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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET. 天天津电子信信息职业技技术学院毕 业 设设 计 课课题名称 电动汽汽车中控台台控制电路路设计 姓姓 名 学学 号 班班 级 专专 业 所所 在 系系 指指导教师 完完成日期 20111.122.31 天津电子信信息职业技技术学院毕业设计（论论文）任务务书课题名称： 电电动汽车中中控台控制制电路设计计 完成期限：20100年 100 月311日至 22010年年12 月月31日姓 名 指导导教师 专 业 职职 称 工工程师 所在系 系 主 任 接受任务日日期
2、 20111.10.28 批准准日期 20111.10.31 一、原始依依据（资料料）： 汽车仪表是是驾驶员与与汽车进行行信息交流流的重要接接口和界面面，对汽车车的行驶安安全性和舒舒适性有很很大影响，因因而控台控控制电路的的设计非常常重要。随随着电子技技术、计算算机和通信信技术等的的发展，汽汽车仪表越越来越趋向向数字化。与传统汽汽车相比，电电动汽车在在所要显示示的信息方方面有所保保留但又有有一定程度度的区别。二、设计（论论文）内容容和要求：设计内容： 文是以Frreesccale公公司的MCC9S122DG1228单片机机为基础，进进行组合仪仪表系统控控台控制电电路的设计计，主要包包括硬件设设
3、计和软件件设计两个个方面，即即进行各典典型电路模模块的设计计和相关芯芯片驱动程程序的编写写。它采用用步进电机机式指针仪仪表、LEED和LCCD显示器器显示车速速、电机转转速、里程程信息以及及电机电流流、蓄电池池电压、电电流和荷电电状态等相相关的信息息，同时采采用了汽车车行业标准准的CANN 通信接接口挂接在在CAN总总线上，实实现与车内内其它模块块的数据通通信。本系系统采用模模块化设计计，简化了了外部电路路、降低了了成本，显显示的信息息更加直观观、可靠，且且具有较高高的精度。 设计要求求： 11 学生要要独立完成成一个软件件或较大软软件中的一一个模块2 要有足足够的工作作量3 要写出出软件说明
4、明书4 能够进进行计算机机演示和给给出运算结结果。5 涉及到到计算机硬硬件或电控控装置6 学生要要独立完成成一个完整整的实验7 要有完完整的测试试结果和实实验数据8 实验要要有探索性性9 要写出出使用说明明书。三、建议查查阅的技术术资料：1 王王宜怀, 刘晓升 等. 嵌嵌入式系统统-使用HHCS122微控制器器的设计与与应用MM. 北北京: 北北京航空航航天大学出出版社, 20088.2 王王佳,等. 基于CCAN总线线纯电动汽汽车整车控控制器设计计A. 北京理理工大学出出版社, 200073 肖肖玲妮,等等著 Prrotell 20004电路设设计M, 清华华大学出版版社 20006.4 张
5、张翔,杨建建中, 等等. 纯纯电动汽车车的组合仪仪表综述J. 汽车电器器, 20008,(12):1-5.5 刘刘伟, 等等. 基于于ST722F5611的全数字字式汽车组组合仪表的的设计JJ. 仪器仪表表学报, 20077, 288(9): 16335-16639.6 董浩,王王建,赵云云波. 基基才MC99S12HHZ2566的总线式式汽车数字字仪表设计计J. 电子子设计工程程, 20010, 18 (2): 83-888.7 付晓光. 电动动汽车数字字仪表的设设计与实现现D， 北京工业业大学硕士士学位论文文，20009.055.8 李李飞，姜木木霖等。基基于MC668HC9908LJJl
6、2的汽汽车组合仪仪表设计湖北北汽车工业业学院学报报 20008,222（4）.9 付付胜波 基于CAAN总线的的汽车组合合仪表研究究D 武汉理工工大学硕士士学位论文文，20007.5.10 吴敦福，陈陈剑等 纯纯电动车组组合仪表设设计P 中国科科技论文在在线 20009.100（1033）.11 沈红卫卫，杨建生生 基于CCAN的汽汽车组合仪仪表运转台台J 仪表技术术与传感器器 20004,111.12 戴松新等等 汽车组组合仪表板板控制系统统设计JJ 电子子工程师 20066，32（33）.13 刘鹏、康康栋梁 基基于STMM32的汽汽车仪表系系统的设计计P 中国科技技论文在线线 毕业设计（
7、论论文）进度度计划表序号起止日期计划完成内内容实际完成内内容检查日期检查人签字字12011.10.331到2011.11.110控制电路总总体设计完成控制电电路总体设设计22011.11.110到2011.11.220系统电源设设计完成系统电电源设计32011.11.220到2011.11.330电路的硬件件设计完成电路的的硬件设计计42011.11.330到2011.12.110微型处理器器选型完成微型处处理器选型型52011.12.110到2011.12.220电路系统的的设计完成电路系系统的设计计62011.12.220到2011.12.331子程序设计计完成子程序序设计72012.1.
8、1到2012.1.8答辩答辩系毕业设计计（论文）领领导小组审审阅意见：系主任签字字：年 月 日日毕业设计（论论文）开题题报告毕业设计（论论文）题目目电动汽车中中控台控制制电路设计计学生姓名系别应用电子专业、班级级指导教师职称工作单位指导教师职称工作单位实践地点交表日期2011.10.331毕业设计(论文)开开题报告内内容要求：课题的意意义、现状状及发展趋趋势。课题的研研究内容、研究方法法、研究手手段、研究究步骤。课题所需需的参考书书目等。注：开题报报告占毕业业设计(论文)总总成绩的110% 。 汽车仪表是是驾驶员与与汽车进行行信息交流流的重要接接口和界面面，对汽车车的行驶安安全性和舒舒适性有很
9、很大影响，因因而控台控控制电路的的设计非常常重要。随随着电子技技术、计算算机和通信信技术等的的发展，汽汽车仪表越越来越趋向向数字化。与传统汽汽车相比，电电动汽车在在所要显示示的信息方方面有所保保留但又有有一定程度度的区别。本文是以以Freeescalle公司的的MC9SS12DGG128单单片机为基基础，进行行组合仪表表系统控台台控制电路路的设计，主主要包括硬硬件设计和和软件设计计两个方面面，即进行行各典型电电路模块的的设计和相相关芯片驱驱动程序的的编写。它它采用步进进电机式指指针仪表、LED和和LCD显显示器显示示车速、电电机转速、里程信息息以及电机机电流、蓄蓄电池电压压、电流和和荷电状态态
10、等相关的的信息，同同时采用了了汽车行业业标准的CCAN 通通信接口挂挂接在CAAN总线上上，实现与与车内其它它模块的数数据通信。本系统采采用模块化化设计，简简化了外部部电路、降降低了成本本，显示的的信息更加加直观、可可靠，且具具有较高的的精度。由由于技术标标准和相关关法规的不不健全，局局部功能有有所限制。但是，作作为新型汽汽车上的组组合仪表系系统，该设设计展现了了很好的应应用前景。指导教师审审核意见： 签签字： 年 月 日系毕业设计计（论文）领领导小组审审阅意见： 系主任签签字： 年 月 日毕 业 设设 计（论论 文）系别专业班级姓名班级学号毕业设计（论论文）题目目：电动汽车中中控台控制制电路
11、设计计毕业设计（论论文）评语语： 指导教师签签字： 年 月 日毕业设计（论论文）总评评成绩：系主任签字字：年 月月 日日天津电子信信息职业技技术学院教教务处目 录摘要1一 引 言21 课题背背景22 课题的的目的、意意义33 课题的的国内外研研究现状3二 控制电路路的系统设设计41 组合合仪表的总总体结构设设计42 系统的的功能和要要求53 系统的的硬件设计计6（1） 微微处理器的的选型6（2） 电电源电路和和掉电保护护电路的设设计6（3） 输输入脉冲信信号调理电电路的设计计8（4） 步步进电机驱驱动模块的的设计9（5） LLED驱动动模块的电电路设计11（6） LLCD驱动动模块的电电路设计
12、12（7） CCAN通信信模块的电电路设计14（8） 故故障诊断电电路的设计计164 系统的的软件设计计20（1) 软件开发发工具介绍绍20（2） 系系统软件的的总体设计计思路20（3） 主主程序的设设计31（4） 输输入脉冲捕捕捉程序的的设计23（5） FFlashh擦写程序序的设计25（6） CCAN通信信程序的设设计26（7） 本本章小结28三 结 束 语29四 致 谢谢29五 参考考文献3031电动汽车中中控台控制制电路的设设计摘要摘要：汽车车仪表是驾驾驶员与汽汽车进行信信息交流的的重要接口口和界面，对对汽车的行行驶安全性性和舒适性性有很大影影响，因而而控台控制制电路的设设计非常重重要
13、。随着着电子技术术、计算机机和通信技技术等的发发展，汽车车仪表越来来越趋向数数字化。与与传统汽车车相比，电电动汽车在在所要显示示的信息方方面有所保保留但又有有一定程度度的区别。本文是以以Freeescalle公司的的MC9SS12DGG128单单片机为基基础，进行行组合仪表表系统控台台控制电路路的设计，主主要包括硬硬件设计和和软件设计计两个方面面，即进行行各典型电电路模块的的设计和相相关芯片驱驱动程序的的编写。它它采用步进进电机式指指针仪表、LED和和LCD显显示器显示示车速、电电机转速、里程信息息以及电机机电流、蓄蓄电池电压压、电流和和荷电状态态等相关的的信息，同同时采用了了汽车行业业标准的
14、CCAN 通通信接口挂挂接在CAAN总线上上，实现与与车内其它它模块的数数据通信。本系统采采用模块化化设计，简简化了外部部电路、降降低了成本本，显示的的信息更加加直观、可可靠，且具具有较高的的精度。由由于技术标标准和相关关法规的不不健全，局局部功能有有所限制。但是，作作为新型汽汽车上的组组合仪表系系统，该设设计展现了了很好的应应用前景。关键词：汽汽车仪表；MC9SS12DGG128；硬件；软软件；控台台电路。一 引 言1 课题背背景伴随汽车工工业的日益益发展，能能源危机日日益加剧，同同时也带来来相关的环环境问题。这使得电电动汽车成成为当前新新一代汽车车（混合动动力汽车、电动汽车车、新能源源汽车
15、）发发展的一个个趋势。作作为现代汽汽车的关键键零部件之之一，汽车车仪表反映映了汽车行行驶工况的的相关内外外部信息，有有利于保障障汽车的行行驶安全性性和舒适性性。同时，由由于新技术术的不断发发展，汽车车仪表广泛泛采用电子子、计算机机与通信技技术，使之之成为现代代汽车的信信息和控制制中心，从从而使得汽汽车组合仪仪表和相应应控制器的的开发设计计显得尤为为重要。 一般传统统的汽车组组合仪表有有：车速里里程表、转转速表、机机油压力表表、水温表表、燃油表表、以及相相关的报警警和指示仪仪表。电动动汽车因为为采用的是是电机，没没有使用发发动机， 所以没有有发动机转转速表、水温表、燃油表， 但需要相相应地增加加
16、电机转速速表、电流表、蓄蓄电池电压压表和剩余余电量表这这些与电动动汽车相关关的信息表表。由于空空间及其他他因素的限限制，传统统的机电式式模拟仪表表只能给驾驾驶员提供供必要的而而又少量的的信息，现现代汽车仪仪表则要求求所显示的的内容和信信息的种类类越来越多多、精度和和可靠性也也越来越高高，因而汽汽车仪表的的电子化和和数字化成成为必然的的发展趋势势。90年年代，国外外制造商为为了克服电电气式仪表表的原理误误差和工艺艺误差，纷纷纷推广采采用电子式式仪表，首首先将传感感器的模拟拟信号数字字化，如将将驱动车速速里程表的的软轴或电电机变换成成霍尔传感感器，将机机械传动或或电量转动动变成数字字电信号传传输。
17、其次次，将磁感感应指示模模块变成数数字显示形形式，里程程累计由蜗蜗杆传动变变成由步进进电机驱动动或直接数数字化显示示。随着信信息技术的的高度发展展，汽车仪仪表已从单单个仪表电电子化迈向向集成化和和系统化，这这也使得汽汽车仪表的的控台控制制电路成为为可能和必必须。 同时，现现在汽车的的故障诊断断、实时通通信、导航航和定位等等大量复杂杂信息服务务开始应用用于汽车上上，各个系系统之间工工作的协调调性、可靠靠性以及抗抗干扰性，也也需要汽车车能够及时时、高效、合理的处处理好相关关的信息，因因而控制电电路的正确确合理设计计对汽车仪仪表的功能能发挥和未未来发展有有着重要作作用。2 课题的的目的、意意义本课题
18、的目目的是：通通过仪表与与微处理器器、局域网网通信技术术等结合起起来，取代代原来的纯纯机械式和和模拟式仪仪表，综合合利用电子子式、数字字式仪表的的特点，更更直观、方方便的对汽汽车的相关关信息进行行显示，同同时及时准准确、可靠靠的获得汽汽车的实时时信息。对对于可能发发生的故障障和不利情情况，采用用CAN通通信技术进进行相关模模块的信息息交换共享享，通过微微处理器对对整个系统统进行控制制，并进行行相应的处处理；预留留故障诊断断接口，以以便对汽车车的可能故故障实现实实时检测，以以确保驾驶驶过程的安安全性和舒舒适性。此此外，汽车车仪表的不不断电子化化、数字化化，使得其其所能显示示的信息更更多，也有有利
19、于仪表表的功耗、可靠性得得到提高。该设计将是是汽车仪表表的一个发发展阶段，也也是未来汽汽车仪表走走向全数字字化的一个个准备阶段段。汽车仪仪表的显示示和相应控控制系统技技术将会日日臻完善，具具有高精度度和高可靠靠性、小型型化和轻量量化的汽车车数字化组组合仪表将将是未来发发展趋势。3 课题的的国内外研研究现状国外的电动动汽车的发发展历史较较长，从11834年年首辆电动动汽车诞生生到19000年美国国汽车市场场上电动汽汽车、内燃燃机汽车和和蒸汽机车车的三分天天下，国外外的电动汽汽车有过大大规模的生生产和销售售历史，组组合仪表和和相关的控控制电路设设计也较成成熟。 汽车仪表发发展，按其其工作原理理上取
20、得的的重大技术术创新来分分经过了44代：第11代汽车仪仪表是基于于机械作用用力而工作作的机械式式仪表，即即机械心表表；第2代代汽车仪表表的工作原原理基于电电测原理，即即通过各类类传感器将将被测的电电量转换成成电信号加加以测量，称称之为电气气式仪表；第3代为为模拟电路路电子式；第4代为为步进电动动机式全数数字汽车仪仪表。目前前汽车仪表表正在经历历第3代向向第4代转转型时期。目前国际市市场上汽车车电子仪表表应用主流流有三种形形式：第一一种形式与与国内市场场上正大力力推行的电电子式汽车车里程表和和电子式发发动机转速速表一样，主主要是对车车速里程表表、转速表表电子化改改造。第二二种形式是是所有汽车车仪
21、表机芯芯统一成一一种结构的的步进电机机，所有的的传感信号号经ADD转换后，由由中央处理理器CPUU运算处理理后发布指指令，使各各步进电机机运转，实实现仪表指指示功能，由由于该过程程是全数字字化的，因因而它不仅仅指示精度度高，加上上合适的软软件还能实实现自诊断断功能。第第三种形式式即是信息息管理系统统，也是国国际汽车电电子仪表的的发展趋势势。我国汽车仪仪表的发展展随汽车工工业一道，自自50年代代创业起步步。而我国国对于电动动汽车的研研发，则开开始于200世纪800年代，承承担的单位位主要是高高校和科研研院所只有有部分企业业涉足这一一领域，大大部分开发发的属于功功能样车。目前，市市场上虽有有一部分
22、电电动汽车上上市，但还还需要市场场和时间的的检验。因因此，国内内的电动汽汽车组合仪仪表的开发发工作尚处处于起步阶阶段，生产产与发展速速度缓慢，处处于电子式式和数字式式相结合的的发展阶段段，正在逐逐步向全数数字式方向向发展。 二 控制电路路的系统设设计1 组合仪仪表的总体体结构设计计 汽车组合仪仪表通常由由以下几部部分组成：车速表、里程表、转速表、水温表、油量表、照明系统统、报警指指示系统等等。本设计计是基于电电动汽车，其其组合仪表表板上主要要显示的信信息有：电电机转速、车速、行行驶的总里里程和临时时里程、电电机电流、蓄电池电电压、荷电电状态以及及各种指示示灯和报警警信号。因因而，汽车车仪表系统
23、统由各种信信号采集模模块、处理理与控制模模块、驱动动电路、显显示模块和和电源模块块组成(各各主要功能能模块的结结构框图如如图2.11所示)。其中，采采集模块负负责采集电电动车行驶驶时所关心心的各种工工作状态信信息参数，即即仪表要显显示的信息息量；处理理与控制模模块主要负负责处理经经过整形的的脉冲信号号（车速、电机转速速）、各种种模拟信号号（蓄电池池电压、制制动和加速速踏板位置置）（对于于内部没有有集成A/D转换模模块的芯片片，还要外外加相应的的A/D转转换模块）以以及一些开开关量信号号（如点火火信号、换换挡手柄位位置信号、组合开关关信号等）送送入到主控控芯片中，由由主控芯片片输出相应应的控制信
24、信息驱动对对应的电路路；驱动电电路主要完完成驱动步步进电机显显示车速、电机转速速，驱动LLED显示示总里程和和临时里程程，驱动LLCD显示示电机电流流、蓄电池池电压、电电流和荷电电状态；显显示模块主主要对采集集的信息进进行显示；电源模块块则为各模模块和控制制电路的正正常工作提提供电能。 该设计计以Freeescaale公司司的16位位微控制器器MC9SS12DGG128微微主控制器器，通过各各种传感器器对电机转转速、车速速、制动踏踏板和加速速踏板位置置信号等进进行测量，通通过相关的的信号处理理电路将脉脉冲信号、模拟信号号和开关量量信号送入入MC9SS12DGG128中中进行计算算和处理，输输出
25、驱动步步进电机、LED和和LCD，从从而实现相相关信息的的实时显示示。 图 22.1 纯电电动车组合合仪表的系系统结构图图2 系统的的功能和要要求该设计中的的汽车组合合仪表和相相应的控制制电路，用用于显示和和记录汽车车行驶过程程中的各种种状态信息息，具体应应当实现的的功能如下下： 1）以CCAN通信信的方式获获取动力电电池管理系系统的信息息（电池的的SOC、电池电压压和电流）和和电机电流流等信息，并并传送给LLCD屏进进行显示； 2）用步步进电机带带动表盘指指针实时指指示汽车行行驶过程中中的电机转转速和车速速两路信号号； 3）用数数码管显示示汽车的总总里程和临临时里程。其中，累累计总里程程具有
26、记忆忆功能，临临时里程可可以被随时时清零。分分别选用合合适的数码码管位数来来显示累计计总里程和和临时里程程；4）应具有有掉电保护护功能，以以便发生掉掉电时能够够及时对数数据进行存存储。电源源掉电和上上电时，表表头指针可可以复位回回零；5）系统电电源由车载载蓄电池提提供12VV电源；6）根据车车内照明情情况，进行行仪表背光光调节。同同时还要指指示远光、雾灯、转转向等信号号。7）系统还还要求有对对电机的状状态进行监监测，预留留故障诊断断接口对汽汽车的故障障进行诊断断处理：8）系统要要具有一定定程度的抗抗干扰能力力，因此在在对系统的的软件和硬硬件方面进进行设计时时应当充分分考虑；9）系统要要有良好的
27、的兼容性，标标定和检测测要方便。3 系统的的硬件设计计 （1）微微处理器的的选型在汽车电子子控制系统统中，微处处理器接收收经过输入入处理电路路处理的信信号，然后后计算并控控制所需的的输出值，按按照行驶状状况的要求求适时地向向执行机构构发送控制制信号。目目前，在EECU中，所所采用的微微处理器多多数是8位位和16位位的，只有有极少数采采用32 位的。出出于安装空空间和仪表表板的简洁洁性考虑，微微处理器的的体积应当当尽量小：同时，对对仪表的实实时性和准准确性的要要求，微处处理器要有有一定的运运算速度和和精度。本设计主要要是应用在在电动汽车车上，属于于新型产品品的开发和和应用，因因此对于汽汽车上相关
28、关信息的采采集以及控控制等性能能要求较高高，故拟采采用Freeescaale公司司的16位位微处理器器MC9SS12DGG128。MC9SS12DGG128是是Freeescalle HCCS12系系列单片机机，其主要要参数和功功能模块如如下：1228K的闪闪存、8KK的、的的、个通道道位转换换器、控制器器、兼容协议议以及定时时器/计数数器通道和和键盘中断断、和通信接口口、输入捕捕捉、输出出比较与。 （2）电电源电路和和掉电保护护电路的设设计系统的电源源来自汽车车上的电瓶瓶，而汽车车电瓶的电电压是+112V。本本系统需要要两路电源源供电：112V电源源和5V电电源。122V主要用用来为一般般的
29、各种信信号指示灯灯和报警灯灯以及背光光灯提供电电源，5VV电源主要要对微处理理器及一些些外围电路路和功能芯芯片（如LLED数码码管显示、LCD液液晶显示、步进电机机驱动芯片片等）供电电。因此，为为了获得所所需的+55V电源，需需要采用电电源转换芯芯片进行电电平转换得得到。本设设计中，选选用的电源源转换芯片片为LM22940，其其输入电压压的范围为为6.255V=VVIN=26V，输输出电压的的精度较高高，误差在在5%以内内，稳定性性好。该芯芯片具有反反向电源保保护功能、限制内部部短路电流流以及产品品的增强型型测试功能能；电源电电路的硬件件电路图如如下图2.2所示：输出电压压为5V。此外，为为了
30、降低输输出电压的的纹波和EEMI噪声声，电路也也可附加相相关的处理理模块，进进行滤波和和抗干扰处处理。 图 22.2 电源电路路图中的二极极管D111的作用是是防止输入入电压接反反，对电路路起反向保保护作用；稳压二极极管对电路路进行过压压保护；电电解电容对对输出的电电压进行滤滤波。为了防止系系统在正常常工作时，由由于电源和和其他故障障而导致电电路突然断断电，使得得系统来不不及保存相相关的数据据而导致数数据丢失。因此，需需要附加掉掉电保护电电路，使得得掉电时能能及时存储储里程信息息，同时车车速表、转转速表的指指针回零。为此，电电源的输入入端必须接接入较大容容量的电容容，可以使使用一个11000u
31、uF的电解解电容，也也可以使用用两个4770uF的的电解电容容。本设计计采用两个个470uuF的电解解电容，电电源断开时时会在单片片机的一个个引脚产生生一个外部部中断信号号，大的电电容可以维维持单片机机电源足够够长的时间间，使得单单片机可以以完成内部部数据的存存储和外部部中断服务务程序。本本设计拟采采用MC3340644电压监控控芯片，该该芯片的功功能是：系系统正常工工作期间，当当电源电压压突然由高高电压下降降到足够低低的电压时时，可产生生一个复位位信号，将将此复位信信号作为外外部中断信信号接入单单片机引脚脚，触发单单片机的外外部中断引引脚产生中中断，进行行转入中断断服务程序序进行相关关的处理
32、。它与单片片机的接口口电路图如如下所示： 图 2.3 MC3340644的电压监监控电路工工作图由以上分析析可知，掉掉电保护电电路图如下下图所示： 图图 2.4 掉电保护护电路（3）输入入脉冲信号号调理电路路的设计车速信号和和转速信号号是通过传传感器从汽汽车电动机机和车轮相相关位置取取出。多以以非接触方方式获取。如用霍尔尔、电涡流流等传感器器获取，本本设计所对对应的传感感器类型为为霍尔传感感器，车轮轮每旋转一一周将会产产生一个脉脉冲。来自自传感器的的脉冲信号号输入到单单片机定时时器模块的的管脚，使使用输入捕捕捉功能，为为改善波形形，在输入入捕捉管脚脚外增加处处理电路。包括车速速脉冲信号号和转速
33、脉脉冲信号处处理。其调调理电路图图如图2.3所示： 图 22.5 车速速、电机转转速信号调调理电路由图可知，当当车速、电电机转速的的输入信号号为低电平平时，D229、D330两个二二极管导通通，则单片片机接收到到的为低电电平；当车车速、电机机转速输入入信号为112V高电电平时，此此时D299、D300两个二级级管截止，此此时单片机机接收到的的电平信号号为电阻RR23、RR26上的的分压，即即：V=Vinn * RR23/(R21+R22+R23)=12VV * 447/(110+600+47)=4.882V为高电平，从从而将车速速及电机转转速信号转转换成单片片机所能识识别的逻辑辑电平信号号。同
34、时，此此设计可对对干扰信号号起到较好好的抑制作作用。（4）步进进电机驱动动模块的设设计步进电机是是一个将电电脉冲信号号转换为角角位移或线线位移的机机电式数模模转换器，步步进电机的的工作原理理是建立在在被励磁的的定子电磁磁铁吸引可可选转的衔衔铁产生转转矩而旋转转，即靠磁磁铁引力作作用把电磁磁能转换成成机械角位位移f2111。在非非超载的情情况下，电电机的转速速、停止的的位置只取取决于脉冲冲信号的频频率和脉冲冲数，而不不受负载变变化的影响响，即给电电机加一个个脉冲信号号，电机则则转过一个个步距角。脉冲的个个数决定了了转角的大大小，而脉脉冲的频率率决定了电电机的转速速。这一线线性关系的的存在，加加上
35、步迸电电机只有周周期性的误误差而无累累积误差等等特点。使使得在速度度、位置等等控制领域域用步进电电机来控制制变的非常常的简单。一般步进进电机可分分为二相、三相、四四相和六相相。该模块以仪仪表指针的的形式动态态地向驾驶驶员提供车车辆运行时时的两个重重要参数：车速和电电机转速，使使信息的显显示更加直直观、具体体。因此，该该模块能否否准确稳定定地工作关关系到汽车车仪表盘的的整体性能能。本设计采用用伟力驱动动技术有限限公司的VVID666-06步步进电机驱驱动芯片和和汽车仪表表用步进电电机VIDD29-005。 VID666-066是一款专专为驱动步步进电机而而设计的CCMOS集集成电路，每每个驱动芯
36、芯片可同时时驱动四路路电机。在在驱动芯片片的频率控控制端输入入脉冲序列列F(sccx)，输输出端可以以控制步进进电机的输输出轴以微微步转动，每每个脉冲对对应电机输输出轴转动动1/122度，最大大角速度可可达6000度/s。该产品适适用于相位位差为600 度的两两相永磁仪仪表步进电电机。其特特点有：以以微步驱动动；简单易易用，每个个电机只需需速度F(scx)和方向（CCW/CCCW）两个个控制端；所有输入入脚都有干干扰过滤器器；款工作作电压；低低电磁干扰扰辐射。 VIDD29-005步进电电机是伟力力公司的VVID系列列步进电机机，其可以以工作于5510V的的脉冲下，最最大消耗电电流为200mA
37、，内内置减速比比180/1的齿轮轮系，输出出轴的步距距角最小为为1122 度，最最大角速度度为6000度/s，其其一个整步步的步距角角为1800 度，每每一个整步步分为3个个分步，其其微步的工工作方式将将每一分步步再细分成成四步走完完，即将电电机每相绕绕组的电流流分为四个个台阶投入入或切断。每一个微微步的步距距角为155度，绕组组的电流波波形为一正正弦阶梯波波。可采用分分步模式或或微步模式式驱动。它它具有如下下优势：精精密微步技技术、旋转转平稳精确确、低功耗耗、宽工作作电压、动动静扭力强强劲、降噪噪抗震性能能好和较好好的环境适适应性。由由于其布距距角很小，因因此可以将将数字信号号很准确地地转为
38、模拟拟的显示输输出，但同同时，微小小的脉冲干干扰很容易易引起仪表表指针的抖抖动，因而而如何防抖抖使电机正正常稳定地地工作，成成了此设计计的一个难难点。为此此，可以推推荐采用两两点技术： 第第一：在信信号的输入入端增加了了防抖技术术，并上222F和0.1F的电容。 第第二：在信信号的输出出端增加防防抖技术，在在步进电机机的四个引引脚并上四四个0.11F 的电容容。从而可使信信号的输入入端和输出出端进行滤滤波，防止止外部干扰扰，保证信信号能准确确稳定的传传输。该步进电电机驱动芯芯片的应用用原理图如如下所示：图 2.6 VIDD66-006的典型型应用原理理图 由于于本设计中中只采用两两路步进电电机
39、，故只只需选择其其中的两个个来显示汽汽车的车速速和电机转转速，本设设计拟采用用A、C两两个端口驱驱动步进电电机。（5） LLED驱动动模块的电电路设计 LED因因其体积小小、耗电量量低、使用用寿命长、亮度高、热量低和和环保等优优点，被广广泛应用于于许多领域域。并联LLED工作作方式因其其在电源功功率应用方方面效率较较低，且其其中任何一一个LEDD发生故障障，都不会会影响其他他LED的的正常工作作，所以可可以获得高高稳定性。本系统拟拟采用8位位8段LEED数码管管来显示汽汽车行驶时时的总里程程和临时里里程信息。其中前五五位显示总总里程信息息，后三位位显示临时时里程信息息。本设计采用用MAX772
40、19/72211 LEDD显示驱动动芯片驱动动数码管进进行显示。MAX77221采采用3线串串口传送数数据，占用用资源少且且硬件简单单，只需一一个外部电电阻既可以以方便的调调节LEDD的亮度（本本设计采用用固定阻值值电阻）；可以灵活活地选择显显示器的个个数；用户户自己可以以根据情况况，选择进进行译码显显示或不译译码显示；内含硬件件动态扫描描控制，可可设置低功功耗停机方方式。其工工作原理如如下图所示示：SEGA-SEGGG和DP分分别为LEED七段驱驱动器线和和小数点线线，供给显显示器源电电流；DIIG0-DDIG7为为8位数字字驱动线，输输出位选信信号。DIIN是串行行数据输入入端。在CCLK
41、的上上升沿，一一位数据被被加载到内内部16位位移位寄存存器中，CCLK最高高频率可达达10MHHZ，在输输入时钟的的每个上升升沿均有一一位数据由由DIN端端移入到内内部寄存器器中；LOOAD用来来装载数据据，在LOOAD的上上升沿，116位串行行数据被锁锁存到数据据或控制寄寄存器中，LLOAD必必须在第116个时钟钟上升沿的的同时或之之后，在下下一个时钟钟上升沿之之前变高，否否则数据将将会丢失。其应用电电路图如下下图所示： 图 2.7 MAX77219/72211的典型应应用电路 由驱动动芯片MAAX72119/72221的应应用原理图图，设计的的LED驱驱动电路图图如下图所所示： 图图 2.
42、88 LLED驱动动电路（6）LCCD驱动模模块的电路路设计 LCD 液晶显示示器是 LLiquiid Crrystaal Diisplaay 的简简称，LCCD 的构构造是在两两片平行的的玻璃当中中放置液态态的晶体，两两片玻璃中中间有许多多垂直和水水平的细小小电线，透透过通电与与否来控制制杆状水晶晶分子改变变方向，将将光线折射射出来产生生画面。液液晶是一种种介于固体体与液体之之间，具有有规则性分分子排列的的有机化合合物。在不不同电流电电场作用下下，液晶分分子会做规规则旋转990度排列列，产生透透光度的差差别，如此此在电源OON/OFFF下产生生明暗的区区别，依此此原理控制制每个像素素，便可构
43、构成所需图图像。液晶晶因其低压压微功耗、显示的信信息量大、为被动显显示型、易易于彩色化化等优点，而而被广泛应应用作一种种显示工具具。本设计中，利利用液晶主主要来显示示电机电流流、蓄电池池电压、电电流和荷电电状态信息息。由于显显示的信息息量较少，故故采用较小小的LCDD点阵式显显示屏（如如要显示其其他的信息息，可适当当增加点阵阵式LCDD的行、列列数）。综合考虑，本本设计拟采采用HT11621BB LCDD驱动器和和相应的LLCD显示示屏。HTT16211B是322x 4点点、内存映映像和多功功能的LCCD驱动器器。HT11621BB内嵌2556KHzzRC振荡荡器、可外外接32KKHz晶片片和2566KHz频频率源输入入，内嵌时时基发生器器和看门狗狗定时器、节电命令令下可降低低功耗。同同时，HTT16211B的软件件配置特性性、可以配配置成1/2或1/3的LCCD驱动器器偏压和22、3、和和4个公共共端口，这这使它适用用于多种LLCD应用用场合，包包