基于MCU的全数字式摩托车仪表　

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随着电子技术的发展，车用仪表开始由传统的机械式向电子式方向发展。电子式仪表分为数字式和指针式两大类，数字式又分为数码管显示(LED)和液晶显示(LCD)两类。由于数码管显示(LED)较液晶显示(LCD)具有耐高温，抗震动等优点，所以本文对基于MCU的全数字式LED显示的摩托车仪表的实现方案进行研究。

1仪表系统设计

　　该仪表选用MCU控制，通过传感器从摩托车前轮输出轴提取信号，同时对光强，电压，油量进行采集和数据处理。它能够显示摩托车的车速、累计里程、短时里程和油量的多少，此外，还具有空油报警、电瓶电压显示、电瓶电压报警、亮度自动控制等功能。

2仪表硬件设计

2.1MCU简介

　　因为P87LPC764是一种80C51改进型MCU，增加了用户想要的WDT(看门狗)、I2C总线、二个模拟量比较器(可组成8位A/D及D/A转换器)、上电复位检测、欠压复位检测。I/O口驱动电流达到20mA，运行速度为标准80C51的二倍，温度范围达到了工业级标准-40℃～+85℃，单片机本身的可靠性即电磁兼容特性极好，此外，MCS-51系列原有的特点P87LPC76x也都具备，而且它还继承了PHILIPS半导体的低功耗特性及彻底的不可破译性。

2.2车速传感器

　　该传感器采用霍尔元器件制作，从摩托车前轮输出轴提取信号，测量车速。对于传动比为1∶1400(摩托车最常用的一种传动比，另外一种常见的为1∶1000)的摩托车而言，摩托车的传动输出轴每公里1400转，摩托车行走1km。当摩托车车速为60km/h时，传动输出轴的转速为1400r/min，折合为23.3r/s。若传动输出轴每转一周传感器输出一个脉冲，则此时采样频率为23.3Hz。由于频率采样存在±1Hz的误差，则对应于60km/h的车速误差为±2.6km/h，超出了精度要求。不过，改变传感器在传动输出轴每转一周产生的脉冲个数，即可解决这个问题。从成本考虑，令传感器在传动输出轴每转一周产生二个脉冲(此时测量精度约为±2%)，再将显示值上调即可满足要求。

2.3里程存储

　　里程的存储必须保证掉电数据不能丢失，上电可以读写。而E2PROM正好具有上述特点。采用I2C总线接口的24LCxx的E2PROM，它具有100万次的擦写寿命。利用MCU的硬件I2C接口，既可以节约I/O口，又可提高E2PROM的存取时间。里程必须每隔0.1公里存储一次。要保证里程的10万公里准确性，显然靠单一单元很难办到。因此，软件中采用了多次备份和滚动存储技术。

2.4电压、油量、光强

　　电压、油量和光强信号采用MCU内带的模拟比较器做AD的方式进行采样，显示亮度通过光敏元件检测外界环境光的强弱来控制。白天亮度增加，以提高显示清晰度，夜晚亮度变弱，避免眩目。为保证白天亮度，应采用超高亮度数码管。

2.5显示方案

　　车速采用三个数码管和LED模拟指针显示(为单个方形LED组成的光柱)，其速度范围为0～180km/h。累计里程范围为：0～99999.9km，短时里程范围为：0～999.9km。掉电后，累计、短时里程值不得丢失。累计与短时里程共有一个显示屏，用一个按钮来切换显示内容及短时里程的清零操作。显示里程共计六个数码管。油量，电压各为八个LED组成的光柱显示(显示示意图略)。由于采用了数码显示和柱状显示的结合，使它既具有指针式的直观，又具有数字式的xx。

3软件设计

　　本软件采用模块化，结构化设计方案。主程序负责扫描显示、按钮查询、与串行E2PROM通讯和车速计算等功能。中断处理程序负责输入信号的采样。车速计算上采用了滚动算术滤波法来去除干扰。该软件中，最重要的是保证数据存储的可靠性，并采用如下措施来解决：采用多次备份和读出查错修复技术，保证数据读写的正确性；采用滚动存储来增加E2PROM的寿命，从而保证里程存储的10万公里的可靠性；增加指令冗余，软件陷阱技术和软件看门狗技术等，保证程序运行的可靠性。

4结束语

　　此套仪表系统通过了耐久性、高低温、全抛以及道路试验等摩托车仪表验收技术实验。结果表明：仪表工作正常，计数正确，显示稳定。另外，在里程存储方面采用了多次备份和滚动存储思想，有效的控制了E2PROM的单个单元存储次数的限制的瓶颈。

　　本套系统可以适应速比为1∶1000和1∶1400两种主流车型的仪表使用。本套仪表已开始在凌鹰、白雪公主等内装式车型中小批量使用，本系统还可移植到汽车仪表中去。