基于Freescale單片機的汽車組合電子儀表

引言
儀表是人和汽車的交互界面，為駕駛員提供所需的汽車運行參數、故障、里程等信息，是每一輛汽車必不可少的部件。儀表顯示的直觀與美觀使得駕駛不但是代步之必需，也成為舒適生活的一部分，而參數傳遞的準確與可靠性則直接關系到汽車行駛的安全。

汽車儀表
現代儀表最突出的特點是功能的模塊化，通常要組裝一塊儀表，只需將幾個功能模塊在定制PCB的基礎上聯合起來，就可以得到一個完整的系統。長安等經濟型汽車的指針儀表一般為獨立的模塊，提示/報警功能由PCB上的小燈泡完成。SANTANA系列的指針由印刷電路板上的十字線圈驅動，提示/報警燈全部是發光二極管。轎車的儀表板上顯示的主要數據、來源及對應顯示方式如表1（根據SANTANA2000）。
表1
信號
來源
顯示方式
車速
車速傳感器
指針
發動機轉速
轉速傳感器
指針
油壓
液位傳感器
指針
冷卻水溫度
溫度傳感器
指針
里程
積分數據
LCD
轉向/報警燈
車身線束
彩色提示燈
可見目前的汽車儀表尚以機械式為主，通訊方式以線束為主。這種模式最大的弊病是過于依賴線束，導致系統復雜。
隨著汽車產業的快速發展，尚有極大潛力的汽車電子市場正日漸受到各大汽車生產商與電子產品供應商的關注，這其中包括尚處于開發實驗階段的清潔能源汽車、目前由日本占據世界市場領袖地位的車載音響設備、前途無量的車載計算機信息終端設備以及形形色色的車內電控單元，如發動機電控單元、ABS、總線、新型電子儀表等。
對汽車儀表而言，使用電子式儀表板較之傳統儀表的優勢在于：
* 硬件功能的軟件化
隨著微電子技術的發展，微處理器的處理速度越來越快。一些實時性要求高，原本由硬件完成的功能，就完全可以通過對微處理器編程來實現。
* 系統集成度大大提高
在大規模集成電路技術迅速發展的今天，集成電路的密度越來越高，體積越來越小，內部結構越來越復雜，功能也越來越強大。隨著儀表的部分功能硬件不斷地被軟件取代，整個系統的集成度也在相應提高。
本設計是一個基于Freescale單片機的汽車組合儀表板。面向的是目前市場上占主流地位的傳統汽車，并引用長安車的儀表為模板，目的主要在于實現一個汽車組合電子儀表板的低端方案。
本方案的對象主要包括車速、轉速、壓力、溫度、里程、時間以及一些提示/報警燈信號。
* 車速表、發動機轉速表、油壓表、水溫表（指針）
* 里程表（LCD）：定時記錄車速信號，在行車時間內做數值積分，得到行駛公里數，作為里程保存在用戶Flash中。定時（1s）對里程數據做累加。

系統設計
由于本設計面向的是大眾化的傳統汽車，成本成為器件選用的最重要標準。在微控制器的選型上，我們并未考慮前途光明但目前尚未普及的CAN總線，而是選擇了自帶液晶驅動的8位微控制器LJ12。
MC68HC908LJ12是Freescale單片機908家族的一員，其主要參數與功能模塊如下：
* 8MHz的最大總線頻率；
* 12k用戶Flash；
* 512b RAM；
* 兩個獨立雙通道定時器模塊；
* 內部實時時鐘，可記錄年、月、日、時、分、秒；
* SCI與SPI通信模塊；
* 6通道10位A/D；
* LCD模塊，可驅動27