基于NEC電子汽車儀表盤專用器件系列的解決方案

　　引言

　　關(guān)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(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)芯片以及一顆LCD的驅(qū)動(dòng)芯片組成。對(duì)于具有較高安全性保障要求的汽車電子產(chǎn)品，這樣的情況從極限溫度和電磁抗干擾這兩個(gè)方面來考量，只是一個(gè)沒有專用的汽車級(jí)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(nèi)中、低端汽車儀表盤的系統(tǒng)構(gòu)成為主要對(duì)象，介紹了基于NEC電子汽車儀表盤領(lǐng)域的專用芯片——μPD78F0822的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　在目前的中國市場中，一般中、低端的汽車儀表盤會(huì)有如下配置：

　　• 4個(gè)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的顯示表：車速表、轉(zhuǎn)速表、燃油表、水溫表→通過0822芯片中集成的4個(gè)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)來實(shí) 現(xiàn)對(duì)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(qū) 動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)最大136段的顯示。

　　• 蜂鳴器→用于產(chǎn)生各類不同的報(bào)警聲諸如：安全帶未系、未鎖車門等。

　　• 各個(gè)功能顯示小燈→通過MCU的I/O口來實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶所 需要的報(bào)警燈的控制。

　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中以這四個(gè)模塊為主要對(duì)象，說明該方案的功能實(shí)現(xiàn)、資源利用以及控制方法。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　在NEC電子(中國)有限公司上海分公司設(shè)計(jì)的解決方案中，使用了CAN總線來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送、對(duì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)以及對(duì)信號(hào)燈的驅(qū)動(dòng)等。當(dāng)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(jī)接收由CAN總線發(fā)送來的數(shù)據(jù)，主要包括車速、轉(zhuǎn)速、油位、溫度、里程、損壞程度以及各種指示信號(hào)。單片機(jī)根據(jù)接收到數(shù)據(jù)的實(shí)際情況來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)從而使指針到達(dá)指定的位置。如果汽車損壞大于設(shè)定的值，則由蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如果接收到指示信號(hào)，則點(diǎn)亮相應(yīng)的背光指示燈。為防止里程丟失，在程序運(yùn)行過程中及時(shí)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(guān)的數(shù)據(jù)每隔10ms向儀表盤發(fā)送一次。

　　四個(gè)儀表的功能定義

　　1、車速表：采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng);車速最大量程為200km/h，最小分度為5km/h，車速信號(hào)從CAN總線傳過來。車速表指針響應(yīng)時(shí)間及時(shí)。當(dāng)汽車速度平穩(wěn)變化時(shí)，車速表指針運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。在任一恒定速度下，指針擺動(dòng)范圍不超過1km/h。

　　2、轉(zhuǎn)速表：采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng);轉(zhuǎn)速最大量程為8000r/m，最小分度為200r/m，該信號(hào)從CAN總線傳過來。轉(zhuǎn)速表指針響應(yīng)時(shí)間及時(shí)。當(dāng)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)變化時(shí)，轉(zhuǎn)速表指針運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。在恒定轉(zhuǎn)速下，在任一恒定轉(zhuǎn)速下，指針擺動(dòng)范圍在70r/m以內(nèi)。

　　3、燃油表：采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，信號(hào)從CAN總線傳過來。指針表示燃油箱中估計(jì)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(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，信號(hào)從CAN總線傳過來。

　　儀表控制器/驅(qū)動(dòng)器

　　儀表控制器/驅(qū)動(dòng)器可以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，從而控制外部儀表或者十字線圈。主要有以下幾個(gè)功能：

　　• 可以設(shè)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(shí)驅(qū)動(dòng)4個(gè)360° 類型的步進(jìn)電機(jī)

　　圖2是儀表控制器/驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖。

　　步進(jìn)電機(jī)的規(guī)格說明

　　所使用的步進(jìn)電機(jī)的規(guī)格如下：

　　• 工作電壓： 5V～10V

　　• 線圈電阻： 280Ω

　　• 消耗電流： 15mA

　　• 啟動(dòng)頻率： 160Hz

　　• 最大驅(qū)動(dòng)頻率： 600Hz