汽车仪表盘模拟系统

汽车仪表盘模拟系统

作者：闫坤

来源：《硅谷》2012年第18期

摘要：基于单片机技术，并辅以外围扩展电路，设计一个多功能汽车仪表盘。该仪表盘可实现车速显示、行驶里程、连续行驶时间、车内外温度显示，具备胎压测量、油箱显示、汽车状态显示、超速报警、超时驾驶报警功能。

关键词：汽车仪表；单片机；温度；胎压

随着电子和微机技术的高速发展，对于汽车仪表盘的多功能化、智能化的需求也越来越高。本文设计的多功能汽车仪表盘可以实现实时显示汽车速度、行驶里程、行驶时间、内外温度显示、油位显示、胎压状态、超速报警及记录功能、超时驾驶（疲劳驾驶）报警及记录功能。

1 系统总体设计

1）采取模拟车轮转动电机的方法，对系统进行速度测试，电机速度可控、旋转圈数可控。

2）仪表盘可显示车速、行驶里程、连续行驶时间、车内外温度显示。

3）车门状态指示灯：车门打开或者未能关闭时，相应的指示灯亮起，指示车主车门未关好，车门关闭后熄灭。

4）安全带指示灯：显示安全带状态，灯会亮起数秒进行提示，直到系好安全带才熄灭。

5）胎压监测：示意性显示压力，并可实现报警。

6）油箱油位显示：示意性显示油位，燃油不足，实现报警。

7）内外温度测量：温度超过100摄氏度报警。

2 系统的硬件设计

2.1 车速显示设计

车速里程表采用数字显示式微处理器程序控制，在车轮上安装能产生旋转磁场的永久磁铁，然后应用霍尔器件将旋转磁场转换成脉冲信号，脉冲信号的频率和汽车发动机的转速成正

比。将脉冲信号进行放大和整形，传至单片机进行采样和计算，得到里程，并将里程数输出到数码管显示。

2.2 里程显示设计

汽车行驶1公里对应转轴所转的圈数叫做速比。本设计采用单片机实现里程的计算与显示。采用转轴转一圈对传感器发出的脉冲数m去计算。设汽车的速比为n，则传感器总共发出的脉冲共为m*n个。将这m*n个脉冲信号输入给单片机，使每个脉冲产生一个中断，并通过中断程序对每个脉冲进行计数，这样当计了m*n个脉冲时，表示汽车行驶1公里，进而实现里程计数功能。

2.3 温度显示设计

本文采用DS18B20的任意一个I/O口作为DS18B20的数据总线，其电源线予以+5v稳定电压供电，GND管教接地。按照单总线的时序，通过把数据总线不断的拉高，拉低，来实现18B20的初始化，写时序和读时序。将从18B20得到的数据进行处理，设置测量范围为0—100摄氏度。并且通过四位数码管进行显示。其中数码管采用的是共阳极，驱动电流采用芯片74HC240作为电流驱动。以DS18B20作为数据采集的温度传感器对于简化实验的硬件电路有着巨大的贡献，可以大大的节约试验成本。

2.4 转向灯设计

汽车上的信号灯有：转向灯（左前灯、右前灯、左后灯、右后灯、仪表盘上的二个指示灯）。当汽车转弯、刹车、停靠时，转向灯发出不同的信号。汽车转弯或停靠时，相应的信号灯要发出闪烁的灯光信号。用LED产生闪光信号，同时能自动检测信号灯故障，信号灯灯具的发展是随着汽车制造技术及电光源技术的发展而逐步完善的。硬件系统由5部分组成：

AT89C52、晶振电路、复位电路、控制电路和输出电路。

2.5 时间显示设计

利用单片机定时器完成计时功能，定时器0计时中断程序每隔0.01s中断一次并当作一个计数，设定定时1秒的中断计数初值为100，每中断一次中断计数初值减1，当减到0时，则表示1s到了，秒变量加1。同理再判断是否1min钟到了，再判断是否1h到了。

为了将时间在LED数码管上显示，可采用动态显示法实现LED显示，通过对每位数码管的依次扫描，使对应数码管亮，同时向该数码管送对应的字码，使其显示数字。由于数码管扫描周期很短，而人眼睛的视觉暂留效应，使数码管看起来总是亮的，从而实现了各种显示。当时间达到一定数值时蜂鸣器进行报警。

2.6 油量和清洗液传感器

油量和清洗液通过滑动变阻器的阻值来检测，油量和清洗液的多少与升降都改变滑动变阻器的阻值，从而改变两端的电压值。通过计算最大电源供给为1.95V经转换油量和清洗液最大范围为100，改变的电压信号传入ADC0832中进行D/A转换，处理后的信号然后由ADC0832再传入51单片机，再经处理进而由LED数码管显示出相应的车内油量。当清洗液即将耗尽时指示灯亮起。

2.7 胎压监测设计

压力传感器的模拟信号，通过A/D转换器转换为数字信号，并传给单片机，当它小于固定值时报警，胎压指示灯亮。若是经过检查发现汽车轮胎无问题，长按键盘上的固定键使报警灯熄灭。

3 系统软件设计

首先进行初始化，然后采集速度、胎压、温度等状态量，之后进行各个变量的转换与显示，通过判断而不断的循环，之后显示总的行驶距离。本设计是在Proteus软件调试的，用仿真软件在PC机上对目标电路原理图和程序进行检测和调试。调试过程中单片机相应输入端由通用键盘和鼠标设定，运行状态、各寄存器状态、端口状态等都可以在指定的窗口区域显示出来，以确定程序运行有无错误。

4 总结

本文通过应用单片机，对汽车仪表盘进行仿真设计。该仪表盘可实现车速显示、行驶里程、连续行驶时间、车内外温度显示，具备胎压测量、油箱显示、汽车状态显示、超速报警、超时驾驶报警功能。通过调试，可以很好的实现。

参考文献：

[1]赵国军、计时鸣、吴炳林，单片机汽车仪表盘的设计与研究[J].机电工程，1996，2.