基于Freescale单片机的汽车组合电子仪表

　　选取SWITEC公司的步进电机作为执行器。六位笔段式动态驱动液晶模块，用于里程，单次里程或时间日期的显示。出于习惯，汽车仪表需要一直保持带电状态，无需重置时间参数，为了方便演示，用两个按钮实现LCD显示模式的切换。六个发光二极管分别用于显示制动、危险、机油压力、电瓶、发动机以及空档信息，利用MC141 3作为发光二极管的驱动。

　　MC33970由微控制器的SPI直接驱动；车速和发动机转速为脉宽调制信号或来自串口输入，通过定时器模块的输入捕捉功能得到其频率，换算得数据。

　　电源及掉电保护的输入端使用7805。为了在掉电的时候也可以及时地保存里程数据，在电源地输入端加一个1000mF或两个470mF的电解电容。电源断开的时候在IRQ引脚会产生一个中断信号，大电容可以维持单片机电源足够长的时间，使得单片机可以完成外部中断的服务程序。

　　为了改善波形，在定时器引脚外添加了调理电路。

　　本设计面向的是市场上的中低档轿车，为了实现这个初衷，根据长安轿车的仪表外壳及内部尺寸设计了仪表的PCB，并重新布局，系统框图示于图2。

　　软件设计

　　初始化程序

　　内部总线倍频至4MHz；设置定时器模块的通道为捕捉功能；SCI波特率9600，开接收中断；SPI时钟频率1MHz；LCD模块26×4模式；使能 Real Time Clock模块；MC33970与指针初始化；从用户Flash中读取先前记录的里程数据，并根据ODO/TRIP信号加以显示。

　　中断服务程序

　　外部中断：断电后短时间内利用大电容的放电使指针回零。

　　SCI中断：遵循一定的上位机协议，接受命令，改变LCD显示内容；改变车速和转速数据。

　　RTC中断：每秒记录一次里程数据；根据车速信号换算里程数据。

　　主程序

　　定时读取里程数据，并在LCD上显示；每一次主循环结束的时候重启WATCHDOG；当车速或转速信号改变之后通过指针位置的变化作出反应。主程序流程图示于图3。

　　结语

　　以下是SWITEC公司的步进电机驱动芯片x15.089与MC33970的简单比较(表2)。

　　卓越的性能

　　其中响应的实时性好是MC33970最大的优势。

　　紧凑的结构

　　x15.089的工作是由微控制器的两个的工作是由微控制器的两个引脚控制一个步进电机，其中一个引脚输出方向控制信号，另一个引脚输出脉冲。所以对应控制每一路电机需要两个单片机引脚，控制4路需要8个单片机的通用IO口。

　　MC33970则不同，由SPI输入命令字，即可控制两路步进电机；需要4路步进电机的时候，使用两片MC33970，但只需增加一根片选信号。这样总共只需要SPI模块和两个通用IO，从而节省了单片机的资源。

　　成本

　　表3是一个成本估计的简表。

　　由上可以看出，在批量生产的情况下，作为一个全数字式系统，其总成本低于RMB150，大约在RMB120~140之间，具有相当的竞争力。

　　综上所述该方案是一个基于Freescale微控制器的汽车电子仪表板的低端方案，面向各种经济型汽车，具有功能齐备、结构紧凑、价格低廉的特点，会有广阔的市场前景。