專利名稱：汽車總線數(shù)字組合儀表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于CAN (Controller Area Network)總線技術的葉義 表，更具體地說，本實用新型涉及一種汽車總線數(shù)字組合儀表。
背景技術：
目前，汽車電子技術高速發(fā)展，以前相對獨立的機械系統(tǒng)正逐漸為基于微 處理器和傳感器的機電一體化系統(tǒng)所替代。伴隨這一趨勢，提高汽車綜合控制 的準確性、增強數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性、減少線束降低車身重量、實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共 享成為汽車電子化必然面臨的任務，業(yè)界認為上述任務可采用總線技術組成汽 車電子網絡來解決。因此效率高、實時性好的總線技術在汽車電控系統(tǒng)通訊協(xié) 議中的應用成為普遍趨勢。在眾多的網絡傳輸協(xié)議當中，針對汽車領域應用提 出的CAN總線協(xié)議具有高實時性、高糾錯性及高抗電磁干擾性等優(yōu)點，為眾多 汽車廠商所采用。
汽車儀表是汽車的信息顯示中心也是人車交互的重要接口 ，儀表的電子化 程度是整車的電子化程度的重要表征，越來越多的汽車采用了智能網絡儀表。 將CAN總線協(xié)議應用于汽車儀表中也成為當前汽車電子發(fā)展的重要方向之一。 國外的汽車、尤其是中高級汽車已經絕大部分采用總線儀表；國內企業(yè)在儀表 設計開發(fā)技術上仍處于跟蹤狀態(tài)，尚未掌握自主開發(fā)CAN總線數(shù)字儀表的關鍵 核心技術，由于缺少高層次研發(fā)團隊和人才、缺少檢測設備及總線協(xié)議等問題， 因而存在一定的技術壁壘。目前，尚尚無自主開發(fā)汽車CAN總線數(shù)字儀表的能 力。
發(fā)明內容
本實用新型所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術存在的問題，提供了 一種 汽車總線數(shù)字組合儀表。
為解決上述技術問題，本實用新型是采用如下技術方案實現(xiàn)的汽車總線 數(shù)字組合儀表主要由型號為MC9S12HZ256的微處理器、CAN總線模塊、步進電 機驅動模塊、液晶驅動模塊及檔位指示燈模塊組成。
型號為MC9S12HZ256的微處理器中的TXCANO和RXCANO引腳與CAN總線模 塊中的型號為TJA1050的CAN收發(fā)器中的TXD和RXD引腳電連接。
型號為MC9SUHZ256的樣l處理器中的MOC畫、MOCOP、 M0C1M和M0C1P引腳 與步進電機驅動才莫塊中的步進電機1中的PIN1、 PIN2、 PIN3和PIN4引腳電連 接；型號為MC9S12HZ256的微處理器中的M1C幅、M1C0P、 M1C1M和M1C1P引腳 與步進電機驅動模塊中的步進電機2中的PIN"L PI腦.、,PIN3和PIN4引腳電連接；型號為MC9S12HZ256的孩i處理器中的M2C0M、 M2C0P、 M2C1M和M2C1P引腳 與步進電機驅動模塊中的步進電機3中的PIN1、 PIN2、 PIN3和PIN4引腳電連 接；型號為MC9S12HZ256的孩i處理器中的M3C畫、M3C0P、 M3C1M和M3C1P引腳 與步進電機驅動模塊中的步進電機4中的PIN1、 PIN2、 PIN3和PIN4引腳電連接。
型號為MC9S12HZ256的微處理器中的LCD—FP和LCD一BP[0-3]引腳與 液晶驅動模塊中的液晶顯示里程表的FP和BP引腳電連接。
型號為MC9S12HZ256的樣i處理器中的MOSI和MISO引腳同與檔位指示燈才莫 塊中的型號為D6345的芯片l和型號為D6345的芯片2的MOSI和MISO引腳電 連接；型號為MC9S12HZ256的《鼓處理器中的PSO引腳與型號為D6345的芯片1 的LAT引腳電連接；型號為MC9S12HZ256的樣i處理器中的PS1引腳與型號為 D6345的芯片2的LAT引腳電連接。
技術方案中所述的CAN總線模塊中的型號為TJA1050的CAN收發(fā)器中的引 腳CANH、 CANL通過線CAN — H和線CAN _ L與CAN總線連接；所述的步進電機驅 動模塊中的步進電機1、步進電機2、步進電機3和步進電機4采用的是雙全橋 模式的步進電機，它們的輸出軸分別與轉速表、車速表、水溫表和油量表的表 針固定連接；所述的電源、型號為78DM05的穩(wěn)壓器與型號為MC9S12HZ256的微 處理器中的電源引腳依次電連接，型號為MC9S12HZ256的微處理器中的 PE[O-l]、 PE[4-7]和PL[4-7]引腳依次與采用LED[0-1]、 LED [2-5]和LED [6-9] 顯示的背光燈和各種報警燈電連接，型號為MC9S12HZ256的^f鼓處理器中的PT6 引腳與蜂鳴器電連接，型號為MC9S12HZ256的樣t處理器PADO引腳作為一輸入接 口與汽車上的油量傳感器輸出端電連接；所述的型號為MC9S12HZ256的微處理 器中的P麗O引腳與背光燈控制開關電連接。
與現(xiàn)有技術相比本實用新型的有益效果是
1、 采用總線技術，能夠與汽車其它電控系統(tǒng)共享儀表所需輸入的傳感器信
量，減少傳i器的:量，'從而i少整i線束，方便i車總體布置，降低車身重
量和生產成本，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享，增強數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性，提高汽車綜合控 制的準確性和汽車電器系統(tǒng)的工作可靠性。
2、 微處理器的使用、模塊化的設計使系統(tǒng)便于維護和擴展，且具有較好的 通用性。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明 圖l是汽車總線數(shù)字組合儀表結構組成示意框圖2是型號為MC9S12HZ256的樣i處理器與步進電機驅動才莫塊中步進電機1 、步進電機2、步進電機3和步進電機4詳細電連接示意框圖3是型號為MC9S12HZ256的微處理器與CAN總線模塊、液晶驅動模塊、
檔位指示燈模塊、各種報警燈、背光燈和蜂鳴器等詳細電連接示意框圖； 圖4是CAN總線模塊節(jié)點連接示意圖； 圖5是采用雙全橋模式的步進電機引線連接示意圖； 圖6是應用于汽車總線數(shù)字組合儀表中的液晶屏的各段定義圖； 圖7是應用于汽車總線數(shù)字組合儀表中的顯示全部段的液晶屏； 圖8是應用于汽車總線數(shù)字組合儀表控制軟件主程序流程框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作詳細的描述
本實用新型所述的儀表是屬于采用CAN (Controller Area Network)總線 技術的一種汽車總線數(shù)字組合儀表，可配備在采用了 CAN總線技術的車輛上， 用于反映整車工作狀態(tài)的信息顯示。該總線組合儀表能夠與汽車其它電控系統(tǒng) 共享儀表所需輸入的傳感器信號，從而有效減少儀表板與車載其它電子設備間 通信用電纜和接插件的數(shù)量，減少傳感器的數(shù)量，從而減少整車線束，方便整 車總體布置，降低整車重量和生產成本，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享。在有效顯示車輛 運行狀態(tài)的基礎上，能夠提高汽車綜合控制的準確性，增強數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性， 并且使系統(tǒng)便于維護和擴展，具有較好的通用性，具有廣闊的推廣價值。
參閱


圖1，汽車總線數(shù)字組合儀表主要由型號為MC9S12HZ256的微處理器、 CAN總線模塊、步進電機驅動模塊、液晶驅動模塊、檔位指示燈模塊、穩(wěn)壓器、 各種報警燈、背光燈、蜂鳴器、轉速表、車速表、水溫表和油量表組成。
根據(jù)信號的來源，送到汽車總線數(shù)字組合儀表顯示的信號可分為CAN總線 輸入信號和模擬量輸入信號兩類，其中控制檔位信號、車速信號、轉速信號、 水溫信號、報警信號以及LCD顯示的里程信號等CAN總線信號通過型號為 TJA1050的CAN收發(fā)器送入型號為MC9S12HZ256的樣￡處理器。此外，油量信號 為模擬量輸入信號，可以直接進入型號為MC9S12HZ256的微處理器。信號輸出 方面，主要由轉速表、車速表、水溫表、油量表和LCD顯示的里程表等執(zhí)行器 來輸出顯示。
參閱圖3與圖4, CAN總線模塊部分，采用型號為MC9S12HZ256的微處理器 中的MSCAN模塊完成數(shù)據(jù)鏈路層連接，采用Philips公司的型號為TJA1050的 高速CAN收發(fā)器完成物理層連接，即型號為MC9S12HZ256的^f鼓處理器中(或者 說是MSCAN模塊)的TXCANO和RXCANO引腳與CAN總線才莫塊中的型號為UA1050 的CAN收發(fā)器中的TXD和RXD引腳電連接。CAN總線才莫塊中的型號為TJA1050 的CAN收發(fā)器中的引腳CANH、CANL通過線CAN — H和線CAN — L與CAN總線連接， 從而保證汽車總線數(shù)字組合儀表成為CAN節(jié)點能夠接入整車網絡。參閱
圖1與圖3，本實用新型采用型號為D6345的芯片1和型號為D6345 的芯片2將型號為MC9S12HZ256的4就處理器的串行輸出轉換為并行輸出，通過 它控制檔位燈以節(jié)省I/O端口 ，利用型號為MC9S12HZ256的微處理器的3個引 腳擴展后控制13個發(fā)光二極管。型號為MC9S12HZ256的微處理器中的M0SI和 MIS0引腳同與檔位指示燈模塊中的型號為D6345的芯片1和型號為D6345的芯 片2的M0SI和MIS0引腳電連接，型號為MC9S12HZ256的微處理器中的PSO引 腳與型號為D6345的芯片1的LAT引腳電連接，型號為MC9S12HZ256的微處理 器中的PS1引腳與型號為D6345的芯片2的LAT引腳電連接，通過兩片D6345 將MC9S12HZ256的3個引腳串行輸出轉換為并行輸出擴充后，采用芯片1的引 腳Q2-Q7及芯片2的引腳Ql-Q7就可以控制擋位及指示燈模塊的13個發(fā)光二極管。
參閱
圖1、圖2與圖5,各種儀表指針顯示方面，步進驅動式結構電機因動 磁式結構所不及的定位準確、運行平穩(wěn)等特點，已成為汽車儀表的首選。因此 本汽車總線數(shù)字組合儀表中的車速表、轉速表、水溫表和油量表均釆用步進電 機驅動。硬件設計時只需用引線將型號為MC9S12HZ256的微處理器與步進電機 連接即可。本實用新型中采用雙全橋模式，每個步進電機由兩個脈寬調制(P麗) 通道控制。通道x控制線圈0，通道x+l控制線圏1。工作中根據(jù)步進電機的原 理，通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量實現(xiàn)指針的準確定位，同時通過控制脈 沖頻率來控制步進電機轉動的速度和加速度實現(xiàn)指針調速。更具體地說，型號 為MC9S12HZ256的《故處理器中的M0C0M、 M0C0P、 M0C1M和M0C1P引腳與步進電 機驅動模塊中的步進電機1中的PIN1、 PIN2、 PIN3和PIN4引腳電連接，型號 為MC9S12HZ256的孩i處理器中的M1C0M、 M1C0P、 M1C1M和M1C1P引腳與步進電 機驅動模塊中的步進電機2中的PIN1、 PIN2、 PIN3和PIN4引腳電連接，型號 為MC9S12HZ256的孩i處理器中的M2C0M、 M2C0P、 M2C1M和M2C1P引腳與步進電 機驅動模塊中的步進電機3中的PIN1、 PIN2、 PIN3和PIN4引腳電連接，型號 為MC9S12HZ256的微處理器中的M3C0M、 M3C0P、 M3C1M和M3C1P引腳與步進電 機驅動模塊中的步進電機4中的PIN1、 PIN2、 PIN3和PIN4引腳電連接；即控 制線圈0的通道x與型號為MC9S12HZ256的微處理器的引腳MnCOP、 MnCOM電連 接，控制線圈1的通道x+l與型號為MC9S12HZ256的微處理器的引腳MnClP、 MnClM電連接，其中n取O、 1、 2和3。步進電機驅動模塊中的步進電機1、步 進電機2、步進電機3和步進電機4的輸出軸分別與轉速表、車速表、水溫表 和油量表的表針固定連接。
參閱圖3、圖6與圖7，型號為MC9S12HZ256的存i處理器中的LCD—FP 和LCD—BP引腳與液晶驅動模塊中的液晶顯示里程表的FP[0-21]和BP[0-3] 引腳電連接。型號為MC9S12HZ256的微處理器中有一個專用的液晶顯示屏驅動模塊，共可驅動28個前板電極(段電極)和4個后板電極(公共電極)。本實 用新型選用了 FPO ~ FP21共22個段電極和BPO ~ BP3共4個公共電才及，故可顯 示88個不同的"段"。液晶顯示屏采用4x"共有88段的段式顯示屏，顯示屏 共有26個電極，其中有4個后板電極(公共電極)和22個前板電極(段電極)， 各段定義已表示在圖6中。其功能是顯示總里程和相對里程，其中第一行位置 1、 2、 3、 4、 5、 6顯示總里程，第二行位置7、 8、 9、 10、 11顯示相對里程。 當SERVICE顯示時，位置11顯示不同的數(shù)字，用于表示不同的服務。Kmiles 可以根據(jù)不同的組合顯示Km或者miles。位置10處有一條斜線，通過斜線的 有無可以切換兩個不同的相對里程。圖7中的顯示是全部段的演示。
參閱圖l與圖3，電源、型號為78畫05的穩(wěn)壓器與型號為MC9S12HZ256的 微處理器中的電源引腳依次電連接，電源是采用汽車12V蓄電池，經穩(wěn)壓器穩(wěn) 壓后，達到為汽車總線數(shù)字組合儀表供電。型號為MC9S12HZ256的微處理器中 的PE[0-1] 、PE[4-7]和PL[4-7]引腳依次與采用LED 、LED [2-5]和LED [6-9] 顯示的背光燈和各種報警燈電連接，型號為MC9S12HZ256的微處理器中的PT6 引腳與蜂鳴器電連接，型號為MC9S12HZ256的微處理器PADO引腳作為一輸入接 口與汽車上的油量傳感器輸出端電連接。型號為MC9S12HZ256的微處理器中的 PWMO引腳與背光燈控制端電連接。
參閱圖8,裝入型號為MC9S12HZ256的微處理器的主程序方面是采用了模 塊化思想。根據(jù)汽車各種儀表的功能以及各種儀表結構，將主程序功能進一步 細分為C緒收發(fā)模塊、步進電機驅動模塊、液晶顯示模塊、檔位顯示模塊、報 警信號模塊、模擬信號量檢測模塊，背光燈模塊。本主程序采用C語言設計開 發(fā)，分為前臺任務和后臺任務，前臺任務負責儀表輸出信號的顯示與驅動，包 括步進電機的驅動，液晶顯示，檔位顯示，報警信號顯示；后臺任務負責儀表 輸入信號的接收，包括CAN總線數(shù)據(jù)的收發(fā)，以及模擬信號量的檢測。后臺采 用中斷模式對接收數(shù)據(jù)的處理，保證系統(tǒng)工作的實時性。
權利要求1.一種汽車總線數(shù)字組合儀表，其特征在于汽車總線數(shù)字組合儀表主要由型號為MC9S12HZ256的微處理器、CAN總線模塊、步進電機驅動模塊、液晶驅動模塊及檔位指示燈模塊組成；型號為MC9S12HZ256的微處理器中的TXCAN0和RXCAN0引腳與CAN總線模塊中的型號為TJA1050的CAN收發(fā)器中的TXD和RXD引腳電連接；型號為MC9S12HZ256的微處理器中的M0C0M、M0C0P、M0C1M和M0C1P引腳與步進電機驅動模塊中的步進電機1中的PIN1、PIN2、PIN3和PIN4引腳電連接，型號為MC9S12HZ256的微處理器中的M1C0M、M1C0P、M1C1M和M1C1P引腳與步進電機驅動模塊中的步進電機2中的PIN1、PIN2、PIN3和PIN4引腳電連接，型號為MC9S12HZ256的微處理器中的M2C0M、M2C0P、M2C1M和M2C1P引腳與步進電機驅動模塊中的步進電機3中的PIN1、PIN2、PIN3和PIN4引腳電連接，型號為MC9S12HZ256的微處理器中的M3C0M、M3C0P、M3C1M和M3C1P引腳與步進電機驅動模塊中的步進電機4中的PIN1、PIN2、PIN3和PIN4引腳電連接；型號為MC9S12HZ256的微處理器中的LCD_FP[0-21]和LCD_BP[0-3]引腳與液晶驅動模塊中的液晶顯示里程表的FP[0-21]和BP[0-3]引腳電連接；型號為MC9S12HZ256的微處理器中的MOSI和MISO引腳同與檔位指示燈模塊中的型號為D6345的芯片1和型號為D6345的芯片2的MOSI和MISO引腳電連接，型號為MC9S12HZ256的微處理器中的PS0引腳與型號為D6345的芯片1的LAT引腳電連接，型號為MC9S12HZ256的微處理器中的PS1引腳與型號為D6345的芯片2的LAT引腳電連接。
2. 按照權利要求1所述的汽車總線數(shù)字組合儀表，其特征在于所述的CAN 總線模塊中的型號為TJA1050的CAN收發(fā)器中的引腳CANH、 CANL通過線CAN — H和線CAN — L與CAN總線連接。
3. 按照權利要求1所述的汽車總線數(shù)字組合儀表，其特征在于所述的步 進電機驅動模塊中的步進電機1、步進電機2、步進電機3和步進電機4采用的 是雙全橋模式的步進電機，它們的輸出軸分別與轉速表、車速表、水溫表和油 量表的表針固定連接。
4. 按照權利要求1所述的汽車總線數(shù)字組合儀表，其特征在于所述的電 源、型號為78D畫5的穩(wěn)壓器與型號為MC9S12HZ256的微處理器中的電源引腳依 次電連4妄；型號為MC9S12HZ256的孩t處理器中的PE[O-l]、 PE[4-7]和PL [4-7] 引腳依次與采用LED[O-1]、 LED[2-5]和LED[6-9]顯示的背光燈和各種報警燈電 連接，型號為MC9S12HZ256的孩i處理器中的PT6引腳與蜂鳴器電連接，型號為 MC9S12HZ256的微處理器PADO引腳作為一輸入接口與汽車上的油量傳感器輸出端電連接。
5.按照權利要求1所述的汽車總線數(shù)字組合儀表，其特征在于所述的型 號為MC9S12HZ256的微處理器中的P麗O引腳與背光燈控制端電連"^妻。
專利摘要本實用新型公開了一種汽車總線數(shù)字組合儀表。該組合儀表主要由型號為MC9S12HZ256的微處理器、CAN總線模塊、步進電機驅動模塊、液晶驅動模塊及檔位指示燈模塊組成。CAN總線模塊與微處理器電連接，步進電機驅動模塊與微處理器電連接，液晶驅動模塊與微處理器電連接，檔位指示燈模塊與微處理器電連接，汽車12V蓄電池、穩(wěn)壓器與微處理器依次電連接，各種報警燈、背光燈、蜂鳴器與微處理器電連接，微處理器的PAD0引腳與汽車上的油量傳感器的輸出端電連接。該組合儀表可配備在采用了CAN總線技術需要顯示整車工作狀態(tài)的車輛上，并能夠提高汽車綜合控制的準確性，增強數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享，具有較好的通用性。
文檔編號B60K35/00GK201354012SQ200820073030
公開日2009年12月2日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權日2008年12月30日
發(fā)明者倪瑩祥, 宋連彬, 曹曉琳, 王登峰, 車曉鐳 申請人:吉林大學