基于CDC3207G的汽車儀表板設計
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隨著現代電子技術的發展，多功能、高精度、高靈敏度、讀數直觀的電子數字顯示及圖像顯示的儀表已廣泛應用于汽車領域。為了提高汽車的使用性能，汽車的電子控制程度越來越高。電子控制裝置必須能迅速、準確處理各種復雜的信息，并通過汽車儀表板以數字、圖形或文字等形式顯示。這就對控制汽車儀表板的微控制器提出了更高的要求。
德國Micronas公司開發的CDC3207G是一款32位ARM內核高性能低功耗的微控制器。這是專門針對汽車儀表板而設計的微控制器。目前已經應用于德國大眾，中國東風等中高檔汽車。CDC3207G采用ARM7TDMI內核，內部具有512 K Flash以及32 K SRAM，為了滿足汽車儀表設計的需要，該微控制器還提供16路10位A／D轉換模塊、音頻驅動模塊、液晶顯示驅動模塊、7路步進電機驅動模塊等。而且內部集成了CAN通信模塊，可以很方便地與車內的其他電子裝置進行通信。
2 硬件設計
2．1 硬件總體結構圖
整個儀表板使用一個CDC3207G微控制器進行控制。輸入信號可以分為數字開關信號和模擬電壓信號兩種類型。對數字開關信號，可以根據其高低電平直接讀取其狀態。而對模擬信號，如轉速，速度等，用微控制器內部的lO位精度A／D轉換器進行A／D轉換，將模擬信號轉換為數字信號。設計的儀表板用6個步進電機來驅動6個指針，分別用來顯示轉速、發動機溫度、油量、速度、油壓和電池電壓。左右轉向時發出的提示音和故障報警聲等可以用音頻輸出驅動一個揚聲器來發出，除了可以產生簡單的單音警報外，還可產生振幅逐漸衰減的鑼聲信號。在LCD上可以顯示當前的檔位、車內外的溫度以及一些報警信息和時間等。LED指示燈可以用微控制器的H端口直接驅動。CAN總線可以與車內的其他控制模塊通信。圖1給出儀表板的結構示意圖。
2．2 步進電機模塊
步進電機在汽車儀表領域的應用是新一代汽車儀表最顯著的特點?？刂破鰿DC3207G內部集成了7個步進電機驅動模塊，每個步進電機模塊通過控制器內部連接了H橋的4個高電流輸出端口，直接驅動兩相步進電機，大大簡化了硬件電路的設計。通過軟件便可產生步進電機定位需要的各種脈沖。CDC3207G微控制器的步進電機模塊可提供多通道的PWM輸出，輸出信號頻率通過硬件設置可以選擇，并且不同步進電機模塊輸出信號時序上具有偏移，可以提高電磁兼容性能(EMC)。根據控制兩相步進電機的需要，CDC3207G內部提供了3個8位的寄存器，用于通過軟件產生控制步進電機需要的脈沖信號。其中2個寄存器通過每一模塊中的比較器與模塊計時器比較，用于產生驅動電機的PWM信號，另外一個寄存器用來選中相應步進電機模塊，輸出驅動信號，以及選擇4個輸出引腳的極性。這樣，通過軟件對3個寄存器的操作就能方便地控制每一路步進電機。此外，CDC3207G還具有零位檢測功能，即檢測電機運轉時的感應電流，得到電機運行的位置信息，就可以據此判斷電機是否達到初始位置(即汽車儀表的零位)。圖2給出步進電機驅動電路。
2．3 音頻控制模塊
CDC3207G音頻模塊的輸出信號可以直接驅動蜂鳴器或其他音頻設備，硬件設計比較簡單。圖3給出音頻模塊驅動電路。從圖中可知，在微控制器音頻模塊的輸出端口U1．4處直接接人三極管VT5、低通濾波器電路和揚聲器，即可實現整個音頻電路的設計。音頻模塊用于由脈寬調制單元(PWM)、3個計數器和1個累加器組成。該模塊能產生類似于鑼聲的聲音信號，是頻率可調的方波信號，輸出信號的脈寬由方波信號的脈寬決定，無需CPU就能實現信號振幅的指數變化。
2．4 LCD顯示模塊
液晶顯示器(LCD)具有微功耗、平板化、無x射線和電磁輻射等優點。LCD顯示模塊能以數字和圖像準確顯示出各個物理量，并增加了一些發生故障時的文字提示。CDC3207G內部集成了一個48x4的筆段式LCD驅動模塊，可以驅動4行、48列的LCD顯示模塊。為了能顯示更多的信息，這里選用的是一款128x 64的LCD模塊，在此LCD模塊上集成有驅動器，所以沒有用到CDC3207內部的LCD驅動器。圖4給出LCD顯示電路，需要連接8根數據線，一根讀信號，一根寫信號，一根復位信號線。
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