基于LPC2292的汽車(chē)智能組合儀表設計

汽車(chē)儀表是司機與汽車(chē)之間進(jìn)行信息交流的窗口和界面，對于提高汽車(chē)儀表使用壽命，安全和經(jīng)濟行駛有著(zhù)積極而重要的作用。本設計采用LPC2292嵌入式控制器[1]作為儀表的控制核心，汽車(chē)原有傳感器無(wú)需更換，傳感器的輸出信號通過(guò)信號調理電路后送入MCU，經(jīng)MCU處理后的信號通過(guò)LCD顯示器顯示出來(lái)。實(shí)時(shí)顯示車(chē)速、發(fā)動(dòng)機轉速、水溫、油位、總里程、子里程等車(chē)況參數，并對信息進(jìn)行復雜處理從而為司機提供平均車(chē)速、經(jīng)濟油耗、剩余油量能跑里程數等有用信息，同時(shí)，還能對瞬時(shí)行車(chē)信息進(jìn)行記錄存儲，實(shí)現“黑匣子”功能；對異常情況實(shí)現語(yǔ)音報警提示，且為今后功能擴展預留通訊接口。與傳統汽車(chē)儀表相比，該儀表具有功能豐富、可靠性高、精度高、可視性好、通用性強、且有存儲功能、無(wú)機械磨損、使用壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)。

隨著(zhù)汽車(chē)電子的網(wǎng)絡(luò )化，CAN總線(xiàn)技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應用，因此，CAN總線(xiàn)、嵌入式就成為汽車(chē)儀表未來(lái)發(fā)展的必然趨勢。

1 汽車(chē)儀表的基本結構和功能

汽車(chē)智能儀表采集車(chē)輛的各種狀態(tài)信息，這些信息包括車(chē)速，總、分里程，發(fā)動(dòng)機轉速，前后橋氣壓，水溫，油量，及油壓力，電瓶電壓，室內、室外溫度等。其中一部分信息（車(chē)速、轉速、氣壓）經(jīng)過(guò)處理后送入步進(jìn)電機驅動(dòng)模塊來(lái)驅動(dòng)指針，這些信息的變化較其它信息要快且與車(chē)輛行使安全密切相關(guān)，用指針顯示既直觀(guān)、醒目又符合人的視覺(jué)習慣。所以，汽車(chē)上較常用的有四種指示儀表，即車(chē)速里程表、發(fā)動(dòng)機轉速表、氣壓表等。分別顯示汽車(chē)行駛速度、單里程和總里程數、汽車(chē)行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機旋轉速度及前后橋氣壓等。另一些變化較慢的信息（電瓶電壓、油量等）通過(guò)數據處理及液晶控制模塊在液晶屏上顯示。

汽車(chē)智能儀表由傳感器、信號調理電路、微控制器、鍵盤(pán)輸入模塊、步進(jìn)電機驅動(dòng)模塊、語(yǔ)音報警電路、LCD顯示器等部分構成。

圖1 汽車(chē)智能儀表結構圖

系統采用的微控制器為PHILIPS公司的LPC2292芯片。LPC2292是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器。128KB片內Flash程序存儲器；外部8、16或32位總線(xiàn)；4路10位A/D轉換器，轉換時(shí)間低至2.44us；2個(gè)互連的CAN總線(xiàn)接口；2個(gè)32位定時(shí)器（帶4路捕獲和4路比較通道）、PWM單元（6路輸出）、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和看門(mén)狗；多個(gè)串口接口，包括2個(gè)16C550工業(yè)標準UART、高速I(mǎi)2C接口（400Hkz）和2個(gè)SPI接口；通過(guò)片內PLL可實(shí)現最大為60MHz的CPU操作頻率。

其中：車(chē)速傳感器及調理電路模塊[3]包括光電式車(chē)速傳感器和車(chē)速測量通道的信號調理電阻。車(chē)速傳感器將對應于0～200公里/小時(shí)的車(chē)速轉變?yōu)轭l率范圍為0～136.3Hz的脈沖信號；轉速傳感器及調理電路模塊包括脈沖信號式轉速傳感器和發(fā)動(dòng)機轉速測量通道的信號調理電路，轉速傳感器將對應于0～8000轉/分鐘的發(fā)動(dòng)機轉速變換成0～260Hz的頻率信號；由于車(chē)速和發(fā)動(dòng)機轉速傳感器輸出的脈沖頻率信號，所以與之相對應的信號調理電路的作用是對傳感器的輸出信號進(jìn)行整形、嵌位/限幅，以滿(mǎn)足MCU對輸入信號的要求。溫度傳感器采用熱敏電阻式溫度傳感器，用于測量汽車(chē)冷卻水的溫度，該傳感器將水溫的變化變換成電阻、電壓的變化；液位傳感器采用浮子－可變電阻式液位傳感器，將油位的變化變換成電阻、電壓的變化；水溫和油量傳感器輸出的是模擬信號，其對應的信號調理電路為電阻傳輸網(wǎng)絡(luò )，將傳感器的輸出信號送到LPC2292自帶的A/D輸入端。E2PROM選用93LC46B三線(xiàn)串行電擦除可編程只讀存儲器，其容量為1K×16位，擦除周期為1M次，顯示速度為2ms，數據保持時(shí)間可達40年，在儀表中用于保存子里程、總里程數據以及當前車(chē)況，并保證掉電時(shí)數據不會(huì )消失，起到汽車(chē)“黑匣子”作用。

步進(jìn)電機模塊驅動(dòng)控制車(chē)速表、轉速表、前橋氣壓表及后橋氣壓表。

語(yǔ)音模塊主要用來(lái)存儲所有報警語(yǔ)言，驅動(dòng)報警喇叭，當車(chē)速、發(fā)動(dòng)機轉速、水溫和油量等參數超限時(shí)，起語(yǔ)言提示報警作用。

鍵盤(pán)模塊用于人機交互，接收輸入來(lái)改變儀表的運行參數、儀表的日期時(shí)間設置、中英文語(yǔ)言切換、分里程清零及顯示屏的切換。