基于CDC3207G的汽車(chē)儀表板設計

2 硬件設計
2．1 硬件總體結構圖
整個(gè)儀表板使用一個(gè)CDC3207G微控制器進(jìn)行控制。輸入信號可以分為數字開(kāi)關(guān)信號和模擬電壓信號兩種類(lèi)型。對數字開(kāi)關(guān)信號，可以根據其高低電平直接讀取其狀態(tài)。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(jìn)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(gè)步進(jìn)電機來(lái)驅動(dòng)6個(gè)指針，分別用來(lái)顯示轉速、發(fā)動(dòng)機溫度、油量、速度、油壓和電池電壓。左右轉向時(shí)發(fā)出的提示音和故障報警聲等可以用音頻輸出驅動(dòng)一個(gè)揚聲器來(lái)發(fā)出，除了可以產(chǎn)生簡(jiǎn)單的單音警報外，還可產(chǎn)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(chē)內外的溫度以及一些報警信息和時(shí)間等。LED指示燈可以用微控制器的H端口直接驅動(dòng)。CAN總線(xiàn)可以與車(chē)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(jìn)電機模塊
步進(jìn)電機在汽車(chē)儀表領(lǐng)域的應用是新一代汽車(chē)儀表最顯著(zhù)的特點(diǎn)?？刂破鰿DC3207G內部集成了7個(gè)步進(jìn)電機驅動(dòng)模塊，每個(gè)步進(jìn)電機模塊通過(guò)控制器內部連接了H橋的4個(gè)高電流輸出端口，直接驅動(dòng)兩相步進(jìn)電機，大大簡(jiǎn)化了硬件電路的設計。通過(guò)軟件便可產(chǎn)生步進(jìn)電機定位需要的各種脈沖。CDC3207G微控制器的步進(jìn)電機模塊可提供多通道的PWM輸出，輸出信號頻率通過(guò)硬件設置可以選擇，并且不同步進(jìn)電機模塊輸出信號時(shí)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(jìn)電機的需要，CDC3207G內部提供了3個(gè)8位的寄存器，用于通過(guò)軟件產(chǎn)生控制步進(jìn)電機需要的脈沖信號。其中2個(gè)寄存器通過(guò)每一模塊中的比較器與模塊計時(shí)器比較，用于產(chǎn)生驅動(dòng)電機的PWM信號，另外一個(gè)寄存器用來(lái)選中相應步進(jìn)電機模塊，輸出驅動(dòng)信號，以及選擇4個(gè)輸出引腳的極性。這樣，通過(guò)軟件對3個(gè)寄存器的操作就能方便地控制每一路步進(jìn)電機。此外，CDC3207G還具有零位檢測功能，即檢測電機運轉時(shí)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(chē)儀表的零位)。圖2給出步進(jìn)電機驅動(dòng)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(dòng)蜂鳴器或其他音頻設備，硬件設計比較簡(jiǎn)單。圖3給出音頻模塊驅動(dòng)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(shí)現整個(gè)音頻電路的設計。音頻模塊用于由脈寬調制單元(PWM)、3個(gè)計數器和1個(gè)累加器組成。該模塊能產(chǎn)生類(lèi)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(wú)需CPU就能實(shí)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(wú)x射線(xiàn)和電磁輻射等優(yōu)點(diǎn)。LCD顯示模塊能以數字和圖像準確顯示出各個(gè)物理量，并增加了一些發(fā)生故障時(shí)的文字提示。CDC3207G內部集成了一個(gè)48x4的筆段式LCD驅動(dòng)模塊，可以驅動(dòng)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(dòng)器，所以沒(méi)有用到CDC3207內部的LCD驅動(dòng)器。圖4給出LCD顯示電路，需要連接8根數據線(xiàn)，一根讀信號，一根寫(xiě)信號，一根復位信號線(xiàn)。