车用智能数字仪表系统的设计.doc

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1、车用智能数字仪表系统的设计雷跃[摘要]本文介绍以SPCE061A单片机为主控器，以气压、油压、温度、霍尔元件等传感器为主要外围元件、以HS12864-1液晶模块为显示屏的新型车用数字仪表系统的设计，说明此仪表系统显示直观、准确，使用方便、可靠，信息语音播报、告警等突出的优点，展现车用仪表系统未来的发展趋势和广阔的开发空间。　[关键词]SPCE061A单片机DS18B20HS12864-1车用数字仪表一、引言传统的汽车仪表一般是机电式模拟仪表，只能给驾驶员提供汽车行驶中必要而又少量的数据信息，已远远不能满足现代汽车新技术、高速度发

2、展的要求。随着现代电子技术的发展，多功能、高精度、高灵敏度、读数直观的智能数字仪表是汽车仪表发展趋势。下面对以单片机为核心的新型全数字车用仪表系统设计作详细介绍。二、系统设计思想系统功能由硬件和软件两大部组成。硬件部分主要完成各种传感器信号的采集、转换，各种信息的显示等；软件主要完成信号的处理及控制功能等。设计的整体框图如图1所示。SPCE061A单片机依次查询各传感器的输出信号（气压、油压等模拟传感器输出的模拟信号需要经过A/D转换）； 然后SPCE061A对输入信号进行相应处理后通过HS12864-1液晶模块输出，同时还可输

3、出各种告警信号。 利用单片机内部的D/A数模转换器，把各种告警信号事先设置好的语音信号经过该数模转换通道送到扬声器，利用SPCE061A的语音功能实现语音播报告警。图1系统框图三、系统硬件设计系统硬件主要包括以下几个模块： SPCE061A主控模块、传感器模块、HS12864-1液晶模块等。其中 SPCE061A主要完成外围硬件的控制以及一些运算功能，传感器完成信号的采样功能，HS12864-1液晶模块完成字符、数字的显示功能。（一）主控模块系统中采用的SPCE061A单片机，是凌阳公司继μ’nSPTM系列产品SPCE500A等

4、之后推出的又一款16位单片机。SPCE061A里只内嵌32K字的闪存（FLASH），较高的处理速度使μ’nSPTM能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。其内部具有七通道10位电压A/D模数转换器和两个10位D/A数模转换通道，这样节省电路板面积，简化了硬件电路。具体应用时，只需在编写程序中加入启动A/D转换的指令即可完成操作。SPCE061A内部自带两个10位D/A转换通道，比较容易实现语音功能。（二）温度传感器DS18B20DS18B20是美国Dallas公司推出的数字式智能温度传感器，它是单线数字式测温芯片，能在现场采集

5、温度数据，并将温度数据直接转换成数字量输出。它能够直接读出被测温度并可根据实际要求通过简单的编程实现9～2位的数字值读数方式。而且采用了三线制与单片机相连，将测温部分与A/D转换于一起，减少了外部硬件电路，具有低成本和易使用的特点。DS18B20测温范围为-55～125℃，精度为±2℃，而在-10～85℃范围内，其精度为0.5℃。DS18B20与SPCE061A单片机的接口电路图如图2所示，其中DS18B20工作在外部电源供电方式，SPCE061A单片机采用IOB6和DS18B20通信。 图28B20与单片机接口电路图3HS12

6、864-1的结构（三）HS12864-1液晶模块HS12864-1是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。可实现图形显示，也可以显示8×4个(16×16点阵)汉字。HS12864-1液晶内置HD61102图形液晶显示模块，驱动和控制系统是由HD61102作为64路行驱动器，同时HD61102配备了一套显示存储器的管理电路和与MCU接口电路，可以直接与MCU的总线连接。HS12864-1的结构见图3。HS12864-1具有简单而功能较强的指令集，可实现字符移动、闪烁等显示功能，共有7

7、条指令，单片机只需通过D/I、R/W、DB0~DB7送入数据或指令便可显示其指定内容或显示方式。HS12864-1与SPCE061A单片机的硬件接口电路见图4。图中采用并行通信方式，单片机的IOA0-IOA7口与液晶模块的DB0-DB7口相连作为数据输入输出用；即IOB0-IOB4口与液晶模组的CS1、CS2、D/I、R/W、E相连作为单片机对液晶图4HS12864-1与单片机接口电路的控制口。（四）测速传感器及其他模拟传感器速度传感器是车辆传感器中的易损器件，所以该系统测速传感器由霍尔开关、磁铁组成。其工作原理是将霍尔开关和磁

8、铁分别安装在车架、车轮的适当位置，车辆行驶时，在磁铁的作用下，霍尔开关产生开关信号，通过在单位时间对其计数可计算出车辆的行驶的瞬时速度，累计开关信号可计算出车辆行使的距离。它具有灵敏度高、价格低廉、不易损坏等优点。气压、油压、油量等参数的测量采用模拟传感器，其输