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汽车组合仪表的设计与实现汽车组合仪表是汽车驾驶舱内的重要部件，它能够为驾驶员提供车辆行驶、发动机运转、安全系统等各种信息。
本文旨在探讨汽车组合仪表的设计思路、实现方法以及效果评估，并展望未来的发展方向。
在设计汽车组合仪表时，需要考虑到以下几个方面：整体结构：汽车组合仪表一般由转速表、车速表、燃油表、水温表、气压表、里程表等多个仪表组成。
这些仪表需要以方便驾驶员读取的方式布局和设计。
显示方式：汽车组合仪表通常采用LED、LCD、VFD等显示技术，以提供高清晰度、高亮度的数字或图形显示。
一些高端车型还采用了全液晶仪表，以提供更加个性化的显示风格和更多的信息。
数据来源：汽车组合仪表的数据来源于各种传感器和控制系统。
例如，车速表和转速表的数据来自车速传感器和曲轴传感器；燃油表的数据来自油量传感器；水温表的数据来自水温传感器等。
汽车组合仪表的实现方法包括硬件和软件两个方面。
硬件实现：汽车组合仪表的硬件通常包括传感器、控制器、显示屏等。
传感器负责采集各种数据，如车速、转速、油量、水温等；控制器则负责处理这些数据，并输出相应的控制信号，以驱动显示屏显示相应的信息；显示屏则负责将信息呈现给驾驶员。
软件实现：汽车组合仪表的软件部分主要包括数据采集、数据处理、数据显示等模块。
数据采集模块负责从传感器中读取数据；数据处理模块则对采集到的数据进行处理和分析，以便于显示；数据显示模块则负责将处理后的数据在显示屏上显示出来。
对于汽车组合仪表的实际效果评估，主要从以下几个方面进行考虑：显示清晰度：评估汽车组合仪表显示屏的清晰度是否足够高，以便于驾驶员在各种光线条件下都能够清晰地读取信息。
数据准确性：评估汽车组合仪表传感器采集数据的准确性和可靠性，以及控制器处理数据的准确性和实时性。
响应速度：评估汽车组合仪表的响应速度是否足够快，以便于驾驶员在车辆行驶过程中能够及时地获取相关信息。
可读性：评估汽车组合仪表的信息显示是否直观易懂，以便于驾驶员能够快速地理解和掌握车辆的行驶状态信息。
汽车组合仪表故障指示功能失效分析及优化摘要：随着汽车电子的发展，用户需要通过仪表显示屏器获取信息，更好地了解车辆的当前状况。
在分析组合仪表显示功能失效，排查错误并确认错误原因。
根据组合仪表系统的工作原理，提出了优化改进方案。
关键词：组合仪表；故障；指示功能；失效某些故障机器类型的灯有时上电后偶发关联打开后发出CAN信号，但机器工作正常。
熄火休眠后，灯在点火后无法点亮。
因此，仪表盘上指示功能表明故障，并导致用户严重抱怨。
一、评价标准根据车厂主管进行的程序评估结果，上电自检结束后，当接收到故障信号时，必须打开相应的信号灯，并且由于以下电休眠，故障信号不能关闭，这种现象被认为是一种故障。
二、汽车组合仪表故障指示功能失效分析1.CAN收发器原理。
提供局域网控制器（CAN）和双线物理CAN总线之间的接口。
它提供差分传输和接收微协议以及CAN协议。
它旨在保护CAN接收器免受过热，保护通信端口免受电波、电磁兼容性（EMC）和静电放电（ESD）的影响。
机器停止后，机器的所有功能模块必须处于睡眠状态。
当前网络处于休眠状态且MCU和CAN接收器需要休眠时，必须CAN接收器的STB拉高电平，并且必须关闭MCU的输出控制和拉高电平电阻器以使MCU处于休眠状态。
IG重新打开后，设备必须正常工作。
2.问题的位置。
故障车辆经过多次测试并重新启动，组合错误指示灯仍偶尔出现故障。
如果在关闭和打开车辆后发现故障，仪表板将不会完全休眠，然后启动该点，如果点火开关打开，指示灯可能出现故障。
如果组合仪表关闭且电源关闭，则在点火开关打开后，组合控制灯可以正常工作，即如果组合控制灯关闭，则组合控制灯能够正常工作。
同时，对故障车辆组合仪表的电子部件进行了测量，并读取了受损车辆的诊断报告。
报告中反映的一个常见问题是仪表盘上的CAN断开错误。
因此，此问题是由打开和关闭组合设备软件时通信控制和CAN故障排除策略的缺陷引起的。
3.原因分析。
如果组合仪表CAN收发器MCU输出控制关闭，电阻开/关的完成时间太短，以致CAN收发器在此期间处于休眠状态，MCU也处于休眠失败。
基于CAN总线技术的汽车组合仪表系统的研究摘要：本论文采用can总线技术，遵循sae j1939网络通信协议，以飞思卡尔公司的16位微控制器（mcu）mc9s12xhz512为中央处理器，设计了can通信接口、lcd显示屏、步进电机驱动等模块，通过 code warrior ide开发工具软件编程并进行了仿真实验.仿真结果表明，该仪表系统能够实时反映车辆的工况。
关键词：can总线 mc9s12xhz512 汽车组合仪表中图分类号：tp273 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2013）01-0100-02汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要装置，对驾驶员正确判断汽车的运行状态及安全行车起着的作用。
随着现代汽车越来越多地采用电子装置控制，如发动机的定时、注油控制，加速、刹车控制（asc）及复杂的抗锁定刹车系统（abs）等。
这些控制需检测及交换大量数据，以往硬接信号线的方式不仅烦琐、昂贵，而且难以解决问题，采用带can 总线接口的汽车组合仪表系统采集并处理传感器的车速、油量、油压等信号，遵循sae j1939协议读取发动机转速、水温等信息，使问题得到很好地解决.该型仪表系统具有指示精度高、反应灵敏、结构简单、可靠性高等优点，是未来汽车仪表的发展方向。
1 汽车can总线和sae j1939协议1.1 can总线简介can（controller area network）总线全称“控制器局域网”，是iso国际标准化的串行通信协议，是德国bosch公司在80年代为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。
它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维.通信速率可达1mbps.1993年can成为国际标准iso11898（高速应用）和iso11519（低速应用）。
can的规范从can 1.2规范（标准格式）发展为兼容can 1.2规范的can2.0规范（can2.0a为标准格式，can2.0b为扩展格式），目前应用的can 器件大多符合can2.0规范.can总线通信接口中集成了can协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。
仪表是人和汽车的交互界面，为驾驶员提供所需的汽车运行参数、故障、里程等信息，是每一辆汽车必不可少的部件。
仪表显示的直观与美观使得驾驶不但是代步之必需，也成为舒适生活的一部分，而参数传递的准确与可靠性则直接关系到汽车行驶的安全。
汽车仪表
现代仪表最突出的特点是功能的模块化，通常要组装一块仪表，只需将几个功能模块在定制PCB的基础上联合起来，就可以得到一个完整的系统长安等经济型汽车的指针仪表一般为独立的模块，提示/报警功能由PCB上的小灯泡完成SANTANA系列的指针由印刷电路板上的十字线圈驱动，提示/报警灯全部是发光二极管轿车的仪表板上显示的主要数据、来源及对应显示方式如表1
显示方式
可见目前的汽车仪表尚以机械式为主，通讯方式以线束为主这种模式最大的弊病是过于依赖线束，导致系统复杂随着汽车产业的快速发展，尚有极大潜力的汽车电子市场正日渐受到各大汽车生产商与电子产品供应商的关注，这其中包括尚处于开发实验阶段的清洁能源汽车、目前由日本占据世界市场领袖地位的车载音响设备、前途无量的车载计算机信息终端设备以及形形色色的车内电控单元，如发动机电控单元、ABS、总线、新型电子仪表等对汽车仪表而言，使用电子式仪表板较之传统仪表的优势在于：
硬件功能的软件化
随着微电子技术的发展，微处理器的处理速度越来越快一些实时性要求高，原本由硬件完成的功能，就完全可以通过对微处理器编程来实现。
系统集成度大大提高
在大规模集成电路技术迅速发展的今天，集成电路的密度越来越高，体积越来越小，内部结构越来越复杂，功能也越来越强大随着仪表的部分功能硬件不断地被软件取代，整个系统的集成度也在相应提高本设计是一个基于Freescale单片机的汽车组合仪表板面向的是目前市场上占主流地位的传统汽车，并引用长安车的仪表为模板，目的主要在于实现一个汽车组合电子仪表板的低端方案。
本方案的对象主要包括车速、转速、压力、温度、里程、时间以及一些提示/报警灯信号。
车速表、发动机转速表、油压表、水温表(指针)
里程表(LCD)：定时记录车速信号，在行车时间内做数值积分，得到行驶公里数，作为里程保存在用户Flash中定时(1s)对里程数据做累加。
系统设计
由于本设计面向的是大众化的传统汽车，成本成为器件选用的最重要标准在微控制器的选型上，我们并未考虑前途光明但目前尚未普及的CAN总线，而是选择了自带液晶驱动的8位微控制器LJ12
MC68HC908LJ12是Freescale单片机908家族的一员，其主要参数与功能模块如下：
8MHz的最大总线频率；
12k用户Flash；
512b RAM；
两个独立双通道定时器模块；
内部实时时钟，可记录年、月、日、时、分、秒；
SCI与SPI通信模块；
6通道10位A/D；
LCD模块，可驱动27×3或26×4的笔段式液晶模块
步进电机驱动芯片MC33970(图1)是Freescale模拟家族的一员，内含6个寄存器，由SPI写入命令状态字，分别是配置/校准寄存器、指针速度寄存器、指针0/1位置寄存器、指针回零寄存器、归零设置寄存器MC33970的特点：
MC33970
兼容MMT认证的两相步进电机；
指针可停留在4095个稳定的位置；
最大转角340°；
最大加速度4500 deg/s2；
最大速度400 deg/s；
模拟微步(指针运动12步为1°)；
指针校准与回零；
SPI控制，16位命令字；
内部校准时钟；
睡眠模式低电流
LJ12芯片内部有丰富的硬件资源，我们做了如下配置：
PLL：外部晶振32.768kHz；内部总线倍频至4MHz；
SCI：用于上位机通讯，比特率9600，中断方式；
SPI：时钟1MHz，作为MC33970的控制，用两个通用引脚作为SPI的片选信号；
LCD：使用26×4模式，即26前极、4背极的模式，动态驱动；因为设计中用到6位LCD模块，所以使用FP1~FP12、BP0~BP3已经足够；
Flash：利用常驻内存函数(ROM-Resident Routine)将里程数据以32位数据的形式保存于用户闪存中
选取SWITEC公司的步进电机作为执行器六位笔段式动态驱动液晶模块，用于里程，单次里程或时间日期的显示出于习惯，汽车仪表需要一直保持带电状态，无需重置时间参数，为了方便演示，用两个按钮实现LCD显示模式的切换六个发光二极管分别用于显示制动、危险、机油压力、电瓶、发动机以及空档信息，利用MC141 3作为发光二极管的驱动
MC33970由微控制器的SPI直接驱动；车速和发动机转速为脉宽调制信号或来自串口输入，通过定时器模块的输入捕捉功能得到其频率，换算得数据
电源及掉电保护的输入端使用7805为了在掉电的时候也可以及时地保存里程数据，在电源地输入端加一个1000mF或两个470mF的电解电容电源断开的时候在IRQ引脚会产生一个中断信号，大电容可以维持单片机电源足够长的时间，使得单片机可以完成外部中断的服务程序
为了改善波形，在定时器引脚外添加了调理电路
本设计面向的是市场上的中低档轿车，为了实现这个初衷，根据长安轿车的仪表外壳及内部尺寸设计了仪表的PCB，并重新布局，系统框图示于图
系统框图
软件设计
初始化程序
内部总线倍频至4MHz；设置定时器模块的通道为捕捉功能；SCI波特率9600，开接收中断；SPI时钟频率1MHz；LCD模块26×4模式；使能Real Time Clock模块；MC33970与指针初始化；从用户Flash中读取先前记录的里程数据，并根据ODO/TRIP信号加以显示
中断服务程序
外部中断：断电后短时间内利用大电容的放电使指针回零
SCI中断：遵循一定的上位机协议，接受命令，改变LCD显示内容；改变车速和转速数据
RTC中断：每秒记录一次里程数据；根据车速信号换算里程数据主程序
定时读取里程数据，并在LCD上显示；每一次主循环结束的时候重启WATCHDOG；当车速或转速信号改变之后通过指针位置的变化作出反应主程序流程图示于图3
主程序流程图
结语
以下是SWITEC公司的步进电机驱动芯片x15.089与MC33970的简单比较(表2)
x15
卓越的性能
其中响应的实时性好是MC33970最大的优势
紧凑的结构
x15.089的工作是由微控制器的两个的工作是由微控制器的两个引脚控制一个步进电机，其中一个引脚输出方向控制信号，另一个引脚输出脉冲所以对应控制每一路电机需要两个单片机引脚，控制4路需要8个单片机的通用IO口
MC33970则不同，由SPI输入命令字，即可控制两路步进电机；需要4路步进电机的时候，使用两片MC33970，但只需增加一根片选信号这样总共只需要SPI模块和两个通用IO，从而节省了单片机的资源成本
表3是一个成本估计的简表
由上可以看出，在批量生产的情况下，作为一个全数字式系统，其总成本低于RMB150，大约在RMB120~140之间，具有相当的竞争力
综上所述该方案是一个基于Freescale微控制器的汽车电子仪表板的低端方案，面向各种经济型汽车，具有功能齐备、结构紧凑、价格低廉的特点，会有广阔的市场前景。
