1.6 电源监控电路
• 4.2 信号的采集与处理的实现
• 4.2.1 车速和转速信号的采集与转换
• 4.2.2 水温和和燃油信号的转换
• 4.3 步进电机驱动模块的实现
• 4.4 电源的设计
• 4.5 开关量电路设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 系统软件模块划分
• 5.2 编程语言的选择
• 5.3 初始化模块
• 5.4 主程序设计
• 5.5 频率信号检测及计算程序设计
• 5.6 里程程序设计
• 5.7 模拟信号检测及计算程序设计
• 5.8 步进电机程序设计
• 5.8.1 采样频率的选定
• 5.8.2 表头驱动子程序设计
• 5.9 SCI通讯程序设计
• 5.10 系统功能测试
• 5.11 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录：攻读学位期间发表的学术论文与参与的科研项目
• 致谢