車用數(shù)字儀表的設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題 目： 車用數(shù)字儀表的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 李佳岐 學(xué) 號： 11l0851047 專 業(yè)： 自動化 指導(dǎo)教師： 王志宏（講師） 2015 年 3月 20 日1文獻(xiàn)綜述 1.1 本課題的意義本文介紹的是以at89c51為核心，運(yùn)用數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、波形發(fā)生器等外圍器件實(shí)現(xiàn)led數(shù)碼管顯示速度、溫度、油量、里程的課程設(shè)計(jì)。1該儀表系統(tǒng)具有顯示直觀、使用方便可靠等優(yōu)點(diǎn)，代表了車用儀表的最新發(fā)展趨勢，具有現(xiàn)實(shí)意義。在這個(gè)汽車電控化的時(shí)代，對儀表來說自然也有了更高的要求。傳統(tǒng)儀表一般是機(jī)電式模擬儀表，只能給駕駛員提供汽車運(yùn)行中必要而又少量的數(shù)據(jù)信息，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能

2、滿足現(xiàn)代汽車新技術(shù)、高速度的要求。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，多功能高精度、高靈敏度、讀數(shù)直觀的電子數(shù)字顯示及圖像顯示的儀表不斷在汽車上應(yīng)用。安全性不論何時(shí)都是汽車最關(guān)鍵的指標(biāo)，而對于儀表來說，通過新功能的開發(fā)與應(yīng)用對于駕駛安全來說有著很大的幫助與提升。儀表板將能夠向司機(jī)提供輔助屏幕，尤其是用于顯示多媒體內(nèi)容，集成到儀表板中的數(shù)字技術(shù)和lcd顯示器，將提供合適的、容易配置的解決方案來滿足汽車用戶需求。由于汽車排放、節(jié)能、安全和舒適性等使用性能不斷提高，使得汽車電子控制程度也越來越高。2汽車電子控制裝置必須迅速、準(zhǔn)確地處理各種信息，并通過電子儀表顯示出來，使駕駛員通過視覺與聽覺獲取道路和交通狀況等車

3、外信息的同時(shí)，也可獲得汽車本身的有關(guān)信息，以便做出可行的判斷，正確駕駛汽車。因此，儀表便是駕駛員通過視覺了解汽車狀態(tài)的必備部件之一。3目前，汽車儀表正向“綜合信息系統(tǒng)”的方向發(fā)展，其功能將不局限于現(xiàn)在的車速、里程、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、油量、水溫、方向燈指示，還可能增添一些功能，比如帶ecu的智能化汽車儀表，能指示安全系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，如輪胎氣壓、制動裝置、安全氣囊等，這對汽車儀表技術(shù)提出了更高要求。4現(xiàn)代汽車正逐步采用abs、asr、安全氣囊、發(fā)動機(jī)電控噴射技術(shù)等，各種信息數(shù)據(jù)的處理正在不斷增加，對所需各項(xiàng)行駛信息的精度和信息種類也提出了更高要求，這就需要開發(fā)與汽車儀表同步匹配的、以各種新型材料制成的高技

4、術(shù)、高精度和高靈敏度傳感器，并實(shí)現(xiàn)傳感器與汽車儀表同時(shí)規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和產(chǎn)品配套系列化。5目前汽車儀表有兩種技術(shù)，一是傳統(tǒng)的模擬顯示，目前在中國市場上應(yīng)用份額還較大，但大多數(shù)用在前期引進(jìn)的車型或貨車、微型車上等；二是數(shù)字式儀表，數(shù)字式儀表采用步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)形式，所有傳感器的模擬或數(shù)字信號全部轉(zhuǎn)化成驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的數(shù)字信號，由中央處理器cpu處理完后，將驅(qū)動信號輸送到各自的步進(jìn)電機(jī)式指示儀表并使之工作，這種用全數(shù)字技術(shù)驅(qū)動的指示儀表精度高、統(tǒng)一機(jī)芯結(jié)構(gòu)成本低。6隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展和集成技術(shù)的日趨成熟以及芯片制造的產(chǎn)業(yè)化，為用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)、制造的汽車儀表克服技術(shù)瓶頸和成本障礙創(chuàng)造了條件。由于單片機(jī)

5、具有高可靠性、高控制性能和高速運(yùn)行速度，并能很好地解決儀表中的誤差修正和線性化處理等難題，同時(shí)便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號與模擬信號間的轉(zhuǎn)換，有利于對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、控制和存貯，易于與儀 表 模 塊 化 和 模 擬 指 示 驅(qū) 動 相 匹 配，而且以在航空儀表及其它專用儀表上得到應(yīng)用；7因此，用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)、制造汽車儀表正成為為世界上各先進(jìn)汽車儀表制造廠家競相發(fā)展的、最具潛力和優(yōu)勢的升級換代產(chǎn)品?；趩纹瑱C(jī)數(shù)字儀表高精度和高可靠性實(shí)現(xiàn)汽車儀表的電子化，可為汽車駕駛員提供高精度的數(shù)據(jù)信息；同時(shí)由于沒有機(jī)械儀表中的那些機(jī)械傳動部分，從而減少了故障的發(fā)生率，大大高了可靠性。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r縱觀汽車儀表的

6、發(fā)展歷程，按汽車儀表在工作原理上取得的重大技術(shù)創(chuàng)新來分，可以劃分為4個(gè)階段，目前汽車儀表正在經(jīng)歷由第3代向第4代轉(zhuǎn)型時(shí)期。現(xiàn)在看來，十字交叉動磁式儀表肯定是第3代汽車儀表發(fā)展的盡頭，必將讓位于第4代汽車數(shù)字儀表。嚴(yán)格地說，第4代汽車數(shù)字儀表從其應(yīng)用的技術(shù)手段上看，還是電子技術(shù)范疇，但信號處理方式己從模擬變成數(shù)字。8雖然該儀表的工作方式是全數(shù)字式，并且技術(shù)水平和儀表的性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了第3代汽車儀表，目前我國的汽車儀表與國外發(fā)達(dá)國家相比，技術(shù)水平有相當(dāng)大的差距，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品技術(shù)水平低、造型.9設(shè)計(jì)單調(diào)，產(chǎn)品耐久性和可靠性差，數(shù)字化程度低，傳統(tǒng)的模擬顯示在中國市場上應(yīng)用份額還較大，但國內(nèi)汽車儀表界

7、一致看好汽車數(shù)字儀表。101.3發(fā)展趨勢未來汽車儀表發(fā)展趨勢就是充分應(yīng)用光技術(shù)和機(jī)、電一體化技術(shù)，并突出現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，其功能將極大拓寬，指示形式將演變成計(jì)算機(jī)終端顯示器。隨著顯示器件，如液晶顯示器件的性能，特別是工作溫度范圍的拓寬，在價(jià)格進(jìn)一步降低的前提下，汽車儀表的功能將被極大地拓寬，形式將發(fā)生根本改變，外觀上就是一個(gè)高清晰度的計(jì)算機(jī)顯示器。11隨著汽車電子的發(fā)展，數(shù)字式車用儀表已經(jīng)開始廣泛的投入使用。全數(shù)字式汽車儀表，尤其是步進(jìn)電動機(jī)式汽車儀表顯示裝置，是當(dāng)今和未來一段時(shí)間汽車儀表顯示裝置的主導(dǎo)技術(shù)，有著十分廣闊的市場前景。12所以，本課題提出并設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的車用數(shù)字儀

8、表。本課題的完成有相當(dāng)重要的價(jià)值。 參考文獻(xiàn)1 張武，顧凱.基于51單片機(jī)的車用數(shù)字儀表設(shè)計(jì)以現(xiàn)實(shí)j.今日電子，2006（5）：32 - 35. 2 連學(xué)東,鄒曉菲.基于at89c51的車用數(shù)字儀表的設(shè)計(jì)j.科協(xié)論壇(下半月),2013,(第11期). 3 薛小玲，劉志群.巧用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)液晶的動態(tài)顯示.閩江學(xué)院學(xué)報(bào)j.微計(jì)算機(jī)信息，2006（8）：63 -65. 4 趙娜，趙剛，于珍珠.基于51單片機(jī)的溫度測量系統(tǒng)j.微計(jì)算機(jī)信息，2006（8）:63-65. 5 歐偉明.液晶顯示模塊tc1602a與單片機(jī)的接口技術(shù)j.國外電子元器件，2003（3）：63-65. 6 鮑滿腔.基于單片機(jī)的車用

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11、ogy development 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本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段及途徑2.1 課題要解決的問題及要實(shí)現(xiàn)的功能方案一是can總線式全數(shù)字儀表系統(tǒng)。系統(tǒng)分為can通信模塊、

12、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊等幾個(gè)部分。主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：具有高位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤；大大減少了車身布線，并且具有反應(yīng)快，可靠度高的特性；有利于更好地消除行車中的安全隱患；增大了儀表顯示的信息量，還便于擴(kuò)充其他功能，滿足了汽車電子技術(shù)迅速發(fā)展的需求。 方案二是單片機(jī)式數(shù)字儀表系統(tǒng)。其主要組成也包含以下幾個(gè)部分：信息檢測模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，lcd顯示模塊等。主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：指示精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)；重復(fù)性好，分度均勻；響應(yīng)速度快、無抖動；產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性和可靠性有根本保證；適用范圍廣，基本上能滿足所有車型。 經(jīng)分析，由于本設(shè)計(jì)面向的是大眾化的傳統(tǒng)汽車，成本成為器件

13、選用的最重要標(biāo)準(zhǔn)。盡管方案一具備許多方案二沒有的特點(diǎn)，但是由于其技術(shù)還不十分成熟以及存在的技術(shù)瓶頸。還有其昂貴的價(jià)格，使其僅在一些中高檔轎車得到應(yīng)用。而單片機(jī)控制的車用數(shù)字儀表其卓越的性能價(jià)格比已引起我國車用儀表界的廣泛關(guān)注。具有集成度高、功能強(qiáng)、體積小、速度快、存儲量大、指令豐富、抗干擾性強(qiáng)、通用性好、推廣范圍大、指示準(zhǔn)確、易于匹配等特點(diǎn)，完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車儀表?；诖耍鞠到y(tǒng)中采用方案二作為本系統(tǒng)的最終總體設(shè)計(jì)方案。 2.2 擬采用的研究手段及途徑本設(shè)計(jì)闡述采用單片機(jī)為控制器件，以溫度傳感器，速度傳感器，儲存器，lcd等主要外圍元件的車用數(shù)字儀表的開發(fā)。主要由五個(gè)部分組成，即cpu主控制

14、模塊，溫度采集模塊，速度采集模塊，儲存器模塊以及l(fā)cd顯示模塊。作為車用儀表，其主要解決的問題是向用戶提供數(shù)字顯示的車速(km/h)、里程()、車內(nèi)溫度()等信息。 控制模塊（at89c51） 溫度檢測器 (ds18b20) lcd顯示模塊 速度感應(yīng)器 (tc1602a)(a44e) 儲存器(at24c02) 圖1 作為車用儀表，其基本功能即為向用戶提供車速 里程車內(nèi)溫度等信息 從技術(shù)上說，其工作流程應(yīng)為：系統(tǒng)啟動時(shí)，單片機(jī)軟件初始化，從0000h開始執(zhí)行程序，開中斷，單片機(jī)按工作周期輸入霍爾傳感器溫度傳感器信號并進(jìn)行處理，計(jì)算出行駛實(shí)時(shí)車速行駛里程，并開中斷，與溫度數(shù)據(jù)一起輸出到lcd顯示模塊at1602a顯示，且將里程信息存儲信息到e2prom存儲器中 同時(shí)，為減少電磁干擾，采用抗干擾電源光電隔離等措施保證系統(tǒng)正常穩(wěn)定地運(yùn)行圖1給出了基于at89c51單片機(jī)的車用數(shù)字儀表系統(tǒng)的框圖，本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部份協(xié)調(diào)完成