车用数字仪表的设计开题报告.doc

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1、理工学院毕业设计开题报告题 目： 车用数字仪表的设计 学生姓名： 李佳岐 学 号： 11L0851047 专 业： 自动化 指导教师： 王志宏（讲师） 2015 年 3月 20 日1文献综述 1.1 本课题的意义本文介绍的是以AT89C51为核心，运用数模转换模块、波形发生器等外围器件实现LED数码管显示速度、温度、油量、里程的课程设计。1该仪表系统具有显示直观、使用方便可靠等优点，代表了车用仪表的最新发展趋势，具有现实意义。在这个汽车电控化的时代，对仪表来说自然也有了更高的要求。传统仪表一般是机电式模拟仪表，只能给驾驶员提供汽车运行中必要而又少量的数据信息，已远远不能满足现代汽车新技术、高速

2、度的要求。随着现代电子技术的发展，多功能高精度、高灵敏度、读数直观的电子数字显示及图像显示的仪表不断在汽车上应用。安全性不论何时都是汽车最关键的指标，而对于仪表来说，通过新功能的开发与应用对于驾驶安全来说有着很大的帮助与提升。仪表板将能够向司机提供辅助屏幕，尤其是用于显示多媒体内容，集成到仪表板中的数字技术和LCD显示器，将提供合适的、容易配置的解决方案来满足汽车用户需求。由于汽车排放、节能、安全和舒适性等使用性能不断提高，使得汽车电子控制程度也越来越高。2汽车电子控制装置必须迅速、准确地处理各种信息，并通过电子仪表显示出来，使驾驶员通过视觉与听觉获取道路和交通状况等车外信息的同时，也可获得汽

3、车本身的有关信息，以便做出可行的判断，正确驾驶汽车。因此，仪表便是驾驶员通过视觉了解汽车状态的必备部件之一。3目前，汽车仪表正向“综合信息系统”的方向发展，其功能将不局限于现在的车速、里程、发动机转速、油量、水温、方向灯指示，还可能增添一些功能，比如带ECU的智能化汽车仪表，能指示安全系统运行状态，如轮胎气压、制动装置、安全气囊等，这对汽车仪表技术提出了更高要求。4现代汽车正逐步采用ABS、ASR、安全气囊、发动机电控喷射技术等，各种信息数据的处理正在不断增加，对所需各项行驶信息的精度和信息种类也提出了更高要求，这就需要开发与汽车仪表同步匹配的、以各种新型材料制成的高技术、高精度和高灵敏度传感

4、器，并实现传感器与汽车仪表同时规模经济生产和产品配套系列化。5目前汽车仪表有两种技术，一是传统的模拟显示，目前在中国市场上应用份额还较大，但大多数用在前期引进的车型或货车、微型车上等；二是数字式仪表，数字式仪表采用步进电机结构形式，所有传感器的模拟或数字信号全部转化成驱动步进电机的数字信号，由中央处理器CPU处理完后，将驱动信号输送到各自的步进电机式指示仪表并使之工作，这种用全数字技术驱动的指示仪表精度高、统一机芯结构成本低。6随着微电子技术的飞速发展和集成技术的日趋成熟以及芯片制造的产业化，为用单片机技术设计、制造的汽车仪表克服技术瓶颈和成本障碍创造了条件。由于单片机具有高可靠性、高控制性能

5、和高速运行速度，并能很好地解决仪表中的误差修正和线性化处理等难题，同时便于实现数字信号与模拟信号间的转换，有利于对数据进行计算、控制和存贮，易于与仪 表 模 块 化 和 模 拟 指 示 驱 动 相 匹 配，而且以在航空仪表及其它专用仪表上得到应用；7因此，用单片机技术设计、制造汽车仪表正成为为世界上各先进汽车仪表制造厂家竞相发展的、最具潜力和优势的升级换代产品。基于单片机数字仪表高精度和高可靠性实现汽车仪表的电子化，可为汽车驾驶员提供高精度的数据信息；同时由于没有机械仪表中的那些机械传动部分，从而减少了故障的发生率，大大高了可靠性。 1.2 国内外发展状况纵观汽车仪表的发展历程，按汽车仪表在工

6、作原理上取得的重大技术创新来分，可以划分为4个阶段，目前汽车仪表正在经历由第3代向第4代转型时期。现在看来，十字交叉动磁式仪表肯定是第3代汽车仪表发展的尽头，必将让位于第4代汽车数字仪表。严格地说，第4代汽车数字仪表从其应用的技术手段上看，还是电子技术范畴，但信号处理方式己从模拟变成数字。8虽然该仪表的工作方式是全数字式，并且技术水平和仪表的性能也远远超过了第3代汽车仪表，目前我国的汽车仪表与国外发达国家相比，技术水平有相当大的差距，主要表现在产品技术水平低、造型.9设计单调，产品耐久性和可靠性差，数字化程度低，传统的模拟显示在中国市场上应用份额还较大，但国内汽车仪表界一致看好汽车数字仪表。1

7、01.3发展趋势未来汽车仪表发展趋势就是充分应用光技术和机、电一体化技术，并突出现代信息技术和网络技术的应用，其功能将极大拓宽，指示形式将演变成计算机终端显示器。随着显示器件，如液晶显示器件的性能，特别是工作温度范围的拓宽，在价格进一步降低的前提下，汽车仪表的功能将被极大地拓宽，形式将发生根本改变，外观上就是一个高清晰度的计算机显示器。11随着汽车电子的发展，数字式车用仪表已经开始广泛的投入使用。全数字式汽车仪表，尤其是步进电动机式汽车仪表显示装置，是当今和未来一段时间汽车仪表显示装置的主导技术，有着十分广阔的市场前景。12所以，本课题提出并设计了基于单片机的车用数字仪表。本课题的完成有相当重

8、要的价值。 参考文献1 张武，顾凯.基于51单片机的车用数字仪表设计以现实J.今日电子，2006（5）：32 - 35. 2 连学东,邹晓菲.基于AT89C51的车用数字仪表的设计J.科协论坛(下半月),2013,(第11期). 3 薛小玲，刘志群.巧用单片机实现液晶的动态显示.闽江学院学报J.微计算机信息，2006（8）：63 -65. 4 赵娜，赵刚，于珍珠.基于51单片机的温度测量系统J.微计算机信息，2006（8）:63-65. 5 欧伟明.液晶显示模块TC1602A与单片机的接口技术J.国外电子元器件，2003（3）：63-65. 6 鲍满腔.基于单片机的车用数字仪表的设计与实现J.

9、科技信息,2009,(第6期).7 刘小明，柴苍修,黄静.数字化车速里程表的设计J.武汉理工大学报 1999（14）：48 - 50. 8 雷跃.车用智能数字仪表系统的设计J.电子测试,2007,(第7期). 9 顾雨.车用电子显示装置及数字仪表技术与现状J.汽车实用技术,2011,(第3期).10 王安敏,刘国建.基于单片机的车用仪表的设计与实现J.微计算机信息杂志,2007,(第17期). 11 C. Villiam, Follmer. Electronic Speed Control. Advanced Development. IEEE Paper7893:36-52 12 XI Y

10、B.GU J.HE summarization for technology of networked measurementJ Chinese Journal of Scientifi c Instrument,2002(S3):212216. 13 ZHANGS Y X. Single microcomputer principle application and interface technologyM.Beijing: National Defence Industry Press,1993. 14 ZHOU W,KENZO WATANABE. Technology developm

11、ent of instrumentation and measurement a broad in recent yearsJ.Chinese Journal of Scientific Instrument,2005(7):765-770. 15 National Semiconductor Corp.LM1117/LM1117I 800mA Low-Dropout Linear RegulatorEB/OL.2002. 2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径2.1 课题要解决的问题及要实现的功能方案一是CAN总线式全数字仪表系统。系统分为CAN通信模块、数据处理模块、数据显示模

12、块等几个部分。主要优点体现在：具有高位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误；大大减少了车身布线，并且具有反应快，可靠度高的特性；有利于更好地消除行车中的安全隐患；增大了仪表显示的信息量，还便于扩充其他功能，满足了汽车电子技术迅速发展的需求。 方案二是单片机式数字仪表系统。其主要组成也包含以下几个部分：信息检测模块，数据处理模块，LCD显示模块等。主要优点体现在：指示精度远远高于现行国家标准；重复性好，分度均匀；响应速度快、无抖动；产品品质的稳定性和可靠性有根本保证；适用范围广，基本上能满足所有车型。 经分析，由于本设计面向的是大众化的传统汽车，成本成为器件选用的最重要标准。尽管方

13、案一具备许多方案二没有的特点，但是由于其技术还不十分成熟以及存在的技术瓶颈。还有其昂贵的价格，使其仅在一些中高档轿车得到应用。而单片机控制的车用数字仪表其卓越的性能价格比已引起我国车用仪表界的广泛关注。具有集成度高、功能强、体积小、速度快、存储量大、指令丰富、抗干扰性强、通用性好、推广范围大、指示准确、易于匹配等特点，完全可以代替传统汽车仪表。基于此，本系统中采用方案二作为本系统的最终总体设计方案。 2.2 拟采用的研究手段及途径本设计阐述采用单片机为控制器件，以温度传感器，速度传感器，储存器，LCD等主要外围元件的车用数字仪表的开发。主要由五个部分组成，即CPU主控制模块，温度采集模块，速度

14、采集模块，储存器模块以及LCD显示模块。作为车用仪表，其主要解决的问题是向用户提供数字显示的车速(KM/h)、里程()、车内温度()等信息。 控制模块（AT89C51） 温度检测器 (DS18B20) LCD显示模块 速度感应器 (TC1602A)(A44E) 储存器(AT24C02) 图1 作为车用仪表，其基本功能即为向用户提供车速 里程车内温度等信息 从技术上说，其工作流程应为：系统启动时，单片机软件初始化，从0000H开始执行程序，开中断，单片机按工作周期输入霍尔传感器温度传感器信号并进行处理，计算出行驶实时车速行驶里程，并开中断，与温度数据一起输出到LCD显示模块AT1602A显示，且

15、将里程信息存储信息到E2PROM存储器中 同时，为减少电磁干扰，采用抗干扰电源光电隔离等措施保证系统正常稳定地运行图1给出了基于AT89C51单片机的车用数字仪表系统的框图，本系统功能由硬件和软件两大部份协调完成 整个系统主要包括：AT89C51控 制 模 块LCD显 示 模 块TC1602A 温 度 传 感 器 模 块DS18B20霍尔传感器模块A44E及E2PROM存储器模块AT24C02 其中AT89C51主要完成外围硬件的控制以及信息处理功能；温度传感器完成温度信号的采样及转换；霍尔元件采集汽车行驶的圈脉冲信号；E2PROM存储器模块存储当前里程信息；LCD显示模块TC1602A完成字符/数字转换驱动及显示功能。指导教师意见： 指导教师： 年 月 日