基于单片机的车用数字仪表设计论文

1、长春工程学院毕业设计(论文)毕业设计基于单片机的车用数字仪表设计与实现Design and Realization of Digital Instrument for Automobile based on MCU： 王水润 ： 本 科 ： 电气与信息学院 ： 电子信息工程 ： 姜 航 ： 讲 师 ： 2009年6月16日 学生姓名学历层次所在院系所学专业指导教师教师职称完成时间长 春 工 程 学 院 摘 要本文以汽车现有电信号为基础，选配了霍尔传感器和数字式温度传感器DS18B20，以单片机AT89S52为核心，研制了一种汽车数字式电子组合仪表。仪表对车速、里程、油量、温度4个参数进行测量和显示。系统利用A/D转换器完成对油量信号的采集，车速脉冲信号由单片机进行处理，并由LED显示。随着汽车技术的发展，特别是近年来全球卫星定位系统（GPS）和在线故障诊断技术在汽车中广泛应用，原有的机械指针汽车仪表显示信息量小、体积大、测量误差大， 越来越无法满足使用的需要，数字式的汽车电子仪表成为发展的必然趋势。关键词单片机 A/D转换器 霍尔传感器 DS18B20 LEDAbstract:Digi

2、tal electronic instrument is the inevitable trend. On the base of former electronic signal and appending a speed sensor, the DS18B20 which is a digital temperature sensor, this article designs a digital automobile instrument panel that uses microchip AT89S52 as its core. It completes the measurement and display of four parameters as follow: speed, journey, fuel and temperature. Instrument applies the A/D conversion inside microchip to measure the fuel signal, the microchip deal with the signal o

3、f vehicle speed and display the result with LED. With the development of vehicle technology, especially global position system and online fault diagnosis are adopted in automobile broadly. The former mechanism pointer instruments have lots of limitations such as little information, large volume and low measurement precision, and cant be used well today.Keyword: microchip A/D conversion speed sensor DS18B20 LED目 录1 引言- 4 -2 总体方案设计- 5 -2.1 车载仪表的发展- 5 -2.2 设计内容- 7 -2.3 方案论证- 7 -3 硬件系统设计- 8 -3.1 整体系

4、统- 8 -3.2 车速里程系统模块- 8 -3.3 温度系统模块- 9 -3.4 油量及A/D转换模块- 12 -3.5 显示模块- 14 -3.7 报警模块- 17 -3.8 主控单元- 17 -4 软件系统的设计- 22 -4.1 主程序的设计- 22 -4.2 测油量子程序的设计- 24 -4.3 测速子程序的设计- 25 -4.4 测里程子程序的设计- 25 -4.5 测温子程序的设计- 26 -4.6 键盘子程序的设计- 27 -4.7 显示子程序的设计- 28 -5 软硬件调试- 29 -5.1 硬件调试- 29 -5.2 软件调试- 29 -5.3 软硬联调- 30 -5.4 综合调试- 30 -6 总结- 31 -参考文献- 32 -谢 辞- 33 -附 录 - 34 -1 引言自20世纪70年代以来，汽车工业面对能源短缺和环境污染等一系列问题的挑战，为了适应越来越快的社会节奏和满足人类对安全、舒适、方便等性能的要求，各种电子技术在汽车产品中获得日益广泛的应用。汽车电子产品的广泛应用，大幅度提高了汽车的性能，使汽车成为人类社会发展文明重要标志。资料显示。每年汽车所使用

5、的电子设备占整车的15%20%而我国目前只能达到约2.5%。因此，汽车电子化是现代汽车发展的重要标志。加快我国汽车电子产业的发展，开发相关的电子产品是我国汽车工业的迫切需要。随着现代汽车速度的提高，特别是今年来在线故障自诊断系统、智能交通系统、全球定位导航系统和电子巡航系统的发展，汽车仪表所显示的数据量迅速增加，也对数据的精确度提出更高的要求，传统的机械式仪表越来越不能满足汽车发展的需要。汽车数字仪表采用单片机为核心，通过接口电路接收和处理各种传感器信号，通过相应的处理和计算得出汽车的行驶参数，并完成显示和报警。单片机由于具有集成度高，体积小，运算快，功耗低，价格低廉等特点，在过程控制，温度控制，数据采集，机电一体化，家用电器等诸多领域得到发展。车辆仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要接口和界面，是车辆安全行驶的重要保证。随着电子技术的广泛应用，传统汽车仪表逐渐被微处理器为核心的电子控制数字仪表取代已成为必然趋势。然而，目前国内车辆仪表数字化水平还不高，绝大部分仪表还是模拟式的，而大多数模拟仪表表头的体积较大、数量多，使得显示系统拥挤不堪，影响美观；另外一些模拟仪表故障率高，增加了用户

6、的经济负担，减小了车辆行使的安全系数。 本文提出以单片机为核心，运用模/数转换器件ADC0809、霍尔开关和数字式温度传感器DS18B20等设计并实现了新型全数字仪表系统，该仪表系统有显示直观准确、灵敏度高、使用寿命长、灵巧美观、成本低等优点。 2 总体方案设计2.1 车载仪表的发展早在上世纪60年代，国外就已开始了汽车仪表盘的电子化研究，直到1980年，随着非接触式测量技术和电子显示技术的发展，汽车仪表的电子化进程才得以进一步发展，纯机械式的汽车仪表逐步被电气化、电子化、数字化和智能化组合仪表所取代。当前装车正在使用汽车组合仪表的类型也很多，规格档次各不一致，主要体现在汽车行驶车速和行驶里程两参数的测量上，有传统的机械软轴式车速里程表，有频率一电压转换式电子车速里程表，也有较为先进的以数字电路为基础的数显式车速里程表，采用微处理器为核心的数字显示和图文显示式智能化组合仪表研究应用才处于刚刚起步阶段。我国汽车工业比较落后，汽车电子化程度较低，汽车仪表行业产量小，品种少，规格也低。加入WTO后，我国汽车产业发展很快，并作为国家重点发展产业得到了国家重点扶持。汽车仪表电子化进程也进一步加快

7、。随着人们对汽车安全性、舒适性和环保方面要求的提高，以及汽车电子技术的不断发展和计算机在信息与控制领域的广泛应用，特别是近年发展起来的在线故障自诊断系统、智能交通系统、全球定位导航系统和电子自动巡航系统等，新技术产品的陆续装车应用对汽车仪表提出了更高的要求，使得仪表显示的信息量迅速增加，数据的精确度要求更高，普通的汽车仪表再也无法满足汽车电子技术发展的需要。目前，汽车电子技术主要集中在“动力传动总成的电子控制 .“底盘的电子控制.“车身的电子控制”和“信息通讯系统”四个方向，而且各控制系统正在进一步向着智能化、集中化、网络化的方向发展，只有以嵌入式信息处理系统为核心的智能化汽车仪表才可以方便地利用现代汽车总线技术与其它电子集中控制系统进行数据交换，有利于汽车集中控制系统的发展和实现！汽车仪表作为车人信息交换接口和信息通讯显示系统的重要组成部分也正向大型化、多功能化、智能化方向发展，以嵌入式信息处理系统为核心的、豪华、多功能智能化组合仪表是汽车仪表发展的必然趋势。社会需求的牵引、法规的推动和技术的进步，是导致汽车上采用电子技术并蓬勃发展的根本原因。安全方面是最早的法规，随后陆续制订了排气

8、污染与噪声控制、燃油经济性等一系列日益严格的法规，它们强制性地推动了电子技术在汽车上的广泛应用，许多机械控制系统被电子控制系统所取代，使汽车电子化的程度越来越高。 现代汽车工业己经进入成熟期，世界汽车生产能力己大于需求总量的20%，世界各大汽车公司为了进一步争夺世界市场，不断增加开发投资力度，试图从不断提高汽车安全性、减低能耗、改善乘坐舒适性和扩大功能范围等方面继续保持汽车工业的生存，从而推动汽车工业向高附加值方向发展。其重要标志是汽车技术向机电一体化迈进，汽车电子化程度不断提高。汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要接口和界面，对安全和经济行驶起着重要作用，同时对汽车内部造型也有美化作用。传统的汽车仪表对车速、发动机转速、燃油消耗等信息进行监测、传递和显示，采用机械式或电气机械式，通过指针和刻度盘实现模拟显示。它存在着信息量少、缺乏智能性、准确率低、体积较大、可靠性较差以及视觉特性不好、易使驾驶员疲劳等缺点，己经难以满足人们对汽车舒适性和方便性越来越高的要求。随着现代汽车工业和电子技术的发展，出于对汽车环保、安全性、经济性、智能化要求的提高，对汽车行驶和各部分工作状况的信息需求量显著增加，汽车仪表的功能正在迅速扩展，并成为一个集感觉、识别、情况分析、信息库、适应和控制六大功能于一体的提供行驶信息、保障安全驾驶的智能化系统。其优点体现为:1.电子化仪表显示信息繁多和复杂化为适应汽车排气的净化处理，改进安全性和舒适性要求，仪表板必须准确、迅速地处理各种复杂信息，并通过数字、文字或图形，显示出来供司机参考。2.能满足小型、轻薄化的要求为了使有限的驾驶空间尽可能宽敞些，用于汽车的各种仪表和部件必须小型化、轻量化。电子仪表板不仅能适应传感器和控制系统的电子化，而且可实现小型轻薄化;既可加大汽车仪表板附近的空间，还能处理日益增多的信息容量。3.设计显示图形的自由度高选用造型设计自由度特别高的电子显示器件以实现汽车现代化的需要。4.具有高精度和可靠性由于仪表电子化可为操作者提供高精度的数据信息，也可免去机械式仪表的可动部分，从而改善了仪表板的可靠性。5.具有一表多用的功能采用数字显示易于用一组数字进行分时显示，并可同时显示几个参数，不必对每个参数都要设置一个指示表，故使仪表盘得以简化。

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