基于Freescale單片機(jī)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(shù)、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(shù)傳遞的準(zhǔn)確與可靠性則直接關(guān)系到汽車行駛的安全。

汽車儀表
現(xiàn)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(chǔ)上聯(lián)合起來，就可以得到一個完整的系統(tǒng)。長安等經(jīng)濟(jì)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(qū)動，提示/報警燈全部是發(fā)光二極管。轎車的儀表板上顯示的主要數(shù)據(jù)、來源及對應(yīng)顯示方式如表1（根據(jù)SANTANA2000）。
表1
信號
來源
顯示方式
車速
車速傳感器
指針
發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)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?jǐn)?shù)據(jù)
LCD
轉(zhuǎn)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(jī)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(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜。
隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)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(chǎn)商與電子產(chǎn)品供應(yīng)商的關(guān)注，這其中包括尚處于開發(fā)實驗階段的清潔能源汽車、目前由日本占據(jù)世界市場領(lǐng)袖地位的車載音響設(shè)備、前途無量的車載計算機(jī)信息終端設(shè)備以及形形色色的車內(nèi)電控單元，如發(fā)動機(jī)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(tǒng)儀表的優(yōu)勢在于：
* 硬件功能的軟件化
隨著微電子技術(shù)的發(fā)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(xiàn)。
* 系統(tǒng)集成度大大提高
在大規(guī)模集成電路技術(shù)迅速發(fā)展的今天，集成電路的密度越來越高，體積越來越小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能也越來越強(qiáng)大。隨著儀表的部分功能硬件不斷地被軟件取代，整個系統(tǒng)的集成度也在相應(yīng)提高。
本設(shè)計是一個基于Freescale單片機(jī)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(tǒng)汽車，并引用長安車的儀表為模板，目的主要在于實現(xiàn)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(zhuǎn)速、壓力、溫度、里程、時間以及一些提示/報警燈信號。
* 車速表、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)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(nèi)做數(shù)值積分，得到行駛公里數(shù)，作為里程保存在用戶Flash中。定時（1s）對里程數(shù)據(jù)做累加。

系統(tǒng)設(shè)計
由于本設(shè)計面向的是大眾化的傳統(tǒng)汽車，成本成為器件選用的最重要標(biāo)準(zhǔn)。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(qū)動的8位微控制器LJ12。
MC68HC908LJ12是Freescale單片機(jī)908家族的一員，其主要參數(shù)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(nèi)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(qū)動27