基于CAN總線汽車組合儀表的設(shè)計(jì)與研究

其中PKO一PK3、RESET分別與H128上相應(yīng)的管腳相連。

4.9 其他外圍器件電路設(shè)計(jì)

4.9.1 晶振電路

本系統(tǒng)所用的晶振為SMHZ，分別對應(yīng)接到H128單片機(jī)的引腳XTAL和EXTAL上，然后利用其內(nèi)部壓控振蕩器和鎖相環(huán)（PLL）把這個(gè)頻率提高到25MHZ，作為單片機(jī)工作的內(nèi)部總線時(shí)鐘。



4.9.2 儀表背光調(diào)節(jié)電路

儀表背光在汽車啟動后常亮，駕駛員可根據(jù)各環(huán)境下外部光線的明暗度對汽車儀表的背光進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到最合適的感官效果。儀表背光電路通過調(diào)節(jié)電位器改變電阻值，從而改變電流的大小，MCU根據(jù)接受到的信號的值來改變PWM脈寬占空比的輸出，從而改變背光的明暗度1401.調(diào)節(jié)電路圖如圖4一19：



其中開關(guān)SWI為一可調(diào)電阻，通過改變電阻的大小控制電流，輸出到H128的A/D轉(zhuǎn)換接口RAD07，MCU根據(jù)周D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)調(diào)整PWMI的輸出占空比，輸出接口CONV得到的模擬量和占空比有關(guān)，如占空比為1：1，則得到的電壓值就為Vmax的1/2，即2.5v.占空比的改變使得輸出電壓變化，從而使儀表背光顯示的亮度改變131].輸出背光調(diào)節(jié)電路如圖4一20：


其程序流程圖比較簡單，直接在此進(jìn)行了分析，如圖4一21所示：

4.9.3 狀態(tài)指示燈電路在汽車儀表的電路

設(shè)計(jì)中，一般根據(jù)外圍電子元件的布置采用正控（開關(guān)控制正極電路）和負(fù)控（開關(guān)控制負(fù)極電路）相結(jié)合的方式來控制各種狀態(tài)指示燈，同樣在本儀表也采用了這種設(shè)計(jì)方法。功能指示燈都采普亮的發(fā)光二極管，而儀表照明則采用的高亮度發(fā)光二極管，分有紅、黃、綠三種顏色，對應(yīng)不同的顯示和警告信息。發(fā)光二極管及其對應(yīng)的限流電阻，我們都采用了貼片封裝的元件。

同時(shí)，發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障后，如發(fā)動機(jī)水溫過高，由MCU控制對應(yīng)的故障燈會閃爍。發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障，其指示一般顯示為紅色，并伴隨有蜂鳴器報(bào)警。

4.9.4 語音報(bào)警電路

設(shè)計(jì)本儀表系統(tǒng)有蜂鳴器報(bào)警模塊，主要是為了提醒駕駛員注意相關(guān)的危險(xiǎn)信息，如：水溫過高，水位過低，機(jī)油壓力過低、變速箱故障等等。MCU將采樣得到的數(shù)據(jù)與存儲在EZPRoM單元中的允許數(shù)值變化范圍比較，如果超過額定范圍，則發(fā)出信息到輸出端口，蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)對應(yīng)的報(bào)警指示燈閃爍。在下次的采樣過程中，如果采集的數(shù)據(jù)在額定范圍之間，則蜂鳴器解除報(bào)警，狀態(tài)指示燈熄滅。

本系統(tǒng)選用的蜂鳴器為頻繁短促鳴叫，頻率為2.6KHz，音量大小為75db.由于系統(tǒng)UO端口資源非常豐富，可以共用一個(gè)端口，也可以單獨(dú)占用一個(gè)端口，單獨(dú)占用端口，有利于故障維修檢查，本系統(tǒng)在H128上預(yù)留BPO一BP3為報(bào)警電路輸出端口。

4.9.5 時(shí)鐘發(fā)生器

電路RTC模塊（實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路）有巧個(gè)內(nèi)存映射寄存器，通過秒、分鐘、小時(shí)計(jì)數(shù)器提供的時(shí)間；通過星期、日、月份、年提供日歷功能。以上計(jì)數(shù)器每次加1時(shí)都可以產(chǎn)生中斷，并分別對相應(yīng)的中斷標(biāo)志置位，如果相應(yīng)的中斷被允許則可以產(chǎn)生CPU中斷請求。

用于驅(qū)動時(shí)間和日歷的IHZ時(shí)鐘使內(nèi)嵌的補(bǔ)償單元能夠補(bǔ)償晶振的誤差，這樣通過頻率補(bǔ)償機(jī)制能夠使IHZ時(shí)鐘獲得用于驅(qū)動整個(gè)模塊的晶振更高的精度。

補(bǔ)償值可以在模塊的校準(zhǔn)操作時(shí)通過應(yīng)用軟件設(shè)置或自動獲取澎].計(jì)時(shí)功能是通過一個(gè)時(shí)鐘頻率為128Hz（CGMXCLK/256）的計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)的。

這個(gè)計(jì)數(shù)器可以在任何時(shí)候開始、。停止和清除。這個(gè)計(jì)數(shù)器的值被換算到looHZ對應(yīng)的值，并存儲到計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)寄存器中（chronographdatarcgister）。因此，數(shù)據(jù)寄存器中的值為O一99，每增加1代表1/1005（loms）。數(shù)據(jù)寄存器的值滿足以下關(guān)系式：S=「（128HzeountervalueX25）+16]/32計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器的精度是士sms.

4.10 PCB板的設(shè)計(jì)

在以往儀表電路設(shè)計(jì)過程中，儀表的電路通常是在儀表背后附上一層軟性塑料（撓性塑料），在塑料上覆銅進(jìn)行電路連接，這種接法通常適用于比較簡單的電路。由于電子技術(shù)的發(fā)展，軟性塑料已不能滿足儀表功能繁多的要求，并逐漸為

硬質(zhì)板取代。也就是印制板，通常所說的PcB板 。

電路板設(shè)計(jì)與電路圖設(shè)計(jì)不同之處在于，電路板屬于比較實(shí)體化的東西，而電路圖屬于比較抽象的東西。所以，在設(shè)計(jì)電路圖時(shí)，比較著重于電路的電氣性質(zhì)。而在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，比較著重于電路的實(shí)際尺寸與空間配置（立體）。下面就電路板的設(shè)計(jì)分為以下幾步；

第一步，先設(shè)計(jì)電路圖，確定元件的排序和元件的封裝（Footprint），然后通過程序所提供的ERC檢查。
第二步，電路圖設(shè)計(jì)完成后，利用CreateNetlist功能產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表。
第三步，進(jìn)入PCB編輯器，首先定義板框，即板子的大小、板層數(shù)與形狀。
第四步，加載網(wǎng)絡(luò)表，如果網(wǎng)絡(luò)表（或電路圖）有錯誤，或接口上的問題，將會在此階段中出現(xiàn)?？梢愿鶕?jù)產(chǎn)生的錯誤，重新會到電路圖進(jìn)行修改。
第五步，布置元件，這項(xiàng)工作是電路板設(shè)計(jì)中最基礎(chǔ)、最麻煩也是影響最大的工作。
第六步，定義設(shè)計(jì)規(guī)則，進(jìn)行手工布線或自動布線。
第七步，完成布線后，進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證檢查。如果沒有發(fā)現(xiàn)錯誤，即可存盤輸出。

印制板通常有紙質(zhì)覆銅板、環(huán)氧樹脂板、玻纖板等，在這里考慮到價(jià)格的因素以及性能的要求，我們選取環(huán)氧樹脂板，其價(jià)格適中，也能滿足汽車運(yùn)行的工作環(huán)境，PCB采用雙面布線，并在部分信號電路增加焊盤測點(diǎn)，以利于儀表電路功能的檢測，減少故障返修率。