詳解基于CAN總線的汽車儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)—核心電路模塊設(shè)計(jì)

TJA1040與H128之間的電路連接如圖4-9:

圖中CANH和CANL代表CAN物理總線廠IXCANO、RXCANO和PS4分別對應(yīng)H128上的引腳。CANH和CANL與地之間分別連接了兩個(gè)93pF的小電容Cg、Cg和兩個(gè)防雷擊穩(wěn)壓二極管DS、D6。CS和Cg可以濾除總線上的高頻干擾信號，有-定的防電磁輻射的能力。汽車電器設(shè)備工作環(huán)境惡劣，穩(wěn)壓二極管可以抵抗兩輸入端出現(xiàn)的瞬變干擾，保護(hù)電子設(shè)備的正常運(yùn)行。特別是雷擊浪涌波，其持續(xù)時(shí)間短，脈沖幅值高，能量大，給電子電器設(shè)備的正常運(yùn)行帶來極大的危害。

脈沖信號處理電路

車速傳感器有霍爾型非接觸式傳感器、磁電式傳感器、光電式傳感器等，其工作原理都是在車輛行駛的過程中連續(xù)向外發(fā)送脈沖信號來傳遞相關(guān)的信息。光電式傳感器的工作原理是由常規(guī)車速表軟軸驅(qū)動(dòng)，軟軸帶動(dòng)開有方孔(4，6，8，12等)的輪子在發(fā)光二極管和光敏二極管之間旋轉(zhuǎn)。由于輪子輪番遮斷放光二極管發(fā)射的光束，光電晶體管變發(fā)出-連串的電脈沖信號，經(jīng)過信號采集測量模塊將其整形成平滑的脈沖信號，如此傳感器便能隨著車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而輸出相應(yīng)頻率的連續(xù)脈沖信號，然后被H128控制器計(jì)數(shù)成每秒脈沖數(shù)，每秒脈沖數(shù)變換成公里/小時(shí)值。

轉(zhuǎn)速不僅僅是發(fā)動(dòng)機(jī)的-個(gè)簡單的工作參數(shù)，而且是計(jì)算電子控制系統(tǒng)其它參數(shù)的依據(jù)和控制噴射正時(shí)的基準(zhǔn)。轉(zhuǎn)速信號是通過轉(zhuǎn)速傳感器測量而得的，如果傳感器不能穩(wěn)定地工作，電控系統(tǒng)也就無法正確地控制發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。所以，傳感器的性能直接關(guān)系到電控系統(tǒng)的性能。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩種，前者的傳感信號取自點(diǎn)火系統(tǒng)初級電路的脈沖電壓，后者的傳感信號則來自安裝在飛輪上的傳感器。這里我們選取后-種方式，采用磁電式曲軸轉(zhuǎn)角傳感器，由轉(zhuǎn)子和線圈組成。轉(zhuǎn)子固定在分電器軸上，線圈固定在分電器殼體上。永久磁鐵的磁力線經(jīng)轉(zhuǎn)子、線圈、托架構(gòu)成封閉回路。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子凸起與托架間的磁隙不斷發(fā)生變化，通過線圈的磁通也不斷變化，線圈中便產(chǎn)生感應(yīng)電壓，并以交流形式輸出。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使感應(yīng)線圈內(nèi)磁通變化，從而在感應(yīng)線圈里產(chǎn)生交變的電動(dòng)勢，傳感器相應(yīng)的處理單元再將它處理后，即變成脈沖信號。由于車速〔或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速〕傳感器輸出的信號不是標(biāo)準(zhǔn)方波信號，而且往往還附加了許多的干擾信號，這就要對信號進(jìn)行預(yù)處理，去除其中的干擾信號，并把信號整形為標(biāo)準(zhǔn)的方波信號輸入給MCU。其處理電路及與H128連接的電路圖如圖4-10:

傳感器的采樣信號(車速或轉(zhuǎn)速)由INPUT輸入，先經(jīng)C18電容濾波后，然后經(jīng)R31限流，由C15、R32、D7組成的回路對其進(jìn)行穩(wěn)壓，再通過R33、R34對其進(jìn)行分流后輸送到晶體管QS對信號進(jìn)行放大處理，將放大的信號輸送給MCU。如此脈沖信號調(diào)理電路有兩路，其中的電阻和電容的值略有不同，其結(jié)構(gòu)和原理是-樣的。INPUT分別對應(yīng)儀表外殼背面接插件中車速信號和轉(zhuǎn)速信號的輸入，與H128的16位定時(shí)計(jì)數(shù)器接口分別連接，其中車速信號輸入PT7和轉(zhuǎn)速信號輸入PT6分別與MCU上的引腳相對應(yīng)。

A/D轉(zhuǎn)換電路
H128帶8路10位轉(zhuǎn)換精度的A/D接口，可直接與外部模擬信號相連接。本系統(tǒng)中的模擬量有燃油表、電壓測量電路、輪胎氣壓測量電路。其中背光調(diào)節(jié)電路也屬于模擬信號，在PWM電解電路中有作單獨(dú)介紹。燃油液位傳感器是用于檢測燃油箱的油量，其是采用浮子式傳感器，屬于模擬量輸出型液位傳感器，由浮子、內(nèi)裝滑動(dòng)電阻的本體以及連接這兩者的浮子臂構(gòu)成，浮子可隨液面上、下移動(dòng)。油箱內(nèi)存油面高、低變化時(shí)，引起浮子位置的高、低變化，在滑線變阻上取得不同的電阻值，即得知油面得高度。蓄電池電壓本身就是-個(gè)模擬量，故無需任何其他傳感器。蓄電池電壓的測量比較簡單，該電壓的正常值為+24V。波動(dòng)范圍在 +lsv~3Zv之間。因H128中的周D輸入端要求輸入電壓為+5V，故需將蓄電池電壓串接電阻的方式對其進(jìn)行1/7分壓、進(jìn)行低通濾波后再送入H128中A/D輸入引腳。

輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)簡稱開Ms(五m。preesur。 monitoringsystem)，主要用于自動(dòng)、實(shí)時(shí)監(jiān)測汽車在行駛過程中輪胎氣壓的狀態(tài)，并對輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警，以保障行車安全。開MS主要有直接式和間接式二類產(chǎn)品。間接式?jīng)]有壓力傳感器，它依靠系統(tǒng)的輪速傳感器來比較輪胎之間的轉(zhuǎn)速差別，以達(dá)到監(jiān)視胎壓的變化。因?yàn)樘旱慕档蜁?huì)引起輪胎直徑的減小，進(jìn)而引起車速的減少;而直接式是依靠安裝在輪胎內(nèi)的壓力和溫度傳感器將輪胎內(nèi)的壓力、溫度數(shù)據(jù)以無線電波方式傳送到接收器上，將所得的數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)化后輸出到液晶屏上進(jìn)行顯示，使駕車者能隨時(shí)知曉輪胎的壓力和溫度的變化情況〔刊。汽車這些參數(shù)的傳感器輸出-般為變化的電壓或電流信號，變化速度比較慢-般不是很明顯。在前置處理中先將這些變化的電阻信號轉(zhuǎn)換為電壓，并將電壓信號調(diào)整到0-SV范圍內(nèi)，然后經(jīng)過相應(yīng)的信號處理模塊處理后，送入MCU控制器的10位A/D轉(zhuǎn)換輸入端，進(jìn)行相應(yīng)的A用轉(zhuǎn)換。模擬信號A/D轉(zhuǎn)換電路硬件如圖4-11所示，

其中CONV代表電壓模擬信號，CONT氣壓、溫度傳感器信號，CONF代表燃油傳感器信號輸入接口，vCcZ代表12v電壓，PAD04、PAD05、RAD06分別對應(yīng)H128的A/D轉(zhuǎn)換接口。除了電壓信號先經(jīng)過R36與R37七分壓后，其他模擬信號經(jīng)限流電阻后與習(xí)D轉(zhuǎn)換接口相連接。為了保證A/D轉(zhuǎn)換的精度，要給模塊加穩(wěn)定的參考電平輸入。VCCZ經(jīng)過R41、R42電阻分壓后，經(jīng)過限流電阻與參考電壓高電平VRH相連接，參考電壓低電平VRL直接接地。

液晶屏的電路設(shè)計(jì)

4.6.1 LCD特點(diǎn)
液晶顯示器LCD(liqu記 crystaldisPlay)作為電子信息產(chǎn)品的主要顯示器件，與其他類型顯示部件比較，有其自身的特點(diǎn)，概括如下:

1)低電壓微功耗:工作電壓-般為3-SV，每平方厘米液晶顯示屏工作電流為以級;
2)使用壽命長:本身沒有劣化問題，注意防護(hù)與使用，能使用很長時(shí)間;
3)被動(dòng)顯示:LCD顯示是借助外部環(huán)境光線的反射，越強(qiáng)則現(xiàn)實(shí)內(nèi)容越清晰，不容易引起疲勞;
4)顯示量大易于彩色化:與CRT相比，LCD沒有蔭罩限制，像素可以做的很小，彩色化方法很多，也可以做的很逼真;
5)無電磁輻射:CRT工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生X射線及其他電磁輻射，影響環(huán)境與人的身體，LCD則不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

4.6.2 LCD分類
LCD分類方法有很多，按顯示內(nèi)容分類有字段型(或筆段型)、點(diǎn)陣字符型、和點(diǎn)陣圖型三種。字段型LCD是指以長條筆畫狀顯示像素組成的液晶顯示器件。字段型LCD主要以7段顯示最為常用，也包括專門為LCD設(shè)計(jì)的固定圖形和少量漢字。點(diǎn)陣字符型LCD是指顯示的基本單元由-定數(shù)量的點(diǎn)陣組成，專門用于現(xiàn)實(shí)數(shù)字、字母、常用圖形符號及少量自定義符號和漢字。這類顯示器把LCD控制器、點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)器、字符存儲(chǔ)器等全做在-塊PCB印刷電路板上，構(gòu)成應(yīng)用的顯示模塊。點(diǎn)陣圖形除了可現(xiàn)實(shí)字符外，還可顯示各種圖形信息、漢字等，顯示自由度大、顯示精度高。常見的模塊點(diǎn)陣從80只32點(diǎn)陣到 640x480點(diǎn)陣不等。

4.6.3 LCD選取
本系統(tǒng)LcD選取為北京青云公司的帶背光LcM192642腳l，機(jī)械規(guī)格和特征如表4-2所示:

LCD自帶控制模塊，內(nèi)存8〕漢)多個(gè)中文漢字字庫，可以采用串行和并行接口驅(qū)動(dòng)，起引腳定義見表4-13: