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1、 毕业设计说明书 基于CAN总线的汽车组合电子仪表系统设计专业电气工程及其自动化学生姓名王江龙班级B自动化074学号0710603420指导教师闫奇瑾完成日期2011年6月8日基于CAN总线的汽车组合电子仪表系统设计摘 要：由于汽车排放、节能、安全和舒适性等使用性能不断提高，使得汽车电子控制程度也越来越高。汽车电子控制装置必须迅速、准确地处理各种信息，并通过仪表显示出来，使驾驶员及时了解并掌握汽车的运行状态，妥善处理各种情况。基于CAN总线的汽车组合电子仪表系统采用的是TI的LM3S8962芯片为核心处理器，以CAN总线通讯协议为基本协议，并且使用步进电机作为汽车指针仪表的驱动器，同时辅以软件
2、编程来实现各项功能。仪表所需的各种信息均由CAN总线来进行传递，从而大大降低了系统的设计复杂性以及布线难度。同时，仪器与整个车身CAN网络相连接，形成了一个完整的汽车一体化网络控制系统。本课题利用总线技术设计汽车仪表通讯，使汽车仪表能够接收传感器的车速，油量，发动机转速，开关量等信号并实时显示出来，所设计的仪表主要应用于重型运输车等领域。同时系统能节省空间，节省成本，并且加快了数据传送，并且使得系统更稳定，安全，简便，快捷，是汽车仪表通讯未来的发展方向，有着相当广阔的市场空间。关键词：CAN；汽车仪表；LM3S8962；步进电机；LCD显示The system Based on the Aut
3、omotive CAN Bus combination of electronic instrumentAbstract：As a result of improvement of vehicle emissions，energy saving，safety andcomfort，automotive electronic control is becoming barer and beaverAutomotiveelectronic control device must quickly and accurately handle a variety of information，and d
4、isplay through the instrument so that the driver has sufficient time to understand and master the operation of motor vehicles，and properly handle the various situationsAutomotive CAN bus based on combination of electronic instrumentation system use TIs chip as the core processor LM3S8962，the CAN bus
5、 communication protocol as the basic agreement，and use the stepper motor as a motor drive pointer instrument， supplemented by software programming to implement various functions. Instrumentation required for a variety of information to be passed by the CAN bus，which greatly reduces system design com
6、plexity and wiring difficult. Meanwhile，the instruments and the whole body is connected to CAN network to form a complete integrated network of automotive control systems. Technical design of the subject automobile instrument use bus communication， the car dashboard to receive the speed sensor，engin
7、e speed，switch signals and real-time display，etc；the main instrument design for heavy duty trucks and other fields. At the same time the system can save space，save costs and speed up data transfer，and makes the system more stable，secure，simple，fast，a car the future development of communication instr
8、uments，has a very broad market space. KeyWords: CAN；car dashboard；LM3S8962；signal transmission；stepper motor；LCD display目 录1. 概 述11.1 课题的来源与意义11.2 国内外的发展现状11.3 课题研究的主要内容32. 系统总体设计与主芯片选型52.1 系统总体方案设计5主芯片52.2.1 主芯片选择52.2.2 LM3S8962芯片介绍63. 系统硬件模块设计与元器件选型93.1 系统晶振模块设计93.2 电源模块设计93.2.1 初始电源模块设计93.2.2 MC3
9、4063芯片介绍103.2.3 芯片供电模块103.3 CAN总线通讯模块设计113.3.1 CAN总线基本概述113.3.2 CAN总线的特点123.3.3 CAN总线的功能描述12规范133.3.5 CAN模块电路具体设计14 TJA1040介绍14 JTAG通讯模块设计153.5 信号调理模块设计163.5.1 光耦合器功能163.5.2 光耦合器的特点173.6 电机驱动模块设计173.6.1 步进电机驱动仪表的原理173.6.2 VID6606芯片介绍183.6.3 驱动芯片时序参数193.6.4 步进电机的选择203.7 液晶显示模块设计203.7.1 液晶显示器的选择203.7.
10、2 液晶显示器简介213.8 复位电路模块设计233.9 报警模块设计234. 软件设计244.1 软件主程序流程设计244.2 CAN总线系统流程设计245. 结束语27参考文献28致 谢29附 录30附录1：元器件清单31附录2：主电路图33基于CAN总线的汽车组合电子仪表系统设计 1. 概 述1.1 课题的来源与意义随着集成电路和芯片在汽车上的广泛应用，汽车上的电子控制单元越来越多，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置、安全气囊装置、电控门窗装置和主动悬架等。如果仍采用常规布线方式，即电线一端与开关相接，另一端与用电设备相通，将导致车上电线数目的急剧增加，同时复杂电路也降低了汽车可靠性，
11、增加了维修难度。于是，先进的通信网络技术CAN总线被引入到汽车组合仪表设计中，并替代原有的机械式、电气式传统的仪表设计。它用低成本的双绞线电缆代替了车身内昂贵的导线，并大幅度减少了用线数量；提高可靠性、安全性，降低了成本1。 通常状况下，电子控制装置通过CAN总线提供稳定、可靠的低成本网络连接。在现代汽车中，采用总线的意义已远远超出节省电线的范围，它已成为车内各零部件实施信息交互的标准接口。整车的总线网络成为整车的电器平台，也就是说只要有总线存在，就可以在这个总线平台上不断增加汽车的智能化零部件2。总线技术促进了汽车智能化的发展3。根据ISO(国际标准化组织)定义的OSI模型，CAN协议定义了
12、物理层及数据链路层规范，这为不同的汽车厂商制定符合自身需要的应用层协议提供了很大的便利。因此汽车总线技术有着相当广阔的前景。 我国目前主流的大多数汽车仪表都存在着以下的缺陷4：a)精度不高。传统的汽车仪表在低速区的基本误差相当大，在低速区的线性也是很差，而在转速表、油量表和水温表等都有类似的问题。b)分度不均匀。由于传统汽车仪表的指针位置是由合成磁场确定的，其线性差的问题难以解决，故常采用低速区和高速区不均匀分度方法加以纠正，但这样会导致高速区和低速区指示精度降低和分辨率下降。c)可靠性差。由于传统的汽车仪表是由针轴、游丝、线包、磁屏蔽罩和机械零件构成，其故障率很高。目前国内汽车仪表行业在整体
13、上仍滞后于整车的发展，与国外相比有很大的差距，如产品技术水平低，造型单调，产品质量可靠性和耐久性差，数字化程度低等57。适应CAN总线技术、嵌入式系统技术和液晶显示技术的迅速发展和广泛应用，汽车仪表必须与汽车上其它装置交换数据，即接入到汽车的网络总线上，并能够相互通信，这就必然推动了汽车仪表的升级换代。因此，如果能够研制出智能化的汽车仪表对我国的汽车行业具有重大的现实意义。1.2 国内外的发展现状汽车发展已经走过了100多年的历程，汽车仪表也在不断开发和发展之中。汽车仪表发展，按其工作原理上取得的重大技术创新来分，已经经过了4代：第1代汽车仪表是基于机械作用力而工作的机械式仪表，即机械机心表：
14、第2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变换成电信号加以测量，称之为电气式仪表；第3代为模拟电路电子式；第4代为步进电动机式全数字汽车仪表8。目前汽车仪表正在经历由第3代向第4代转型时期。第3代汽车车用仪表工作原理与电气式仪表基本相同，只是用电子器件取代原来的电气器件。随着集成电路技术突飞猛进的发展，这种仪表现在均采用汽车仪表专用集成电路，是国内汽车仪表目前的主流产品，经过多年的发展，其结构形式经历了动圈式机心和动磁式机心阶段9。电子器件经历了分立器件和专用集成电路阶段。发展到今天以塑料件为主：围绕提高指示精度和指针平稳性，由动圈式发展成动磁式等1012。第4代全数
15、字式汽车仪表从其应用的技术手段上看，还是电子技术范畴，也属于电子式仪表，但信号处理方式己从模拟变成数字。其最显著的特征是工作原理与第3代汽车仪表完全不同。目前国内部分中、高档轿车采用的是步进电动机式汽车仪表。其它一些轿车也正在配套该类型的仪表，步进电动式汽车仪表将是未来一段时间内汽车仪表的主导产品。我国的汽车仪表与国外发达国家相比，技术水平有相当大的差距。如当今国外发达国家普遍使用全数字式汽车仪表，而且绝大部分是步进电动机式汽车仪表，并准备向更高方向发展。虽然国内汽车仪表界一致看好全数字式汽车仪表，特别是步进电动机式汽车仪表，但其开发还不具备技术条件。全数字式汽车仪表，特别是步进电动机式汽车仪表，是当今和未来一段时间汽车仪表的主导技术，有着十分广阔的市场前景。随着科学技术的飞速发展，汽车上的电子装置越来越多，从发动机控制到传动控制，从行驶、制动、转向控制到安全保证系统及仪表报警系统，使汽车电气系统形成了一个复杂的大系统，并且都集中在驾驶室控制。参照国外汽车行业的现状，选择CAN总线作为汽车的通信总线，是解决上述问题的比
