毕业论文基于单片机的步进电机汽车仪表的设计.doc

PAGE 目录 一章：引言 1.1： 设计的背景和意义 1.2： 本设计的主要内容和难点 二章： 系统设计方案 2.1： 系统功能和要求 2.2： 系统的组成 2.2.1：步进电机控制模块 2.2.2： 测速与测温模块 2.2.3：电源模块 2.2.4：单片机模块 2.2.5：LCD显示模块 2.2.6：串口通信模块 三章：系统硬件设计 3.1：单片机模块功能的实现 3.2：测水温、燃油模块 3.3：测车速（转速）里程模块 3.4：LCD显示模块 3.5：步进电机控制模块 3.6：串口通信模块 3.7：单片机系统供电模块、单片机系统电源模块 四章 系统软件设计 4.1：系统软件模块划分 4.2：编程语言的选择 4.3：主程序的设计 4.3.1：转速、车速、里程程序的设计 4.3.2：表头驱动子程序的设计 4.3.3：水温测量子程序的设计 4.3.4：燃油测量子程序的设计 4.4：本章小结 五章 系统功能的调试和性能测试 5.1：系统安装与调试 5.2：系统性能测试 5.3：后期需要改进的地方 结束语 参考文献和附录（包括原理图和部分程序） 1.1 设计的背景和意义 目前的汽车仪表多为模拟式动圈式机芯(线圈连同指针一起转动)或动磁式机芯(磁钢连同指针一起转动)仪表，主要是利用电磁感应原理来实现仪表的指示，指针的回转回零则是利用弹簧游丝的弹性实现。动圈式机芯仪表抗震性能差、过载能力弱、指针易抖动等弱点;而动磁式机芯(主要是十字交叉机芯)仪表虽比较先进，但也存在一致性、通用性差的缺点。同时，这两种机芯的仪表都具有体积大、重量重、生产工艺复杂等缺点，因此，迫切需要一种一致性好、通用性强、可靠性高的驱动机芯来取代。 汽车仪表的发展，按技术规格来分经过了四代:第一代汽车仪表是基于机械作用力而工作的机械式仪表，即机械机芯表;第二代汽车仪表的工作原理基于电测原理，即通过各类传感器将被测的非电量转换成电信号加以测量， 称之为电气式仪表;第三代为模拟电路电子式;第四代为步进电动机式全数字化汽车仪表从其应用技术手段上看，还是属于电子技术范畴，也属于电子式仪表。目前国内大部分汽车厂商所生产的汽车中使用的仪表仍为传统的动圈式机芯或动磁式机芯仪表，只是在部分高档轿车上才使用了数字仪表系统。因此这一块市场存在着很大的空白。 1.2本设计的主要内容及难点 本文根据目前国内汽车仪表的状况和要求，完成基于STC12C5A 通过对汽车仪表系统的基本功能的分析，完成系统的总体设计方案及基本框图的设计，本系统的关键问题，即如何消除指针的抖动进行分析和解决。 本设计主要是由两个模块组成来实现本设计的目的－－测速模块和测温模块。测温模块由温度传感器直接将测到的温度数据（电阻信号）传给单片机进行处理，最后显示在LCD上。 这个设计的主要难度是在测速这个模块上。最大的难点在于步进电机驱动仪表指针指示车速时，如何消除指针的抖动。其中便涉及到车速、转速采样频率的问题，如果采样过快，表盘指针抖动厉害;如果采样过慢，则仪表指针抖动不灵敏，无法正确及时指示车速、转速，因此如何使表盘指针正确指示所要求的车速、转速是一个主要问题。 第2章 系统设计方案 论文研究的是基于单片机的步进式汽车组合仪表的解决方案。单片机是整个系统核心;微型步进电机是最直接最根本的控制对象;与汽车仪表密切相关的一些汽车基本行驶信息(车速、转速、水温、油量)，是单片机所需要处理的信息;通过对它们作理论分析和研究，可以对系统方案做出一个总体的设计. 2.1系统的功能与要求 设计一套车载智能仪表，用于显示和记录汽车行驶过程中的各种状态信息，具体实现功能应达到如下要求: 1.采用通用单片机，用软件实现对系统的控制。 2.用步进电机带动表盘指针实时指示汽车在行驶中的车速信号和转速信号。 3.用LCD模拟显示汽车水箱温度和油量。 4.表盘展开角:车速展开角为0度，转速的展开角为0度。在程序设计时，展开角作为变量来处理，根据实际需要，可以随时调整。 5.电源掉电和上电时，表头指针能复位回零。 6.系统电源由外接变压器提供+12V电压。 7.系统要具有较强的抗干扰能力、较好的兼容性和通用性。 2.2系统组成 步进电机式汽车组合仪表系统由单片机模块、测温模块、测速模块、显示模块、步进电机控制模块、串口通信模块、单片机电源和供电模块等部分构成。 系统组成图如图2.1所示： 单 片 机 模 块 单