基于MC9S12XHZ512的汽车组合仪表设计

摘 要： 介绍了以飞思卡尔MC9S12XHZ512芯片为控制核心的汽车组合仪表板控制系统的设计，简述了汽车组合仪表的基本模块构成，给出了步进电机驱动设计方案和模拟量采样复用电路的设计原理。
关键词： 汽车组合仪表；MC9S12XHZ512；模拟量采样复用电路；步进电机

　汽车仪表是用来显示和记录汽车的各种行驶信息及发动机运转情况的重要装置。汽车仪表所显示的信息有车速、转速、燃油、水温、气压、里程、各种报警和状态指示等。传统的汽车组合式仪表，各种工况和告警信号由传感器通过线束送到组合仪表和其他需要该信号的模块。这种仪表线束较多，显示内容单一，无法满足汽车仪表高抗干扰能力、高可靠性、高集成度、多功能和智能化的需求。
现在的汽车仪表也有以微处理器、针式仪表盘、CAN总线、指示灯、带记录存储功能的仪表，但这种汽车仪表没有模拟量采样复用和步进电机。模拟量采样复用可以实现电流、电压、电阻信号采样的复用，通过电阻网络的调整可以设置单个采样端口的采样信号类型，因此可以适应多种传感器，提高产品的适应性。而使用步进电机可以非常精确地控制电机转动轴位置，而不需要昂贵的传感器和控制电路，跟踪所加输入脉冲数可知其位置，且步进电机具有良好的起动和停止响应功能。因此，为了能够满足汽车仪表高抗干扰能力、高可靠性、高集成度、多功能和智能化的需求，本文设计了一种带有模拟量采样复用和带有步进电机的总线式汽车智能组合仪表。
1 仪表结构的组成原理
　仪表的组成模块如图1所示，由采集控制模块、显示模块和外围电路模块组成。显示模块和外围电路模块均与采集控制模块相连。采集控制模块包括主处理器和输入输出模块，输入输出模块与主处理器相连。显示模块包括显示接口模块和显示处理器，并且互相连接。采集控制模块中的模拟量采样复用电路，包括电阻网络调整电路和模拟量复用输入信号前级处理电路，经过电阻网络调整电路调整后的输入信号，经模拟量复用输入信号前级处理电路选择，传输至采集控制模块的主处理器。

2 步进电机驱动设计与中断控制
2.1 步进电机的驱动设计
　车速表、转速表、油位表和水温表均由步进电机驱动。硬件设计时只需用引线将单片机与步进电机连接即可。图2为单独一个步进电机工作在双全桥模式时的连接方法，它由两个脉宽调制(PWM)通道控制，通道X控制线圈0，通道X+1控制线圈1。实际电路的原理图如图3所示，M1、M2、M3和M4分别为车速表、转速表、油位表和水温表。