专利名称：汽车总线数字组合仪表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于CAN (Controller Area Network)总线技术的叶义 表，更具体地说，本实用新型涉及一种汽车总线数字组合仪表。
背景技术：
目前，汽车电子技术高速发展，以前相对独立的机械系统正逐渐为基于微 处理器和传感器的机电一体化系统所替代。伴随这一趋势，提高汽车综合控制 的准确性、增强数据传输的实时性、减少线束降低车身重量、实现数据信息共 享成为汽车电子化必然面临的任务，业界认为上述任务可采用总线技术组成汽 车电子网络来解决。因此效率高、实时性好的总线技术在汽车电控系统通讯协 议中的应用成为普遍趋势。在众多的网络传输协议当中，针对汽车领域应用提 出的CAN总线协议具有高实时性、高纠错性及高抗电磁干扰性等优点，为众多 汽车厂商所采用。
汽车仪表是汽车的信息显示中心也是人车交互的重要接口 ，仪表的电子化 程度是整车的电子化程度的重要表征，越来越多的汽车采用了智能网络仪表。 将CAN总线协议应用于汽车仪表中也成为当前汽车电子发展的重要方向之一。 国外的汽车、尤其是中高级汽车已经绝大部分采用总线仪表；国内企业在仪表 设计开发技术上仍处于跟踪状态，尚未掌握自主开发CAN总线数字仪表的关键 核心技术，由于缺少高层次研发团队和人才、缺少检测设备及总线协议等问题， 因而存在一定的技术壁垒。目前，尚尚无自主开发汽车CAN总线数字仪表的能 力。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，提供了 一种 汽车总线数字组合仪表。
为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的汽车总线 数字组合仪表主要由型号为MC9S12HZ256的微处理器、CAN总线模块、步进电 机驱动模块、液晶驱动模块及档位指示灯模块组成。
型号为MC9S12HZ256的微处理器中的TXCANO和RXCANO引脚与CAN总线模 块中的型号为TJA1050的CAN收发器中的TXD和RXD引脚电连接。
型号为MC9SUHZ256的樣l处理器中的MOC画、MOCOP、 M0C1M和M0C1P引脚 与步进电机驱动才莫块中的步进电机1中的PIN1、 PIN2、 PIN3和PIN4引脚电连 接；型号为MC9S12HZ256的微处理器中的M1C幅、M1C0P、 M1C1M和M1C1P引脚 与步进电机驱动模块中的步进电机2中的PIN"L PI腦.、,PIN3和PIN4引脚电连接；型号为MC9S12HZ256的孩i处理器中的M2C0M、 M2C0P、 M2C1M和M2C1P引脚 与步进电机驱动模块中的步进电机3中的PIN1、 PIN2、 PIN3和PIN4引脚电连 接；型号为MC9S12HZ256的孩i处理器中的M3C画、M3C0P、 M3C1M和M3C1P引脚 与步进电机驱动模块中的步进电机4中的PIN1、 PIN2、 PIN3和PIN4引脚电连接。
型号为MC9S12HZ256的微处理器中的LCD—FP和LCD一BP[0-3]引脚与 液晶驱动模块中的液晶显示里程表的FP和BP引脚电连接。
型号为MC9S12HZ256的樣i处理器中的MOSI和MISO引脚同与档位指示灯才莫 块中的型号为D6345的芯片l和型号为D6345的芯片2的MOSI和MISO引脚电 连接；型号为MC9S12HZ256的《鼓处理器中的PSO引脚与型号为D6345的芯片1 的LAT引脚电连接；型号为MC9S12HZ256的樣i处理器中的PS1引脚与型号为 D6345的芯片2的LAT引脚电连接。
技术方案中所述的CAN总线模块中的型号为TJA1050的CAN收发器中的引 脚CANH、 CANL通过线CAN — H和线CAN _ L与CAN总线连接；所述的步进电机驱 动模块中的步进电机1、步进电机2、步进电机3和步进电机4采用的是双全桥 模式的步进电机，它们的输出轴分别与转速表、车速表、水温表和油量表的表 针固定连接；所述的电源、型号为78DM05的稳压器与型号为MC9S12HZ256的微 处理器中的电源引脚依次电连接，型号为MC9S12HZ256的微处理器中的 PE[O-l]、 PE[4-7]和PL[4-7]引脚依次与采用LED[0-1]、 LED [2-5]和LED [6-9] 显示的背光灯和各种报警灯电连接，型号为MC9S12HZ256的^f鼓处理器中的PT6 引脚与蜂鸣器电连接，型号为MC9S12HZ256的樣t处理器PADO引脚作为一输入接 口与汽车上的油量传感器输出端电连接；所述的型号为MC9S12HZ256的微处理 器中的P丽O引脚与背光灯控制开关电连接。
与现有技术相比本实用新型的有益效果是
1、 采用总线技术，能够与汽车其它电控系统共享仪表所需输入的传感器信
量，减少传i器的:量，'从而i少整i线束，方便i车总体布置，降低车身重
量和生产成本，实现数据信息共享，增强数据传输的实时性，提高汽车综合控 制的准确性和汽车电器系统的工作可靠性。
2、 微处理器的使用、模块化的设计使系统便于维护和扩展，且具有较好的 通用性。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明 图l是汽车总线数字组合仪表结构组成示意框图2是型号为MC9S12HZ256的樣i处理器与步进电机驱动才莫块中步进电机1 、步进电机2、步进电机3和步进电机4详细电连接示意框图3是型号为MC9S12HZ256的微处理器与CAN总线模块、液晶驱动模块、
档位指示灯模块、各种报警灯、背光灯和蜂鸣器等详细电连接示意框图； 图4是CAN总线模块节点连接示意图； 图5是采用双全桥模式的步进电机引线连接示意图； 图6是应用于汽车总线数字组合仪表中的液晶屏的各段定义图； 图7是应用于汽车总线数字组合仪表中的显示全部段的液晶屏； 图8是应用于汽车总线数字组合仪表控制软件主程序流程框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细的描述
本实用新型所述的仪表是属于采用CAN (Controller Area Network)总线 技术的一种汽车总线数字组合仪表，可配备在采用了 CAN总线技术的车辆上， 用于反映整车工作状态的信息显示。该总线组合仪表能够与汽车其它电控系统 共享仪表所需输入的传感器信号，从而有效减少仪表板与车载其它电子设备间 通信用电缆和接插件的数量，减少传感器的数量，从而减少整车线束，方便整 车总体布置，降低整车重量和生产成本，实现数据信息共享。在有效显示车辆 运行状态的基础上，能够提高汽车综合控制的准确性，增强数据传输的实时性， 并且使系统便于维护和扩展，具有较好的通用性，具有广阔的推广价值。
参阅
图1，汽车总线数字组合仪表主要由型号为MC9S12HZ256的微处理器、 CAN总线模块、步进电机驱动模块、液晶驱动模块、档位指示灯模块、稳压器、 各种报警灯、背光灯、蜂鸣器、转速表、车速表、水温表和油量表组成。
根据信号的来源，送到汽车总线数字组合仪表显示的信号可分为CAN总线 输入信号和模拟量输入信号两类，其中控制档位信号、车速信号、转速信号、 水温信号、报警信号以及LCD显示的里程信号等CAN总线信号通过型号为 TJA1050的CAN收发器送入型号为MC9S12HZ256的樣￡处理器。此外，油量信号 为模拟量输入信号，可以直接进入型号为MC9S12HZ256的微处理器。信号输出 方面，主要由转速表、车速表、水温表、油量表和LCD显示的里程表等执行器 来输出显示。
参阅图3与图4, CAN总线模块部分，采用型号为MC9S12HZ256的微处理器 中的MSCAN模块完成数据链路层连接，采用Philips公司的型号为TJA1050的 高速CAN收发器完成物理层连接，即型号为MC9S12HZ256的^f鼓处理器中(或者 说是MSCAN模块)的TXCANO和RXCANO引脚与CAN总线才莫块中的型号为UA1050 的CAN收发器中的TXD和RXD引脚电连接。CAN总线才莫块中的型号为TJA1050 的CAN收发器中的引脚CANH、CANL通过线CAN — H和线CAN — L与CAN总线连接， 从而保证汽车总线数字组合仪表成为CAN节点能够接入整车网络。参阅
图1与图3，本实用新型采用型号为D6345的芯片1和型号为D6345 的芯片2将型号为MC9S12HZ256的4就处理器的串行输出转换为并行输出，通过 它控制档位灯以节省I/O端口 ，利用型号为MC9S12HZ256的微处理器的3个引 脚扩展后控制13个发光二极管。型号为MC9S12HZ256的微处理器中的M0SI和 MIS0引脚同与档位指示灯模块中的型号为D6345的芯片1和型号为D6345的芯 片2的M0SI和MIS0引脚电连接，型号为MC9S12HZ256的微处理器中的PSO引 脚与型号为D6345的芯片1的LAT引脚电连接，型号为MC9S12HZ256的微处理 器中的PS1引脚与型号为D6345的芯片2的LAT引脚电连接，通过两片D6345 将MC9S12HZ256的3个引脚串行输出转换为并行输出扩充后，采用芯片1的引 脚Q2-Q7及芯片2的引脚Ql-Q7就可以控制挡位及指示灯模块的13个发光二极管。
参阅
图1、图2与图5,各种仪表指针显示方面，步进驱动式结构电机因动 磁式结构所不及的定位准确、运行平稳等特点，已成为汽车仪表的首选。因此 本汽车总线数字组合仪表中的车速表、转速表、水温表和油量表均釆用步进电 机驱动。硬件设计时只需用引线将型号为MC9S12HZ256的微处理器与步进电机 连接即可。本实用新型中采用双全桥模式，每个步进电机由两个脉宽调制(P丽) 通道控制。通道x控制线圈0，通道x+l控制线圏1。工作中根据步进电机的原 理，通过控制脉冲个数来控制角位移量实现指针的准确定位，同时通过控制脉 冲频率来控制步进电机转动的速度和加速度实现指针调速。更具体地说，型号 为MC9S12HZ256的《故处理器中的M0C0M、 M0C0P、 M0C1M和M0C1P引脚与步进电 机驱动模块中的步进电机1中的PIN1、 PIN2、 PIN3和PIN4引脚电连接，型号 为MC9S12HZ256的孩i处理器中的M1C0M、 M1C0P、 M1C1M和M1C1P引脚与步进电 机驱动模块中的步进电机2中的PIN1、 PIN2、 PIN3和PIN4引脚电连接，型号 为MC9S12HZ256的孩i处理器中的M2C0M、 M2C0P、 M2C1M和M2C1P引脚与步进电 机驱动模块中的步进电机3中的PIN1、 PIN2、 PIN3和PIN4引脚电连接，型号 为MC9S12HZ256的微处理器中的M3C0M、 M3C0P、 M3C1M和M3C1P引脚与步进电 机驱动模块中的步进电机4中的PIN1、 PIN2、 PIN3和PIN4引脚电连接；即控 制线圈0的通道x与型号为MC9S12HZ256的微处理器的引脚MnCOP、 MnCOM电连 接，控制线圈1的通道x+l与型号为MC9S12HZ256的微处理器的引脚MnClP、 MnClM电连接，其中n取O、 1、 2和3。步进电机驱动模块中的步进电机1、步 进电机2、步进电机3和步进电机4的输出轴分别与转速表、车速表、水温表 和油量表的表针固定连接。
参阅图3、图6与图7，型号为MC9S12HZ256的存i处理器中的LCD—FP 和LCD—BP引脚与液晶驱动模块中的液晶显示里程表的FP[0-21]和BP[0-3] 引脚电连接。型号为MC9S12HZ256的微处理器中有一个专用的液晶显示屏驱动模块，共可驱动28个前板电极(段电极)和4个后板电极(公共电极)。本实 用新型选用了 FPO ~ FP21共22个段电极和BPO ~ BP3共4个公共电才及，故可显 示88个不同的"段"。液晶显示屏采用4x"共有88段的段式显示屏，显示屏 共有26个电极，其中有4个后板电极(公共电极)和22个前板电极(段电极)， 各段定义已表示在图6中。其功能是显示总里程和相对里程，其中第一行位置 1、 2、 3、 4、 5、 6显示总里程，第二行位置7、 8、 9、 10、 11显示相对里程。 当SERVICE显示时，位置11显示不同的数字，用于表示不同的服务。Kmiles 可以根据不同的组合显示Km或者miles。位置10处有一条斜线，通过斜线的 有无可以切换两个不同的相对里程。图7中的显示是全部段的演示。
参阅图l与图3，电源、型号为78画05的稳压器与型号为MC9S12HZ256的 微处理器中的电源引脚依次电连接，电源是采用汽车12V蓄电池，经稳压器稳 压后，达到为汽车总线数字组合仪表供电。型号为MC9S12HZ256的微处理器中 的PE[0-1] 、PE[4-7]和PL[4-7]引脚依次与采用LED 、LED [2-5]和LED [6-9] 显示的背光灯和各种报警灯电连接，型号为MC9S12HZ256的微处理器中的PT6 引脚与蜂鸣器电连接，型号为MC9S12HZ256的微处理器PADO引脚作为一输入接 口与汽车上的油量传感器输出端电连接。型号为MC9S12HZ256的微处理器中的 PWMO引脚与背光灯控制端电连接。
参阅图8,装入型号为MC9S12HZ256的微处理器的主程序方面是采用了模 块化思想。根据汽车各种仪表的功能以及各种仪表结构，将主程序功能进一步 细分为C緒收发模块、步进电机驱动模块、液晶显示模块、档位显示模块、报 警信号模块、模拟信号量检测模块，背光灯模块。本主程序采用C语言设计开 发，分为前台任务和后台任务，前台任务负责仪表输出信号的显示与驱动，包 括步进电机的驱动，液晶显示，档位显示，报警信号显示；后台任务负责仪表 输入信号的接收，包括CAN总线数据的收发，以及模拟信号量的检测。后台采 用中断模式对接收数据的处理，保证系统工作的实时性。
权利要求1.一种汽车总线数字组合仪表，其特征在于汽车总线数字组合仪表主要由型号为MC9S12HZ256的微处理器、CAN总线模块、步进电机驱动模块、液晶驱动模块及档位指示灯模块组成；型号为MC9S12HZ256的微处理器中的TXCAN0和RXCAN0引脚与CAN总线模块中的型号为TJA1050的CAN收发器中的TXD和RXD引脚电连接；型号为MC9S12HZ256的微处理器中的M0C0M、M0C0P、M0C1M和M0C1P引脚与步进电机驱动模块中的步进电机1中的PIN1、PIN2、PIN3和PIN4引脚电连接，型号为MC9S12HZ256的微处理器中的M1C0M、M1C0P、M1C1M和M1C1P引脚与步进电机驱动模块中的步进电机2中的PIN1、PIN2、PIN3和PIN4引脚电连接，型号为MC9S12HZ256的微处理器中的M2C0M、M2C0P、M2C1M和M2C1P引脚与步进电机驱动模块中的步进电机3中的PIN1、PIN2、PIN3和PIN4引脚电连接，型号为MC9S12HZ256的微处理器中的M3C0M、M3C0P、M3C1M和M3C1P引脚与步进电机驱动模块中的步进电机4中的PIN1、PIN2、PIN3和PIN4引脚电连接；型号为MC9S12HZ256的微处理器中的LCD_FP[0-21]和LCD_BP[0-3]引脚与液晶驱动模块中的液晶显示里程表的FP[0-21]和BP[0-3]引脚电连接；型号为MC9S12HZ256的微处理器中的MOSI和MISO引脚同与档位指示灯模块中的型号为D6345的芯片1和型号为D6345的芯片2的MOSI和MISO引脚电连接，型号为MC9S12HZ256的微处理器中的PS0引脚与型号为D6345的芯片1的LAT引脚电连接，型号为MC9S12HZ256的微处理器中的PS1引脚与型号为D6345的芯片2的LAT引脚电连接。
2. 按照权利要求1所述的汽车总线数字组合仪表，其特征在于所述的CAN 总线模块中的型号为TJA1050的CAN收发器中的引脚CANH、 CANL通过线CAN — H和线CAN — L与CAN总线连接。
3. 按照权利要求1所述的汽车总线数字组合仪表，其特征在于所述的步 进电机驱动模块中的步进电机1、步进电机2、步进电机3和步进电机4采用的 是双全桥模式的步进电机，它们的输出轴分别与转速表、车速表、水温表和油 量表的表针固定连接。
4. 按照权利要求1所述的汽车总线数字组合仪表，其特征在于所述的电 源、型号为78D画5的稳压器与型号为MC9S12HZ256的微处理器中的电源引脚依 次电连4妄；型号为MC9S12HZ256的孩t处理器中的PE[O-l]、 PE[4-7]和PL [4-7] 引脚依次与采用LED[O-1]、 LED[2-5]和LED[6-9]显示的背光灯和各种报警灯电 连接，型号为MC9S12HZ256的孩i处理器中的PT6引脚与蜂鸣器电连接，型号为 MC9S12HZ256的微处理器PADO引脚作为一输入接口与汽车上的油量传感器输出端电连接。
5.按照权利要求1所述的汽车总线数字组合仪表，其特征在于所述的型 号为MC9S12HZ256的微处理器中的P丽O引脚与背光灯控制端电连"^妻。
专利摘要本实用新型公开了一种汽车总线数字组合仪表。该组合仪表主要由型号为MC9S12HZ256的微处理器、CAN总线模块、步进电机驱动模块、液晶驱动模块及档位指示灯模块组成。CAN总线模块与微处理器电连接，步进电机驱动模块与微处理器电连接，液晶驱动模块与微处理器电连接，档位指示灯模块与微处理器电连接，汽车12V蓄电池、稳压器与微处理器依次电连接，各种报警灯、背光灯、蜂鸣器与微处理器电连接，微处理器的PAD0引脚与汽车上的油量传感器的输出端电连接。该组合仪表可配备在采用了CAN总线技术需要显示整车工作状态的车辆上，并能够提高汽车综合控制的准确性，增强数据传输的实时性，实现数据信息共享，具有较好的通用性。
文档编号B60K35/00GK201354012SQ200820073030
公开日2009年12月2日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者倪莹祥, 宋连彬, 曹晓琳, 王登峰, 车晓镭 申请人:吉林大学