毕业设计（论文）-基于单片机的步进电机的汽车仪表的设计

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1、河南理工大学万方科技学院毕业论文步进电机的汽车仪表的设计专业：电子信息工程班级：07电信一班姓名：学好：指导老师：论文目录一章：引言1.1：设计的目的和意义1.2：本技术的背景和发展1.3：本设计的主要内容和难点二章：系统设计方案2.1：系统功能和要求2.2：系统的组成2.2.1：步进电机控制模块2.2.2：测速与测温模块2.2.3：电源模块2.2.4：单片机模块2.2.5：LCD显示模块2.2.6：串口通信模块三章：系统硬件设计3.1：单片机模块功能的实现3.2：测水温、燃油模块3.3：测车速（转速）里程模块3.4：LCD显示模块3.5：步进电机控制模块3.6

2、：串口通信模块3.7：单片机系统供电模块、单片机系统电源模块四章系统软件设计4.1：系统软件模块划分4.2：编程语言的选择4.3：主程序的设计4.3.1：转速、车速、里程程序的设计4.3.2：表头驱动子程序的设计4.3.3：水温测量子程序的设计4.3.4：燃油测量子程序的设计4.4：本章小结五章系统功能的调试和性能测试5.1：系统安装与调试5.2：系统性能测试5.3：后期需要改进的地方结束语参考文献和附录（包括原理图和部分程序）1.1设计的目的和意义目前的汽车仪表多为模拟式动圈式机芯(线圈连同指针一起转动)或动磁式机芯(磁钢连同指针一起转动)仪表，主要是利用电磁

3、感应原理来实现仪表的指示，指针的回转回零则是利用弹簧游丝的弹性实现。动圈式机芯仪表抗震性能差、过载能力弱、指针易抖动等弱点;而动磁式机芯(主要是十字交叉机芯)仪表虽比较先进，但也存在一致性、通用性差的缺点。同时，这两种机芯的仪表都具有体积大、重量重、生产工艺复杂等缺点，因此，迫切需要一种一致性好、通用性强、可靠性高的驱动机芯来取代。随着计算机技术和微步进电机技术的不断发展，这给汽车仪表的技术变革带来了可能和机遇。微型步进电机是一种以脉冲信号作为驱动信号的一种特殊电、机，用它来驱动仪表指针，与先前的模拟式机芯相比具有体积小、重量轻、指示精确、一致性好、便于控制等特

4、点，特别适合于用单片机控制。而单片机具有集成度高，抗干扰能力强，并具有较强的数据处理能力和接口功能，所有功能由软件实现，应用灵活，系统的扩展、配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。以单片机来控制微型步进电机带动仪表指针来实现仪表指示功能已经成功的应用，充分地发挥了单片机和步进电机的所有优势，它们的完美结合构成的步进电机式数字化汽车组合仪表既保留了传统仪表的指针式显示模式，指示简单直观，符合传统视觉效果，更主要的是精度高、可靠性好、抗干扰能力强、体积小、重量轻、生产检测工艺简单、一致性和通用性好，非常适合现代汽车的生产。但是目前这种新型的数字化仪表都是以单

5、个的形式出现，每个表都是一个独立的整体，比如车速表、转速表、油量表、水温表、数字里程表等等，每一个表都需要一个MCU和仪表外壳，造成了很大的资源浪费和成本的提高。因此，进一步提高发掘单片机步进电机在汽车仪表上的利用率和效能则是要继续研究的重要课题。1.2本设计的背景和发展状况由于目前的汽车仪表多为传统的动圈式机芯(线圈连同指针一起转动)或动磁式机芯(磁钢连同指针一起转动)仪表，存在抗震性能差、过载能力弱、指针易抖动等弱点；而动磁式机芯(主要是十字交叉机芯)仪表虽比较先进，但也存在一致性、通用性差的缺点。同时，这两种机芯的仪表都具有体积大、重量重、生产工艺复杂等缺

6、点。但基于单片机系统的数字汽车仪表则具有精度高、可靠性好、抗干扰能力强、体积小、重量轻、生产检测工艺简单、一致性和通用性好等优点，所以发展和研究基于单片机系统的数字汽车仪表意义重大。目前的汽车仪表的发展，按技术规格来分经过了四代:第一代汽车仪表是基于机械作用力而工作的机械式仪表，即机械机芯表;第二代汽车仪表的工作原理基于电测原理，即通过各类传感器将被测的非电量转换成电信号加以测量，称之为电气式仪表;第三代为模拟电路电子式;第四代为步进电动机式全数字化汽车仪表从其应用技术手段上看，还是属于电子技术范畴，也属于电子式仪表。目前国内大部分汽车厂商所生产的汽车中使用的仪

7、表仍为传统的动圈式机芯或动磁式机芯仪表，只是在部分高档轿车上才使用了数字仪表系统。因此这一块市场存在着很大的空白。1.3本设计的主要内容及难点本文根据目前国内汽车仪表的状况和要求，完成基于STC5A08AD的步进电机式汽车联合仪表的实现，研究通用单片机和步进电机来实现汽车组合仪表的基本功能的解决方案。用单片机驱动步进电机指示汽车在行驶过程中的车速、转速，水温、油量、背光和各种状态指示灯等信息。主要包括单片机控制系统的硬件结构、软件结构以及关键技术的实现。通过对汽车仪表系统的基本功能的分析，完成系统的总体设计方案及基本框图的设计:对系统的各个组成部分的具体电路进行

8、分析和设计;对系统主要功