儀表是人和汽車的交互界面，為駕駛員提供所需的汽車運行參數(shù)、故障、里程等信息，是每一輛汽車必不可少的部件。儀表顯示的直觀與美觀使得駕駛不但是代步之必需，也成為舒適生活的一部分，而參數(shù)傳遞的準確與可靠性則直接關(guān)系到汽車行駛的安全。

現(xiàn)代儀表最突出的特點是功能的模塊化，通常要組裝一塊儀表，只需將幾個功能模塊在定制PCB的基礎(chǔ)上聯(lián)合起來，就可以得到一個完整的系統(tǒng)。長安等經(jīng)濟型汽車的指針儀表一般為獨立的模塊，提示/報警功能由PCB上的小燈泡完成。SANTANA系列的指針由印刷電路板上的十字線圈驅(qū)動，提示/報警燈全部是發(fā)光二極管。轎車的儀表板上顯示的主要數(shù)據(jù)、來源及對應(yīng)顯示方式如下表（根據(jù)SANTANA2000）：

表1

可見目前的汽車儀表尚以機械式為主，通訊方式以線束為主。這種模式最大的弊病是過于依賴線束，導致系統(tǒng)復(fù)雜。

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，尚有極大潛力的汽車電子市場正日漸受到各大汽車生產(chǎn)商與電子產(chǎn)品供應(yīng)商的關(guān)注，這其中包括尚處于開發(fā)實驗階段的清潔能源汽車、目前由***占據(jù)世界市場領(lǐng)袖地位的車載音響設(shè)備、前途無量的車載計算機信息終端設(shè)備以及形形色色的車內(nèi)電控單元，如發(fā)動機電控單元、ABS、總線、新型電子儀表等。

對汽車儀表而言，使用電子式儀表板較之傳統(tǒng)儀表的優(yōu)勢在于：

硬件功能的軟件化
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，微處理器的處理速度越來越快。一些實時性要求高，原本由硬件完成的功能，就完全可以通過對微處理器編程來實現(xiàn)。

系統(tǒng)集成度大大提高
在大規(guī)模集成電路技術(shù)迅速發(fā)展的今天，集成電路的密度越來越高，體積越來越小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能也越來越強大。隨著儀表的部分功能硬件不斷地被軟件取代，整個系統(tǒng)的集成度也在相應(yīng)提高。

本設(shè)計是一個基于Freescale單片機的汽車組合儀表板。面向的是目前市場上占主流地位的傳統(tǒng)汽車，并引用長安車的儀表為模板，目的主要在于實現(xiàn)一個汽車組合電子儀表板的低端方案。

1、設(shè)計概述

本方案的對象主要包括車速、轉(zhuǎn)速、壓力、溫度、里程、時間以及一些提示/報警燈信號，分別體現(xiàn)在車速表、發(fā)動機轉(zhuǎn)速表、油壓表、水溫表（指針）以及里程表上。其中，里程表定時記錄車速信號，在行車時間內(nèi)做數(shù)值積分，得到行駛公里數(shù)，作為里程保存在用戶Flash中。定時（1s）對里程數(shù)據(jù)做累加。

由于本設(shè)計面向的是大眾化的傳統(tǒng)汽車，成本成為器件選用的最重要標準。在微控制器的選型上，我們并未考慮前途光明但目前尚未普及的CAN總線，而是選擇了自帶液晶驅(qū)動的8位微控制器LJ12。

MC68HC908LJ12是Freescale單片機908家族的一員，其主要參數(shù)與功能模塊如下：

• 8M的最大總線頻率；
• 12k用戶Flash；
• 512b RAM；
• 兩個獨立雙通道定時器模塊；
• 內(nèi)部實時時鐘，可記錄年、月、日、時、分、秒；
• SCI與SPI通信模塊；
• 6通道10位A/D；
• LCD模塊，可驅(qū)動27×3或26×4的筆段式液晶模塊。

步進電機驅(qū)動芯片MC33970是Freescale模擬家族的一員，內(nèi)含6個寄存器，由SPI寫入命令狀態(tài)字，分別是配置/校準寄存器、指針速度寄存器、指針0/1位置寄存器、指針回零寄存器、歸零設(shè)置寄存器。MC33970的特點：

• 兼容MMT認證的兩相步進電機；
• 指針可停留在4095個穩(wěn)定的位置；
• 最大轉(zhuǎn)角340°；
• 最大加速度4500 deg/s2；
• 最大速度400 deg/s；
• 模擬微步（指針運動12步為1°）；
• 指針校準與回零；
• SPI控制，16位命令字；
• 內(nèi)部校準時鐘；
• 睡眠模式低電流。

2、硬件描述

圖1LJ12芯片內(nèi)部有豐富的硬件資源，我們做了如下配置：

• PLL：外部晶振32.768k；內(nèi)部總線倍頻至4M；
• SCI：用于上位機通訊，比特率9600，中斷方式；
• SPI：時鐘1M，作為MC33970的控制，用兩個通用管腳作為SPI的片選信號；
• LCD：使用26×4模式，即26前極、4背極的模式，動態(tài)驅(qū)動；因為設(shè)計中用到6位LCD模塊，所以使用FP1～FP12、BP0～BP3已經(jīng)足夠；
• Flash：利用常駐內(nèi)存函數(shù)（ROM-Resident Routine）將里程數(shù)據(jù)以32位數(shù)據(jù)的形式保存于用戶閃存中。

選取SWITEC公司出品的步進電機作為執(zhí)行器。六位筆段式動態(tài)驅(qū)動液晶模塊，用于里程，單次里程或時間日期的顯示。出于習慣，汽車儀表需要一直保持帶電狀態(tài)，無需重置時間參數(shù)，為了方便演示，用兩個按鈕實現(xiàn)LCD顯示模式的切換。六個發(fā)光二極管分別用于顯示制動、危險、機油壓力、電瓶、發(fā)動機以及空檔信息，利用MC1413作為發(fā)光二極管的驅(qū)動。

MC33970由微控制器的SPI直接驅(qū)動；車速和發(fā)動機轉(zhuǎn)速為脈寬調(diào)制信號或來自串口輸入，通過定時器模塊的輸入捕捉功能得到其頻率，換算得數(shù)據(jù)。