汽車儀表是司機(jī)與汽車之間進(jìn)行信息交流的窗口和界面，對于提高汽車儀表使用壽命，安全和經(jīng)濟(jì)行駛有著積極而重要的作用。本設(shè)計(jì)采用LPC2292嵌入式控制器[1]作為儀表的控制核心，汽車原有傳感器無需更換，傳感器的輸出信號通過信號調(diào)理電路后送入MCU，經(jīng)MCU處理后的信號通過LCD顯示器顯示出來。實(shí)時(shí)顯示車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油位、總里程、子里程等車況參數(shù)，并對信息進(jìn)行復(fù)雜處理從而為司機(jī)提供平均車速、經(jīng)濟(jì)油耗、剩余油量能跑里程數(shù)等有用信息，同時(shí)，還能對瞬時(shí)行車信息進(jìn)行記錄存儲，實(shí)現(xiàn)“黑匣子”功能;對異常情況實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警提示，且為今后功能擴(kuò)展預(yù)留通訊接口。與傳統(tǒng)汽車儀表相比，該儀表具有功能豐富、可靠性高、精度高、可視性好、通用性強(qiáng)、且有存儲功能、無機(jī)械磨損、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
隨著汽車電子的網(wǎng)絡(luò)化，CAN總線技術(shù)在汽車領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，因此，CAN總線、嵌入式就成為汽車儀表未來發(fā)展的必然趨勢。
1 汽車儀表的基本結(jié)構(gòu)和功能
汽車智能儀表采集車輛的各種狀態(tài)信息，這些信息包括車速，總、分里程，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，前后橋氣壓，水溫，油量，及油壓力，電瓶電壓，室內(nèi)、室外溫度等。其中一部分信息(車速、轉(zhuǎn)速、氣壓)經(jīng)過處理后送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊來驅(qū)動(dòng)指針，這些信息的變化較其它信息要快且與車輛行使安全密切相關(guān)，用指針顯示既直觀、醒目又符合人的視覺習(xí)慣。所以，汽車上較常用的有四種指示儀表，即車速里程表、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表、氣壓表等。分別顯示汽車行駛速度、單里程和總里程數(shù)、汽車行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度及前后橋氣壓等。另一些變化較慢的信息(電瓶電壓、油量等)通過數(shù)據(jù)處理及液晶控制模塊在液晶屏上顯示。
汽車智能儀表由傳感器、信號調(diào)理電路、微控制器、鍵盤輸入模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、語音報(bào)警電路、LCD顯示器等部分構(gòu)成。
圖1 汽車智能儀表結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)采用的微控制器為PHILIPS公司的LPC2292芯片。LPC2292是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器。128KB片內(nèi)Flash程序存儲器;外部8、16或32位總線;4路10位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間低至2.44us;2個(gè)互連的CAN總線接口;2個(gè)32位定時(shí)器(帶4路捕獲和4路比較通道)、PWM單元(6路輸出)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和看門狗;多個(gè)串口接口，包括2個(gè)16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UART、高速I2C接口(400Hkz)和2個(gè)SPI接口;通過片內(nèi)PLL可實(shí)現(xiàn)最大為60MHz的CPU操作頻率。
其中：車速傳感器及調(diào)理電路模塊[3]包括光電式車速傳感器和車速測量通道的信號調(diào)理電阻。車速傳感器將對應(yīng)于0～200公里/小時(shí)的車速轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率范圍為0～136.3Hz的脈沖信號;轉(zhuǎn)速傳感器及調(diào)理電路模塊包括脈沖信號式轉(zhuǎn)速傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測量通道的信號調(diào)理電路，轉(zhuǎn)速傳感器將對應(yīng)于0～8000轉(zhuǎn)/分鐘的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變換成0～260Hz的頻率信號;由于車速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輸出的脈沖頻率信號，所以與之相對應(yīng)的信號調(diào)理電路的作用是對傳感器的輸出信號進(jìn)行整形、嵌位/限幅，以滿足MCU對輸入信號的要求。溫度傳感器采用熱敏電阻式溫度傳感器，用于測量汽車?yán)鋮s水的溫度，該傳感器將水溫的變化變換成電阻、電壓的變化;液位傳感器采用浮子-可變電阻式液位傳感器，將油位的變化變換成電阻、電壓的變化;水溫和油量傳感器輸出的是模擬信號，其對應(yīng)的信號調(diào)理電路為電阻傳輸網(wǎng)絡(luò)，將傳感器的輸出信號送到LPC2292自帶的A/D輸入端。E2PROM選用93LC46B三線串行電擦除可編程只讀存儲器，其容量為1K×16位，擦除周期為1M次，顯示速度為2ms，數(shù)據(jù)保持時(shí)間可達(dá)40年，在儀表中用于保存子里程、總里程數(shù)據(jù)以及當(dāng)前車況，并保證掉電時(shí)數(shù)據(jù)不會消失，起到汽車“黑匣子”作用。
步進(jìn)電機(jī)模塊驅(qū)動(dòng)控制車速表、轉(zhuǎn)速表、前橋氣壓表及后橋氣壓表。
語音模塊主要用來存儲所有報(bào)警語言，驅(qū)動(dòng)報(bào)警喇叭，當(dāng)車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫和油量等參數(shù)超限時(shí)，起語言提示報(bào)警作用。
鍵盤模塊用于人機(jī)交互，接收輸入來改變儀表的運(yùn)行參數(shù)、儀表的日期時(shí)間設(shè)置、中英文語言切換、分里程清零及顯示屏的切換。
