摘要：文中提出了利用單片機(jī)技術(shù)和VFD顯示器件，構(gòu)成汽車(chē)電子智能儀表的方法。儀表以PIC16C72A單片微型計(jì)算機(jī)為核心，具有實(shí)時(shí)顯示和保存車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油位、總里程、子里程等車(chē)況參數(shù)，使汽車(chē)具有“黑匣子”功能。 關(guān)鍵詞：組合儀表；VFD；單片機(jī)；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(jì)思想 汽車(chē)儀表是司機(jī)與汽車(chē)之間進(jìn)行信息交流的窗口和界面，對(duì)于提高汽車(chē)儀表使用壽命、安全和經(jīng)濟(jì)行駛有著積極而重要的作用。本設(shè)計(jì)采用PIC16C72A單片微型計(jì)算機(jī)作為儀表的核心，汽車(chē)原有傳感器無(wú)需更換，傳感器的輸出信號(hào)通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路后送人CPU，經(jīng)CPU處理后的信號(hào)采用時(shí)分技術(shù)通過(guò)VFD顯示器顯示出來(lái)。實(shí)時(shí)顯示車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油位、總里程、子里程等車(chē)況參數(shù)，并對(duì)信息進(jìn)行復(fù)雜處理從而為司機(jī)提供平均車(chē)速、經(jīng)濟(jì)油耗、剩余油量能跑里程數(shù)等有用信息，同時(shí)，還能對(duì)瞬時(shí)行車(chē)信息進(jìn)行記錄存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)“黑匣子”功能；對(duì)異常情況實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)警提示，且為今后功能擴(kuò)展預(yù)留通訊接口。與傳統(tǒng)汽車(chē)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(qiáng)、且有儲(chǔ)存功能、無(wú)機(jī)械磨損、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 2 硬件結(jié)構(gòu) 轎車(chē)用汽車(chē)電子智能儀表由傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、單片機(jī)處理器、語(yǔ)音報(bào)警電路、顯示驅(qū)動(dòng)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(chē)速傳感器，將對(duì)應(yīng)于0～200公里／d,時(shí)的車(chē)速轉(zhuǎn)變成頻率范圍為0～136．3Hz的脈沖信號(hào)； S2為脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器，將對(duì)應(yīng)于0～8000轉(zhuǎn)／分鐘的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變換成0～260Hz的頻率信號(hào)； S3為熱敏電阻式溫度傳感器，用于測(cè)量汽車(chē)?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(chē)速測(cè)量通道、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量通道的信號(hào)調(diào)理電路，由于車(chē)速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輸出的是脈沖頻率信號(hào)，所以，與之相對(duì)應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路的作用是對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行整形、嵌位／限幅，以滿足CPU對(duì)輸人信號(hào)的要求。水溫和油量傳感器輸出的是模擬信號(hào)，其對(duì)應(yīng)的信號(hào)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(hào)送到單片機(jī)自帶的A／D輸人端；CPU為微控制器，整個(gè)儀表的核心，對(duì)信號(hào)的采集、處理和輸出起控制指揮作用，芯片采用美國(guó)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(chǔ)器、128X8位的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和3個(gè)定時(shí)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(chǔ)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(shí)間長(zhǎng)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(chē)況，并保證掉電時(shí)數(shù)據(jù)不會(huì)消失，起到汽車(chē)“黑匣子”的作用； ISD為語(yǔ)言芯片，儲(chǔ)存所有報(bào)警語(yǔ)言，驅(qū)動(dòng)報(bào)警喇叭； DR1、DR2 為VFD 顯示驅(qū)動(dòng)器／控制器μPD16311芯片，一塊用于驅(qū)動(dòng)顯示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、總里程的VFD顯示屏，另一塊用于驅(qū)動(dòng)顯示車(chē)速、水溫、油量、子里程的VFD顯示屏； SP為喇叭，當(dāng)車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫和油量等測(cè)量參數(shù)超限時(shí)，起語(yǔ)言提示報(bào)警作用； VFD1、VFD2為熒光顯示屏，實(shí)時(shí)顯示車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油位、總里程、子里程等車(chē)況參數(shù)； DC／DC電源變換器，將汽車(chē)上原有的12V蓄電池供電電壓變成汽車(chē)智能組合儀表所需要的三種工作電壓：即微控制器、語(yǔ)言芯片、信號(hào)調(diào)理電路所需的+5V電壓，VFD顯示屏的陽(yáng)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(kāi)關(guān)用于功能選擇，它有兩個(gè)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(shí)間（hr：min）和剩油行駛里程（km）3項(xiàng)內(nèi)容，缺省顯示內(nèi)容為子里程，②對(duì)子里程和子里程行駛時(shí)間清零，按下按鍵的時(shí)間超過(guò)3s，即對(duì)子里程和子里程行駛時(shí)間清零； 亮度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，對(duì)VFD顯示器的亮度起調(diào)節(jié)作用。 3 軟件設(shè)計(jì) 儀表的軟件由四部分組成：即由系統(tǒng)時(shí)鐘程序、測(cè)控程序、按鍵／開(kāi)關(guān)處理程序和VFD顯示程序構(gòu)成。系統(tǒng)時(shí)鐘程序完成對(duì)四個(gè)軟件定時(shí)器的處理，實(shí)現(xiàn)定時(shí)采樣時(shí)間的設(shè)定、子里程／行駛時(shí)間清零定時(shí)器的設(shè)定、多功能顯示時(shí)間定時(shí)器的設(shè)定、報(bào)警間隔定時(shí)器的設(shè)定等功能；測(cè)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(duì)于車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)和水溫、油位傳感器模擬信號(hào)的采集、數(shù)字濾波及其它各種數(shù)值的計(jì)算；按鍵／開(kāi)關(guān)處理程序完成對(duì)多功能顯示區(qū)切換、子里程和子里程行駛時(shí)間清零的功能；VFD顯示程序完成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫和油量的模擬光柱顯示和車(chē)速、總里程、子里程、行駛時(shí)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(chē)儀表在工作過(guò)程中環(huán)境變化無(wú)常，在設(shè)計(jì)上通過(guò)硬軟件綜合考慮，實(shí)現(xiàn)抗干擾和數(shù)據(jù)可靠存儲(chǔ)設(shè)計(jì)。在軟件抗干擾措施方面，首先考慮到數(shù)字信號(hào)在傳輸過(guò)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(cuò)誤的情況，在編碼設(shè)計(jì)時(shí)，著重考慮編碼結(jié)構(gòu)，采用抗干擾性強(qiáng)的交織卷積碼的編碼方式；為了杜絕程序在使用過(guò)程中出現(xiàn)死循環(huán)或死機(jī)的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了看門(mén)狗電路，以實(shí)現(xiàn)硬件對(duì)軟件的保護(hù)作用；為了消除對(duì)數(shù)據(jù)采集帶來(lái)的誤差，對(duì)變化緩慢的油位傳感器等信號(hào)采樣值使用了算術(shù)平均法數(shù)字濾波，以消除油位波動(dòng)給采樣值帶來(lái)的影響。 參考文獻(xiàn) 1 董輝．汽車(chē)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(jī)原理和程序設(shè)計(jì)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1991 3 1997Microchip Technical Library， Microchip TechnologyInc．[M]