基于CAN總線汽車組合儀表的設計與研究

其中PKO一PK3、RESET分別與H128上相應的管腳相連。

4.9 其他外圍器件電路設計

4.9.1 晶振電路

本系統所用的晶振為SMHZ，分別對應接到H128單片機的引腳XTAL和EXTAL上，然后利用其內部壓控振蕩器和鎖相環（PLL）把這個頻率提高到25MHZ，作為單片機工作的內部總線時鐘。



4.9.2 儀表背光調節電路

儀表背光在汽車啟動后常亮，駕駛員可根據各環境下外部光線的明暗度對汽車儀表的背光進行調節，以達到最合適的感官效果。儀表背光電路通過調節電位器改變電阻值，從而改變電流的大小，MCU根據接受到的信號的值來改變PWM脈寬占空比的輸出，從而改變背光的明暗度1401.調節電路圖如圖4一19：



其中開關SWI為一可調電阻，通過改變電阻的大小控制電流，輸出到H128的A/D轉換接口RAD07，MCU根據周D轉換后的數據調整PWMI的輸出占空比，輸出接口CONV得到的模擬量和占空比有關，如占空比為1：1，則得到的電壓值就為Vmax的1/2，即2.5v.占空比的改變使得輸出電壓變化，從而使儀表背光顯示的亮度改變131].輸出背光調節電路如圖4一20：


其程序流程圖比較簡單，直接在此進行了分析，如圖4一21所示：

4.9.3 狀態指示燈電路在汽車儀表的電路

設計中，一般根據外圍電子元件的布置采用正控（開關控制正極電路）和負控（開關控制負極電路）相結合的方式來控制各種狀態指示燈，同樣在本儀表也采用了這種設計方法。功能指示燈都采普亮的發光二極管，而儀表照明則采用的高亮度發光二極管，分有紅、黃、綠三種顏色，對應不同的顯示和警告信息。發光二極管及其對應的限流電阻，我們都采用了貼片封裝的元件。

同時，發動機出現故障后，如發動機水溫過高，由MCU控制對應的故障燈會閃爍。發動機出現故障，其指示一般顯示為紅色，并伴隨有蜂鳴器報警。

4.9.4 語音報警電路

設計本儀表系統有蜂鳴器報警模塊，主要是為了提醒駕駛員注意相關的危險信息，如：水溫過高，水位過低，機油壓力過低、變速箱故障等等。MCU將采樣得到的數據與存儲在EZPRoM單元中的允許數值變化范圍比較，如果超過額定范圍，則發出信息到輸出端口，蜂鳴器報警，同時對應的報警指示燈閃爍。在下次的采樣過程中，如果采集的數據在額定范圍之間，則蜂鳴器解除報警，狀態指示燈熄滅。

本系統選用的蜂鳴器為頻繁短促鳴叫，頻率為2.6KHz，音量大小為75db.由于系統UO端口資源非常豐富，可以共用一個端口，也可以單獨占用一個端口，單獨占用端口，有利于故障維修檢查，本系統在H128上預留BPO一BP3為報警電路輸出端口。

4.9.5 時鐘發生器

電路RTC模塊（實時時鐘電路）有巧個內存映射寄存器，通過秒、分鐘、小時計數器提供的時間；通過星期、日、月份、年提供日歷功能。以上計數器每次加1時都可以產生中斷，并分別對相應的中斷標志置位，如果相應的中斷被允許則可以產生CPU中斷請求。

用于驅動時間和日歷的IHZ時鐘使內嵌的補償單元能夠補償晶振的誤差，這樣通過頻率補償機制能夠使IHZ時鐘獲得用于驅動整個模塊的晶振更高的精度。

補償值可以在模塊的校準操作時通過應用軟件設置或自動獲取澎].計時功能是通過一個時鐘頻率為128Hz（CGMXCLK/256）的計數器來實現的。

這個計數器可以在任何時候開始、。停止和清除。這個計數器的值被換算到looHZ對應的值，并存儲到計時數據寄存器中（chronographdatarcgister）。因此，數據寄存器中的值為O一99，每增加1代表1/1005（loms）。數據寄存器的值滿足以下關系式：S=「（128HzeountervalueX25）+16]/32計時計數器的精度是士sms.

4.10 PCB板的設計

在以往儀表電路設計過程中，儀表的電路通常是在儀表背后附上一層軟性塑料（撓性塑料），在塑料上覆銅進行電路連接，這種接法通常適用于比較簡單的電路。由于電子技術的發展，軟性塑料已不能滿足儀表功能繁多的要求，并逐漸為

硬質板取代。也就是印制板，通常所說的PcB板 。

電路板設計與電路圖設計不同之處在于，電路板屬于比較實體化的東西，而電路圖屬于比較抽象的東西。所以，在設計電路圖時，比較著重于電路的電氣性質。而在設計電路板時，比較著重于電路的實際尺寸與空間配置（立體）。下面就電路板的設計分為以下幾步；

第一步，先設計電路圖，確定元件的排序和元件的封裝（Footprint），然后通過程序所提供的ERC檢查。
第二步，電路圖設計完成后，利用CreateNetlist功能產生網絡表。
第三步，進入PCB編輯器，首先定義板框，即板子的大小、板層數與形狀。
第四步，加載網絡表，如果網絡表（或電路圖）有錯誤，或接口上的問題，將會在此階段中出現。可以根據產生的錯誤，重新會到電路圖進行修改。
第五步，布置元件，這項工作是電路板設計中最基礎、最麻煩也是影響最大的工作。
第六步，定義設計規則，進行手工布線或自動布線。
第七步，完成布線后，進行設計驗證檢查。如果沒有發現錯誤，即可存盤輸出。

印制板通常有紙質覆銅板、環氧樹脂板、玻纖板等，在這里考慮到價格的因素以及性能的要求，我們選取環氧樹脂板，其價格適中，也能滿足汽車運行的工作環境，PCB采用雙面布線，并在部分信號電路增加焊盤測點，以利于儀表電路功能的檢測，減少故障返修率。