摘要：文中提出了利用單片機技術(shù)和VFD顯示器件，構(gòu)成汽車電子智能儀表的方法。儀表以PIC16C72A單片微型計算機為核心，具有實時顯示和保存車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫、油位、總里程、子里程等車況參數(shù)，使汽車具有“黑匣子”功能。 關(guān)鍵詞：組合儀表；VFD；單片機；硬件；軟件 Abstract：A method of constituted the car intellectual meter based on the single-chip micro-computer technology and VFD display device is introduced in this paper．PIC16C72A single-chip microcomputer is its core and the meter possesses the function of displaying and saving the cars parameters such as the velocity of car，rotational speed of engine，temperature of water，the level of oil，total mileage and single mileage et on time．So that the car take on the function of“Black Box”． Key words：Combined meter；VFD （Vacuum Fluorescent Display）； Singe-chip； Computer Hardware；Software 1 設(shè)計思想 汽車儀表是司機與汽車之間進行信息交流的窗口和界面，對于提高汽車儀表使用壽命、安全和經(jīng)濟行駛有著積極而重要的作用。本設(shè)計采用PIC16C72A單片微型計算機作為儀表的核心，汽車原有傳感器無需更換，傳感器的輸出信號通過信號調(diào)理電路后送人CPU，經(jīng)CPU處理后的信號采用時分技術(shù)通過VFD顯示器顯示出來。實時顯示車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫、油位、總里程、子里程等車況參數(shù)，并對信息進行復(fù)雜處理從而為司機提供平均車速、經(jīng)濟油耗、剩余油量能跑里程數(shù)等有用信息，同時，還能對瞬時行車信息進行記錄存儲，實現(xiàn)“黑匣子”功能；對異常情況實現(xiàn)語音報警提示，且為今后功能擴展預(yù)留通訊接口。與傳統(tǒng)汽車儀表相比，該儀表具有功能豐富、可靠性高、精度高、可視性好、通用性強、且有儲存功能、無機械磨損、使用壽命長等優(yōu)點。 2 硬件結(jié)構(gòu) 轎車用汽車電子智能儀表由傳感器、信號調(diào)理電路、單片機處理器、語音報警電路、顯示驅(qū)動電路、VFD顯示器等部分構(gòu)成。如圖1所示： 其中：S1為光電式車速傳感器，將對應(yīng)于0～200公里／d,時的車速轉(zhuǎn)變成頻率范圍為0～136．3Hz的脈沖信號； S2為脈沖信號式轉(zhuǎn)速傳感器，將對應(yīng)于0～8000轉(zhuǎn)／分鐘的發(fā)動機轉(zhuǎn)速變換成0～260Hz的頻率信號； S3為熱敏電阻式溫度傳感器，用于測量汽車?yán)鋮s水的溫度，該傳感器將水溫的變化變換成電阻、電壓的變化； s4為浮子一可變電阻式液位傳感器，將油位的變化變成電阻、電壓的變化； Cnl、Cn2為車速測量通道、發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量通道的信號調(diào)理電路，由于車速和發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器輸出的是脈沖頻率信號，所以，與之相對應(yīng)的信號調(diào)理電路的作用是對傳感器的輸出信號進行整形、嵌位／限幅，以滿足CPU對輸人信號的要求。水溫和油量傳感器輸出的是模擬信號，其對應(yīng)的信號調(diào)理電路Cn3、Cn4為電阻傳輸網(wǎng)絡(luò)，將傳感器的輸出信號送到單片機自帶的A／D輸人端；CPU為微控制器，整個儀表的核心，對信號的采集、處理和輸出起控制指揮作用，芯片采用美國Microchip公司PIC16C72A芯片，它是帶有8位5通道A／D轉(zhuǎn)換器、4kX 14位的程序存儲器、128X8位的數(shù)據(jù)存儲器和3個定時器的8位微處理器； E²PROM選用93LCA6B型三線串行電擦除可編程只讀存儲器，其容量為1k×16位，擦除周期1M次，顯示速度2ms，數(shù)據(jù)保持時間長于4O年。在儀表中用于保存子里程、總里程數(shù)據(jù)以及當(dāng)前車況，并保證掉電時數(shù)據(jù)不會消失，起到汽車“黑匣子”的作用； ISD為語言芯片，儲存所有報警語言，驅(qū)動報警喇叭； DR1、DR2 為VFD 顯示驅(qū)動器／控制器μPD16311芯片，一塊用于驅(qū)動顯示發(fā)動機轉(zhuǎn)速、總里程的VFD顯示屏，另一塊用于驅(qū)動顯示車速、水溫、油量、子里程的VFD顯示屏； SP為喇叭，當(dāng)車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫和油量等測量參數(shù)超限時，起語言提示報警作用； VFD1、VFD2為熒光顯示屏，實時顯示車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫、油位、總里程、子里程等車況參數(shù)； DC／DC電源變換器，將汽車上原有的12V蓄電池供電電壓變成汽車智能組合儀表所需要的三種工作電壓：即微控制器、語言芯片、信號調(diào)理電路所需的+5V電壓，VFD顯示屏的陽極和柵極所需的一32V電壓以及用于VFD顯示屏燈絲供電的交流4．2V電壓； 功能選擇開關(guān)用于功能選擇，它有兩個作用：①切換多功能顯示區(qū)的顯示內(nèi)容，多功能顯示區(qū)可以顯示子里程（km）、子里程行駛時間（hr：min）和剩油行駛里程（km）3項內(nèi)容，缺省顯示內(nèi)容為子里程，②對子里程和子里程行駛時間清零，按下按鍵的時間超過3s，即對子里程和子里程行駛時間清零； 亮度調(diào)節(jié)開關(guān)，對VFD顯示器的亮度起調(diào)節(jié)作用。 3 軟件設(shè)計 儀表的軟件由四部分組成：即由系統(tǒng)時鐘程序、測控程序、按鍵／開關(guān)處理程序和VFD顯示程序構(gòu)成。系統(tǒng)時鐘程序完成對四個軟件定時器的處理，實現(xiàn)定時采樣時間的設(shè)定、子里程／行駛時間清零定時器的設(shè)定、多功能顯示時間定時器的設(shè)定、報警間隔定時器的設(shè)定等功能；測控程序主要包括數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)處理程序，完成對于車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速脈沖信號和水溫、油位傳感器模擬信號的采集、數(shù)字濾波及其它各種數(shù)值的計算；按鍵／開關(guān)處理程序完成對多功能顯示區(qū)切換、子里程和子里程行駛時間清零的功能；VFD顯示程序完成對發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫和油量的模擬光柱顯示和車速、總里程、子里程、行駛時間、剩油行駛里程等參數(shù)的數(shù)字顯示的功能。系統(tǒng)的主程序框圖如圖2所示： 汽車儀表在工作過程中環(huán)境變化無常，在設(shè)計上通過硬軟件綜合考慮，實現(xiàn)抗干擾和數(shù)據(jù)可靠存儲設(shè)計。在軟件抗干擾措施方面，首先考慮到數(shù)字信號在傳輸過程中受到干擾易引起碼元波形變壞，傳輸?shù)浇邮斩撕?，可能發(fā)生錯誤的情況，在編碼設(shè)計時，著重考慮編碼結(jié)構(gòu)，采用抗干擾性強的交織卷積碼的編碼方式；為了杜絕程序在使用過程中出現(xiàn)死循環(huán)或死機的現(xiàn)象，設(shè)計了看門狗電路，以實現(xiàn)硬件對軟件的保護作用；為了消除對數(shù)據(jù)采集帶來的誤差，對變化緩慢的油位傳感器等信號采樣值使用了算術(shù)平均法數(shù)字濾波，以消除油位波動給采樣值帶來的影響。 參考文獻 1 董輝．汽車電子技術(shù)與傳感器[M]．北京：北京理工大學(xué)出版社，1997 2 竇振中．PIC系列單片機原理和程序設(shè)計[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1991 3 1997Microchip Technical Library， Microchip TechnologyInc．[M]