基于H83802的步進(jìn)電機(jī)式汽車儀表的開發(fā)

1、第!"卷第#期!$%年#月!微計(jì)算機(jī)應(yīng)用&()*(*&+,-).+/(.0*123456!"146#!7896!$%基于V"!X的步進(jìn)電機(jī)式汽車儀表的開發(fā)蔣志雄!黃!河#上海交通大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院!上海!$<$摘!要!簡述了汽車儀表板步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法!以)"J9JL8L公司的=<=$!為基礎(chǔ)開發(fā)了一款成本較低的步進(jìn)電機(jī)式儀表板!并對(duì)其軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了描述#關(guān)鍵詞!汽車儀表板!步進(jìn)電機(jī)!單片機(jī)""$1$6*K$.0*+:80*K*0/1$"&%);*&4P%/.0$5*0*3&

2、amp;%$4*.V!XJ-HJJ%,.1>7.1>cHS49JD#%$2GH4454M18P85.?GHEJGEI?J89A*GJ89-99JJ?92H89H8784E499PJ?LE2H89H8!$<$%(H98DDDD,ND&%:;%0&(00HJR8J?AJLG?OJLEHJUJEH4ALE4A?PJLEJJ?U4E4?LILJA98IE4U4EPJA8LHO48?A89AAJPJ54L898ITRRRR"E4U4EPJA8LHO48?AO8LJA49=<=$!8E854QG4LE60HJH8?AQ8?J89AL4MEQ8?J4MEHJ

3、A8LHO48?AH8PJOJJ985L4LJGTRMJA6&%&<$>*4%.IE4U4EPJA8LHO48?A2EJJ?U4E4?G?4G49E?455J?RR=隨著光學(xué)電子技術(shù)的迅速發(fā)展%特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車儀表中的廣泛應(yīng)用%汽車儀表正向數(shù)字化和智能化方向發(fā)展!從最初的基于機(jī)械作用力而工作的機(jī)械式儀表基于電測原理的電氣式儀表發(fā)展到以動(dòng)磁式機(jī)心或動(dòng)圈式機(jī)心為主的模擬電路電子式儀表%到最新的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式全數(shù)字汽車儀表!步進(jìn)電機(jī)式儀表的指示精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)%與模擬其分度均勻%指針的重復(fù)性能好響應(yīng)電路電子式儀表相比%速度快無抖動(dòng)%產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性和可靠性有根本保

4、證%而且批量生產(chǎn)的成本有望低于同等功能的模擬電子式汽車儀表!由于其突出特點(diǎn)%步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式汽車儀表在歐美應(yīng)用已相當(dāng)普及!目前%國內(nèi)部分中高檔轎車%如一汽紅旗世紀(jì)星%上汽帕薩特賽歐奇瑞%長安世紀(jì)星等均使用了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式汽車儀表!供應(yīng)國內(nèi)轎車步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式汽車儀表主要是德國3C*公司和美國德科公司!有充足的理由相信%步進(jìn)電動(dòng)式汽車儀表將是未來一段時(shí)間內(nèi)汽車儀表的主導(dǎo)產(chǎn)品!?!步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制方案#%采用帶步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的微控制器%如1-(的兩者都有通道大電流輸I+C"=$=!=IELI的&Ba$!$%K出的步進(jìn)電機(jī)控制器!方案!%采用獨(dú)立的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)"控制器%如本文于!

5、$;#$;#收到!微計(jì)算機(jī)應(yīng)用的轉(zhuǎn)動(dòng)方向!方案<"采用#圖!示%!一般說來"普*端口進(jìn)行控制$#而一般步進(jìn)電機(jī)的額定通*端口的驅(qū)動(dòng)電流小于#$U."電流在!因此#$U.左右"*端口必須通過其他驅(qū)動(dòng)電路或驅(qū)動(dòng)芯片來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)"如"/2!等!在這種方式下"步進(jìn)電機(jī)各個(gè)引腳的高低電平信號(hào)及細(xì)分功能驅(qū)動(dòng)必須全部靠軟件完成!$%年#期蔣志雄!基于"=<=$!的步進(jìn)電機(jī)式汽車儀表的開發(fā)基于H8/3802的步進(jìn)電機(jī)式汽車儀表的開發(fā)作者：作者單位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次數(shù)：蔣志雄， 黃河， JIANG

6、 Zhixiong， HUANG He上海交通大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院,上海,200030微計(jì)算機(jī)應(yīng)用MICROCOMPUTER APPLICATIONS2006，27(1)7次參考文獻(xiàn)(3條)1.H8/3802,H8/38004 Group Hardware Manual 20032.楊忠敏 汽車儀表的發(fā)展現(xiàn)狀期刊論文-汽車電器 2004(04)3.何勇星 汽車儀表的電源穩(wěn)壓器 1999(04)相似文獻(xiàn)(7條)1.期刊論文 史新贏.朱元.劉蒙 汽車儀表步進(jìn)電機(jī)控制算法的仿真 -電子產(chǎn)品世界2008,""(1)本文設(shè)計(jì)一種針對(duì)汽車儀表板的步進(jìn)電機(jī)控制方案,闡述了步進(jìn)電機(jī)的控制

7、算法,用LabVIEW進(jìn)行了仿真分析和驗(yàn)證.實(shí)驗(yàn)證明,無需步進(jìn)電機(jī)控制芯片,利用軟件能夠?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的準(zhǔn)確控制.2.學(xué)位論文 吳蕾 基于ARM9的車載彩色液晶儀表顯示平臺(tái)的設(shè)計(jì) 2009汽車儀表是駕駛員與汽車進(jìn)行信息交流的重要接口和界面，對(duì)汽車的安全與經(jīng)濟(jì)行駛起著重要的作用，近年來，隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車儀表板上顯示的信息不斷增加，傳統(tǒng)的機(jī)械指針式汽車組合儀表越來越無法滿足使用的需要，特別是計(jì)算機(jī)、微電子和各種現(xiàn)場總線通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以嵌入式微處理器為核心的智能化數(shù)字式儀表將是汽車儀表發(fā)展的必然趨勢。車載信息顯示平臺(tái)的建立包含車載信息的采集，嵌入式系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，GUI系統(tǒng)的移

8、植及圖形化顯示等幾個(gè)部分。設(shè)計(jì)中整個(gè)系統(tǒng)采用ATMEL公司的高性能微控制器AT9lSAM9263作為控制核心。它內(nèi)部集成的LCD控制器模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在數(shù)字液晶屏上的顯示，CAN控制器模塊實(shí)現(xiàn)CAN總線信號(hào)的接收，PWM輸出控制完成儀表背光和液晶屏背光的改變等等。電源電路采用L4973DC-DC變換芯片，并加入一些抗干擾措施，同時(shí)采用高亮度發(fā)光二極管指示儀表信號(hào)，用步進(jìn)電機(jī)以便更準(zhǔn)確地顯示儀表數(shù)據(jù)，用LCD作為信息顯示的多功能窗口，用戶可通過按鍵操作翻頁查看大量信息。本論文介紹了汽車CAN總線通信原理和一些硬件電路設(shè)計(jì)，如AV視頻解碼、FLASH存儲(chǔ)、LCD驅(qū)動(dòng)及顯示原理等，軟件運(yùn)用當(dāng)前流行并且免

9、費(fèi)內(nèi)核的C/OS-II多任務(wù)操作系統(tǒng)編寫，提出了汽車組合儀表的基于嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)多任務(wù)運(yùn)行解決方案。為了實(shí)現(xiàn)更好的人機(jī)交互，我們選用Micrium公司開發(fā)的通用嵌入式圖形用戶界面軟件包C/GUI，文中詳細(xì)介紹了C/GUI在微控制器AT91SAM9263上的移植和實(shí)現(xiàn)過程。另外，為方便生產(chǎn)廠家對(duì)儀表進(jìn)行維護(hù)和功能重配置，系統(tǒng)中還有一個(gè)PC機(jī)端的配置軟件，可以通過RS232接口方便地與上位機(jī)進(jìn)行通訊?；贏RM和CAN總線技術(shù)的先進(jìn)的數(shù)字彩色液晶儀表信息顯示系統(tǒng)，使得汽車儀表的功耗、安全性、可靠性、功能擴(kuò)展性以及傳輸線束等方面都得到更好的提高和改善，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。關(guān)鍵詞：CAN總線；TFT

10、液晶屏；嵌入式C/GUI；汽車數(shù)字儀表3.期刊論文 吳平友.黃河.程慶 基于MB90420的新一代汽車儀表板的設(shè)計(jì) -微計(jì)算機(jī)應(yīng)用2004,25(2)本文簡述了汽車儀表板的基本功能和構(gòu)成,對(duì)新一代儀表板的功能技術(shù)要求進(jìn)行了初步探討,最終選擇了Fujitsu 公司的MB90420開發(fā)新一代步進(jìn)電機(jī)式汽車儀表,簡述了MB90420的主要特點(diǎn),并對(duì)其在汽車儀表板開發(fā)過程中的軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了描述.4.學(xué)位論文 陳鵬 重型卡車嵌入式數(shù)字儀表的研究和開發(fā) 2006汽車儀表是駕駛員與汽車進(jìn)行信息交流的重要接口和界面，對(duì)汽車的安全與經(jīng)濟(jì)行駛起著重要的作用，近年來，隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車儀表板上顯示的

11、信息不斷增加，傳統(tǒng)的機(jī)械指針式汽車組合儀表越來越無法滿足使用的需要，特別是計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以嵌入式微處理器為核心的智能化數(shù)字式儀表將是汽車儀表發(fā)展的必然趨勢。本文介紹了汽車行駛過程中主要參數(shù)的測量原理，建立了相關(guān)數(shù)學(xué)模型。針對(duì)我國目前重型卡車普遍使用的機(jī)械式儀表現(xiàn)狀，尋求一種低成本、高可靠性、采用以嵌入式微處理器為核心的智能數(shù)字式汽車組合儀表解決方案，不僅能很好地克服了機(jī)械式儀表的無法回避的缺點(diǎn)，而且具有外形美觀、結(jié)構(gòu)簡潔、設(shè)計(jì)自由度高、體積小、實(shí)時(shí)性好、反應(yīng)靈敏、精度高、顯示清晰直觀、信息量大、功能擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)用以C/OS-為內(nèi)核的嵌入式軟件系統(tǒng)，提出了汽車組合儀表的基于嵌

12、入式應(yīng)用系統(tǒng)多任務(wù)運(yùn)行解決方案，有效地解決了測量儀表中的實(shí)時(shí)性與數(shù)據(jù)處理精度的矛盾。本課題以MOTOROLA公司生產(chǎn)的新一代嵌入式微處理器MC9S12DP256B為核心，設(shè)計(jì)的一種新型嵌入式數(shù)字式組合儀表，擁有步進(jìn)電機(jī)、LCD、LED等多種顯示方式，可對(duì)車速、行駛里程、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度、剩余燃油量、制動(dòng)回路壓力等多個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量和顯示。系統(tǒng)還預(yù)留了SCI和CAN總線接口，便于功能擴(kuò)展或者與汽車其他電子控制系統(tǒng)聯(lián)接通信。5.期刊論文 吳志紅.王俊現(xiàn).朱元.WU Zhi-hong.WANG Jun-xian.ZHU Yuan 基于CDC3207G的汽車儀表板設(shè)計(jì) -電子設(shè)計(jì)工程2009,

13、17(1)6.期刊論文 朱維杰.于湘珍.ZHU Wei-jie.YU Xiang-zhen 基于MC9S12HZ的智能汽車組合儀表 -儀器儀表用戶2009,16(2)首先介紹了飛思卡爾MC9S12HZ系列微控制器的基本組成結(jié)構(gòu)和特性.然后給出了一個(gè)以MC9S12HZ控制器為核心的汽車儀表板的具體實(shí)例,該儀表能夠根據(jù)使用環(huán)境自動(dòng)地識(shí)別信息來源,并根據(jù)信息源的優(yōu)先級(jí)正確地進(jìn)行選擇.從而擴(kuò)展了儀表的適應(yīng)范圍.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該儀表具有較高的指示精度和很強(qiáng)的通用性.7.學(xué)位論文 王輝堂 基于C/OS-的CAN總線汽車儀表盤研制 2007汽車儀表是駕駛員獲取汽車狀態(tài)信息的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)汽車的安全行駛起著重要

14、的作用。近年來，隨著計(jì)算機(jī)、微電子和各種現(xiàn)場總線通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽車電子技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，汽車儀表板上顯示的信息不斷增加，傳統(tǒng)的機(jī)械式、電氣式組合儀表越來越無法滿足使用的需要。特別是隨著汽車GPS導(dǎo)航、自動(dòng)駕駛等新技術(shù)的日趨成熟，汽車儀表盤成為集顯示、控制、通訊、娛爾為一體的汽車信息中心已經(jīng)指日可待，現(xiàn)代汽車儀表盤正在朝著數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向不斷發(fā)展。本文在充分研究傳統(tǒng)汽車儀表的優(yōu)缺點(diǎn)以及國內(nèi)外汽車儀表技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，提出并設(shè)計(jì)了一種基于CAN總線和實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)C/OS-的全數(shù)字汽車儀表盤AN總線是一種具有高保密性、高抗干擾能力、有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通

15、信網(wǎng)絡(luò)。采用CAN總線作為通信網(wǎng)絡(luò)可以簡化車內(nèi)電子設(shè)備的通訊線路，節(jié)省大量線束并提高安全性和可靠性。軟件平臺(tái)采用免費(fèi)的搶占式內(nèi)核C/OS-，有利于提高程序的實(shí)時(shí)性和產(chǎn)品的可擴(kuò)展性。文中詳細(xì)介紹了C/OS-在目標(biāo)MCU上的的移植過程。本設(shè)計(jì)的MCU采用高性能低功耗的32位ARM7芯片LPC2119，將車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、里程、油量、機(jī)油壓力、制動(dòng)氣壓、電池電量、冷卻水溫等信息的測量數(shù)字化，以專用的儀表步進(jìn)電機(jī)結(jié)合5寸彩色液晶屏作為主要顯示終端。帶有上位機(jī)接口，可用于產(chǎn)品軟件升級(jí)。同時(shí)本儀表盤作為車身的一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)，可以為附近的電器提供就近連接和控制。本課題所設(shè)計(jì)的數(shù)字汽車儀表盤，簡化了儀表結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化集中控制，而且提高了可靠性、安全性以及產(chǎn)品的通用性，在一定程度上消除了汽車的安全隱患提高了駕駛的安全性。從更遠(yuǎn)的角度觀察汽車市場，對(duì)汽車儀表的設(shè)計(jì)有一定的參考意義。引證文獻(xiàn)(7條)1.藍(lán)天.廖承林 基于虛擬儀器技術(shù)的步進(jìn)電機(jī)式汽車儀表的設(shè)計(jì)期刊論文-儀表技術(shù)與傳感器 2008(8)2.藍(lán)天.廖承林.王麗芳 基于虛擬儀器的電動(dòng)汽車數(shù)字化儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)期刊論文-電測與儀表 2008(1)3.王春艷 基于MC33991的車速表設(shè)計(jì)期刊論文-汽車電器 2007(12)4.王春艷 基于MC33991的車速表設(shè)計(jì)期刊論文-山東交通學(xué)院學(xué)報(bào) 2007