(完整版)基于AT89C51單片機的汽車數(shù)字儀表設(shè)計開題報告

1、長春大學電子信息工程學院畢業(yè)設(shè)計開題報告題目學院專業(yè)汽車數(shù)字儀表裝置的設(shè)計電子信息工程學院測控技術(shù)與儀器學生姓名：號：指導教師開題時間李春豐021041128張化勛（教授）2014.03.19一、文獻綜述研究目的隨著汽車行業(yè)和電子技術(shù)的發(fā)展，汽車中各種系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)日趨復雜，汽車行駛和各部分工作狀況信息量增加，傳統(tǒng)的汽車電子儀表一般是機電式模擬儀表，只能提供給駕駛員在汽車行駛中必須的數(shù)據(jù)信息，而缺少很多輔助性的駕駛信息。對于機電式儀表所用的傳統(tǒng)技術(shù)而言，由于無法克制低速度時的線性差并且提供的精度很低，已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代汽車新技術(shù)，高速度的要求，這就使汽車對汽車電子儀表的要求逐漸提高。由此，現(xiàn)在汽車儀

2、表技術(shù)正向數(shù)字化方面，“綜合信息系統(tǒng)”方向發(fā)展，汽車數(shù)字儀表代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機電式儀表正在成為發(fā)展趨向。隨著計算機技術(shù)在汽車上的應用，電子顯示系統(tǒng)得到了廣泛的應用。電子顯示系統(tǒng)與各種檢測裝置連接，可以對車速、溫度、里程等參數(shù)進行測量，并以數(shù)字型是顯示出來。數(shù)字儀表具有精度高、相應快、直觀、讀數(shù)清晰等特點。本課題在這種背景下提出的，研究的內(nèi)容是汽車儀表的數(shù)字化顯示。研究意義在這個汽車電控化的時代，對儀表來說自然也有了更高的要求。傳統(tǒng)儀表一般是機電式模擬儀表，只能給駕駛員提供汽車運行中必要而又少量的數(shù)據(jù)信息，已遠遠不能滿足現(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)

3、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用。安全性不論何時都是汽車最關(guān)鍵的指標，而對于儀表來說，通過新功能的開發(fā)與應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。國內(nèi)外研究背景現(xiàn)狀縱觀汽車儀表的發(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)型時期?，F(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。嚴格地說，第4代汽車數(shù)字儀表從其應用的技術(shù)

4、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。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遠超過了第3代汽車儀表，目前我國的汽車儀表與國外發(fā)達國家相比，技術(shù)水平有相當大的差距，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品技術(shù)水平低、造型設(shè)計單調(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用份額還較大，但國內(nèi)汽車儀表界一致看好汽車數(shù)字儀表。參考文獻1 張武，顧凱基于51單片機的車用數(shù)字儀表設(shè)計以現(xiàn)實J.今日電子，2006（5）：32-35.2 連學東，鄒曉菲基于AT89C51的車用數(shù)字儀表的設(shè)計J.科協(xié)論壇（下半月），2013,（第11期）.3 薛小玲，劉志群巧用單片機實現(xiàn)

5、液晶的動態(tài)顯示.閩江學院學報J.微計算機信息，2006（8）：63-65.4 趙娜，趙剛，于珍珠基于51單片機的溫度測量系統(tǒng)J.微計算機信息，2006（8）:63-65.5 歐偉明液晶顯示模塊TC1602A與單片機的接口技術(shù)J.國外電子元器件，2003（3）：63-65.6 鮑滿腔.基于單片機的車用數(shù)字儀表的設(shè)計與實現(xiàn)J.科技信息,2009,（第6期）.7 劉小明，柴蒼修，黃靜數(shù)字化車速里程表的設(shè)計J.武漢理工大學報1999（14）：48-50.8 雷躍.車用智能數(shù)字儀表系統(tǒng)的設(shè)計J.電子測試,2007,（第7期）.9 顧雨車用電子顯示裝置及數(shù)字儀表技術(shù)與現(xiàn)狀J.汽車實用技術(shù),2011,（第3

6、期）.10 王安敏，劉國建.基于單片機的車用儀表的設(shè)計與實現(xiàn)J.微計算機信息雜志,2007,（第17期）.11 C.Villiam,Follmer.ElectronicSpeedControl.AdvancedDevelopment.IEEEPaper7893:36-5212 XIYB.GUJ.HEsummarizationfortechnologyofnetworkedmeasurementJChineseJournalofScientificInstrument,2002(S3):212216.13ZHANGSYX.Singlemicrocomputerprincipleapplicati

7、onandinterfacetechnologyM.Beijing:NationalDe一fenceIndustryPress,1993.14ZHOUW,KENZOWATANABE.TechnologydevelopmentofinstrumentationandmeasurementabroadinrecentyearsJ.ChineseJournalofScientificInstrument,2005(7):765-770.15NationalSemiconductorCorp.LM1117/LM1117I800mALow-DropoutLinearRegulatorEB/OL.2002

8、.二、課題的主要研究內(nèi)容和實施方案方案一是CAN總線式全數(shù)字儀表系統(tǒng)。系統(tǒng)分為CAN通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊等幾個部分。主要優(yōu)點體現(xiàn)在：具有高位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤；大大減少了車身布線，并且具有反應快，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。方案二是單片機式數(shù)字儀表系統(tǒng)。其主要組成也包含以下幾個部分：信息檢測模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，LCD顯示模塊等。主要優(yōu)點體現(xiàn)在：指示精度遠遠高于現(xiàn)行國家標準；重復性好，分度均勻；響應速度快、無抖動；產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性和可靠性有根本保證；

9、適用范圍廣，基本上能滿足所有車型。經(jīng)分析，由于本設(shè)計面向的是大眾化的傳統(tǒng)汽車，成本成為器件選用的最重要標準。盡管方案一具備許多方案二沒有的特點，但是由于其技術(shù)還不十分成熟以及存在的技術(shù)瓶頸。還有其昂貴的價格，使其僅在一些中高檔轎車得到應用。而單片機控制的車用數(shù)字儀表其卓越的性能價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、體積小、速度快、存儲量大、指令豐富、抗干擾性強、通用性好、推廣范圍大、指示準確、易于匹配等特點，完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車儀表。基于此，本系統(tǒng)中采用方案二作為本系統(tǒng)的最終總體設(shè)計方案。本設(shè)計闡述采用單片機為控制器件，以溫度傳感器，速度傳感器，儲存器，LCD等主要外圍元

10、件的車用數(shù)字儀表的開發(fā)。主要由五個部分組成，即CPU主控制模塊，溫度采集模塊，速度采集模塊，儲存器模塊以及LCD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（KM）、車內(nèi)溫度（°C）等信息。圖1基于單片機車用數(shù)字儀表裝置系統(tǒng)框圖圖1給出了基于單片機的車用數(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分協(xié)調(diào)完成。整個系統(tǒng)主要包括：控制模塊、LCD顯示模塊、溫度傳感器模塊、速度傳感器模塊及儲存器模塊。其中單片機主要完成外圍硬件的控制以及信息處理功能；溫度傳感器完成溫度信號的采集和轉(zhuǎn)換；速度傳感器采集車輛行駛的圈脈沖信號；儲存器模塊儲存當前里程信息

11、；LCD顯示模塊完成字符/數(shù)字轉(zhuǎn)換、驅(qū)動及顯示功能。控制模塊CPU控制模塊采用單片機完成波形發(fā)生器的信號、變阻信號的采集，以及里程信號、速度信號、溫度信號的顯示。AT89C51是ATMEL公司生產(chǎn)的比較經(jīng)典的單片機芯片，工作穩(wěn)定、能耗低、抗電磁干擾性強。溫度傳感器模塊DSl8B20是Dallas公司推出的單線數(shù)字式測溫芯片，它能在現(xiàn)場采集溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。而且溫度傳感器DSl8820轉(zhuǎn)化溫度的方法非常簡潔且精度高、測試范圍較廣。速度傳感器模塊速度傳感器是車輛傳感器中的易損器件，所以該系統(tǒng)應用的測速傳感器由霍爾開關(guān)、磁鐵組成。其工作原理是將霍爾開關(guān)和磁鐵分別安裝在車架、

12、車輪的適當位置，車輛行駛時，在磁鐵的作用下，霍爾開關(guān)產(chǎn)生開關(guān)信號，通過在單位時間對其計數(shù)可計算出車輛的行駛的瞬時速度，累計開關(guān)信號可計算出車輛行使的距離。它具有靈敏度高、價格低廉、不易損壞等優(yōu)點。存儲器模塊為了實現(xiàn)里程顯示的連續(xù)性，系統(tǒng)必須選擇掉電存儲器存放里程信息：掉電存儲單元的作用是存電源斷開的時候，存儲當前的里程信息。這里可以采用掉電保護的EEPROM存儲器。LCD顯示模塊LCD顯示模塊主要采用TCl602A字符型液晶顯示芯片顯示車內(nèi)溫度、車速及里程信息。TCl602A共有16個引腳。TCl602A內(nèi)部主要由DDRAM、CGROM、CGRAM、IR、DR、BF、AC等太規(guī)模集成電路組成。

13、其工作流程應為：系統(tǒng)啟動時，單片機軟件初始化，從0000H開始執(zhí)行程序，開中斷，單片機按工作周期輸入速度傳感器、溫度傳感器信號并進行處理，計算行駛實時車速、行駛里程、并開中斷，與溫度數(shù)據(jù)一起輸出到LCD顯示模塊顯示，且將里程信息儲存信息到儲存器中。三、進度安排3.3-3.24：通過各種渠道查閱有關(guān)汽車數(shù)字儀表系統(tǒng)的文獻，進行方案論證,初步撰寫寫開題報告。3.25-4.06：進行整體的硬件，反復檢查各個組成部分，以確保整個硬件系統(tǒng)可行性和可靠性。4.07-4.14：到設(shè)計要求。4.15-5.03：5.04-5.11：5.12-5.19:進行整體軟件系統(tǒng)設(shè)計，實現(xiàn)軟件系統(tǒng)對硬件系統(tǒng)的準確控制達整理設(shè)計過程的所有資料和數(shù)據(jù)，開始撰寫論文。進行中期硬件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)的檢查。修改完整論文，電路圖，硬件系統(tǒng)圖，確保能夠準確達到設(shè)計要求。5.20-5.27:提交修改后完整的論文。5.28-6.04:整理設(shè)計過程的思路，數(shù)據(jù)庫，資料，準備答辯。6.05-6.08：開始正式答辯。指導教師評語:指導教師：20年月日審查意見：