基于MB90428GA单片机的汽车组合仪表设计

　　输入脉冲信号处理电路

　　来自传感器的脉冲信号输入到单片机定时器模块的管脚，使用输入捕捉功能，为改善波形，在输入捕捉管脚外增加处理电路。包括车速脉冲信号和转速脉冲信号处理。电路图如图3和图4所示。其它电路除以上电路外，还有EEPROM电路、LCD液晶驱动电路、LED驱动电路和步进电机驱动电路等。 EEPROM用来存储行驶中的里程数据(小计、总计)；LCD液晶则显示行驶的里程数据； LED显示指示和报警信号；步进电机驱动用来驱动4个步进电机式仪表，分别为行车时速、发动机转速、发动机水温和燃油量。

　　软件设计

　　该仪表软件设计采用模块化设计思想。主要由以下几个模块组成：

　　里程表软件设计思想：该里程表采用霍尔型非接触式转速传感器，表的转轴每转一圈，霍尔传感器将感应发出8个脉冲。里程表速比表示的是：里程表转轴(软轴)在汽车行驶1公里时所转过的转数。现以速比为1：624的车型为例；汽车行驶1公里霍尔传感器发出的脉冲数共为8×624=4992个，或每个脉冲代表1/4992公里的里程，将这些脉冲信号作外部中断输入给单片机，使每个脉冲产生一个中断，并通过中断服务程序对每个脉冲计数，当计数满4992 时，表明汽车行驶1公里，然后在给累计单元加1，并存入EEPROM，最后通过刷新LCD液晶显示器，即可实现里程计数。LCD显示总里程数。中断1次(每隔10ms)送1位显示。外部中断INT1为：脉冲计数，判断计数是否达到1公里，否则返回。T0中断是否显示总里程，每经过1公里向EEPROM中写入1次，在停车等待时， CPU停止写入总里程。

　　车速表软件设计思想：在里程表程序中，每计数1次，汽车行驶0.0016025641KM，每10ms中断1次，送显示，其中断1000次时间为1秒，计算1秒计数次数，乘3600再乘0.0016025641即可求出时速：时速=次数X5.7692.车速表指针偏转位置与输入量成线性关系：即 θ=K·Vin。其中θ为指针偏转角；K为常数；Vin为输入电压。时速与频率的对应关系比如为：20Km/h =11.9-14Hz；60Km/h =39.8-41.9Hz；120Km/h =79.6-83.9Hz (速比1：624)。

　　转速表软件设计思想：转速表是用来测量发动机转速的一种指示仪表。在本设计中是把转速传感器传送的频率信号传送到单片机，经过计算后输出方波信号来驱动步进电机，在刻度盘上指示发动机相应的转速值。转速与频率的对应关系比如为：500r/min=121.5Hz；1000r/min= 243Hz；2000r/min=486Hz；3000r/min=729Hz。

　　水温表与燃油表：水温表是显示冷切水温度的仪表，单位是℃(摄氏度度)。它的传感器是一种热敏电阻式传感器，用螺纹固定在发电机冷切水道上，热敏电阻决定了流经水温表线圈绕组的电流大小，从而驱动表头指针摆动。

　　燃油表是显示油箱内的油量的仪表，单位是L(升)，指针指向“F”表示满油，指线“E”表示无油；也有用1/1，1/2，0分别表示满油，半箱油和无油，燃油表内有两个线圈，分别在“F”与“E”一侧，传感器是一个由浮子高度控制的可变电阻，阻值变化决定两个线圈的磁力线强弱，也就决定了指针的偏转方向。

　　主函数程序：当A/D中断到来时改变激活的A/D通道，定时读取里程数据，并在LCD上显示，每一次主循环结束时重起WATCGDIG。主程序流程图如图5所示。

　　结语

　　本文介绍了一种步进电机式的组合仪表盘。该仪表盘以富士通(Fujitsu)公司的MB90428GA单片机为微处理器，设计了一种以步进电机来驱动表针的组合仪表，给出了硬件原理和软件设计。该组合仪表盘已经在某车型上调试成功，各方面表现良好，表指针可以平滑转动，在低速情况下精度和线性度良好。

　　参考文献：

　　1.FUJITSU SEMICONDUCTOR.F2MC-16LX 16-BIT MICROCONTROLLER MB90420G/425G Series HARDWARE MANUAL.2002(4): The First Edition

　　2.南光群.基于PIC16F877的汽车用车速表和里程表的设计.电脑开发与应用.2005(11):56

　　3.刘清波,蔡树珍,孙业歧,史 楠.基于单片机的汽车里程表设计.河北大学学报(自然科学版).2002(9):276-278

　　4.陈子明.汽车车速里程表及其速比的计算方法.汽车电器.2005(3):9-11

　　5.仪表步进马达用户手册.伟力电子有限公司.2005.03