基于NEC電子汽車儀表盤專用器件系列的解決方案

　　引言

　　關于汽車儀表盤的專用芯片，中國汽車電子行業(yè)由于起步較晚，直到2004年前后，市場上仍然幾乎沒有專用于儀表盤的芯片。很多客戶采用的表盤方案往往是一顆普通的芯片，一顆步進馬達的驅動芯片以及一顆LCD的驅動芯片組成。對于具有較高安全性保障要求的汽車電子產品，這樣的情況從極限溫度和電磁抗干擾這兩個方面來考量，只是一個沒有專用的汽車級芯片情況下的無奈選擇。

　　NEC電子從1995年開始向市場提供專業(yè)的系列芯片：CAN ASSPn。從最早的μPD780852到后來μPD780828(根據(jù)客戶的需要，分別提供掩膜和flash版本的芯片)。本文以國內中、低端汽車儀表盤的系統(tǒng)構成為主要對象，介紹了基于NEC電子汽車儀表盤領域的專用芯片——μPD78F0822的系統(tǒng)設計。

　　在目前的中國市場中，一般中、低端的汽車儀表盤會有如下配置：

　　• 4個步進馬達驅動的顯示表：車速表、轉速表、燃油表、水溫表→通過0822芯片中集成的4個步進馬達驅動來實 現(xiàn)對儀表指針的控制。

　　• LCD顯示：大、小里程→通過0822芯片中集成的LCD驅 動可以實現(xiàn)最大136段的顯示。

　　• 蜂鳴器→用于產生各類不同的報警聲諸如：安全帶未系、未鎖車門等。

　　• 各個功能顯示小燈→通過MCU的I/O口來實現(xiàn)對客戶所 需要的報警燈的控制。

　　在系統(tǒng)設計中以這四個模塊為主要對象，說明該方案的功能實現(xiàn)、資源利用以及控制方法。

　　系統(tǒng)設計

　　在NEC電子(中國)有限公司上海分公司設計的解決方案中，使用了CAN總線來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送、對步進電機的驅動以及對信號燈的驅動等。當然，根據(jù)客戶的不同需要，也可以提供線束的方案。圖1是CAN3+Demo的系統(tǒng)框圖以及該系統(tǒng)中用到的CAN3+微控制器外圍模塊。

　　單片機接收由CAN總線發(fā)送來的數(shù)據(jù)，主要包括車速、轉速、油位、溫度、里程、損壞程度以及各種指示信號。單片機根據(jù)接收到數(shù)據(jù)的實際情況來驅動步進電機從而使指針到達指定的位置。如果汽車損壞大于設定的值，則由蜂鳴器發(fā)出報警信號。如果接收到指示信號，則點亮相應的背光指示燈。為防止里程丟失，在程序運行過程中及時保存里程值。

　　儀表盤從CAN總線接收到的數(shù)據(jù)是由另外一塊Demo板提供的，該Demo板把采集到的與儀表盤相關的數(shù)據(jù)每隔10ms向儀表盤發(fā)送一次。

　　四個儀表的功能定義

　　1、車速表：采用步進電機驅動;車速最大量程為200km/h，最小分度為5km/h，車速信號從CAN總線傳過來。車速表指針響應時間及時。當汽車速度平穩(wěn)變化時，車速表指針運動平穩(wěn)。在任一恒定速度下，指針擺動范圍不超過1km/h。

　　2、轉速表：采用步進電機驅動;轉速最大量程為8000r/m，最小分度為200r/m，該信號從CAN總線傳過來。轉速表指針響應時間及時。當轉速平穩(wěn)變化時，轉速表指針運動平穩(wěn)。在恒定轉速下，在任一恒定轉速下，指針擺動范圍在70r/m以內。

　　3、燃油表：采用步進電機驅動，信號從CAN總線傳過來。指針表示燃油箱中估計的燃油量。

　　指示圖上：E——燃油箱空;F——燃油箱滿。

　　4、水溫表：采用步進電機驅動，信號從CAN總線傳過來。

　　儀表控制器/驅動器

　　儀表控制器/驅動器可以驅動步進電機，從而控制外部儀表或者十字線圈。主要有以下幾個功能：

　　• 可以設置8位精度的脈寬

　　• 具有1位附加功能的8+1位精度的脈寬

　　• 可以同時驅動4個360° 類型的步進電機

　　圖2是儀表控制器/驅動器結構圖。

　　步進電機的規(guī)格說明

　　所使用的步進電機的規(guī)格如下：

　　• 工作電壓： 5V～10V

　　• 線圈電阻： 280Ω

　　• 消耗電流： 15mA

　　• 啟動頻率： 160Hz

　　• 最大驅動頻率： 600Hz