基于单片机的汽车数字油量表设计

论文总字数：17154字

目 录

1.引言 1

1.1汽车油量表的概况及发展趋势 1

1.1.1 发展背景 1

1.1.2 发展历程 1

1.1.3 发展趋势 2

1.2本课题的研究意义 2

1.3对本课题的要求 3

2.方案论证及设计 3

2.1整体模块设计 3

2.2压力传感器的选择与论证 3

2.3系统主控芯片的选择与论证 4

2.4显示模块的选择与论证 5

3.系统的硬件电路设计与原理 5

3.1系统整体结构设计 5

3.2液压传感器模块 6

3.2.1产品概述 6

3.2.2主要工作参数 6

3.2.3供电电路及电路连接 7

3.3 信号处理电路模块 7

3.4 主控芯片MSP430模块 8

3.4.1 MSP430特性简介 8

3.4.2 MSP430的部分引脚简介 8

3.4.3供电电路 9

3.4.4 A/D转换器 10

3.5 显示模块 10

3.5.1 LCD1602主要技术参数 10

3.5.2 LCD1602连接 10

3.5.3 LCD1602工作原理 11

4.系统的软件设计 12

4.1 软件系统流程 12

4.2 软件系统代码设计 13

4.2.1 ADC的初始化 13

4.2.2软件滤波 13

5.系统测试 14

6.结论 15

参考文献 15

致谢 17

附录 18

基于单片机的汽车数字油量表设计

徐文亮

，China

Abstract: In this paper, an automobile digital oil meter based on MSP430 MCU is designed.The information of the oil level in the autommobile mailbox is acquired by the hydraulic sensor (liquid level transmitter of input type ) and turned into electrical signals, Signal processing and removing interference by signal processing circuit.And then through the MSP430 MCU internal integrated A/D converter to convert analog signal to digital quantity.Then the MCU calculates the depth of the oil according to the data stored in external memory calibration, further obtains the information of tank residual oil amount and LCD1602 will display real-timely the value of remaining oil.The traditional pointer type vehicle oil scale has much shortcomings like the precision is low, the display is not intuitive, the appearance is monotonous and so on,compared with it,the design based on MSP430 MCU as the core, the hydraulic sensor collects data, LCD1602 displays data small size,with high precision, intuitive display, module is simple so that easy to encapsulate and beauty appearance, performance is stable and reliable, catering to the needs of the modern market, having a good market prospects.

Keywords: Digital oil meter Hydraulic sensor MSP430 MCU LCD1602

1.引言

当今社会，汽车作为代步工具已逐渐进入家家户户的同时，现代人对汽车的要求也越来越高。汽车仪表尤其是汽车油量表作为汽车的重要组成部分，扮演着与驾驶员进行信息交互的角色，在人机对话日渐普及优化的现今，其显示方式与精度更应与时俱进。伴随着汽车行业的不断成长，技术的不断完善，各种部件也越发精良，附带功能装配也逐渐增加，结构也越发繁杂。于是，为达到提高驾驶员对各项部件功能的熟悉速度以及相关装配状态的了解，高效的驾驶汽车的目的，汽车仪表作为现今车载信息的显示中枢，其重要性越发突出，更应进一步优化完善。

伴随电子工艺的前进及新显示设备、高效传感器的崭露头角，为车载仪器的优化带来了福音。电子相关工艺技术在汽车控制系统领域的广泛应用，车载仪表系统的电子化和数字化，在直观的显示高精度数据的同时，免去了传统机械式仪表和电器式仪表低精度，笨重，显示不直观，抗干扰能力差等缺点，所以车载仪表的电子化和数字化已成为必然趋势，逐渐成为为汽车界关注的焦点。

本设计基于单片机的汽车油量表系统恰好满足人们对汽车仪表的需求，单片机所具备的抗干扰能力强、集成化程度高、计算速度快等特点，实现了汽车油量表的抗干扰、小型化、高精度的同时将模拟量转化为数字量直接显示，剩余油量一目了然，直观方便，利于驾驶员随时掌握运行时汽车剩余油量的状况，避免油量不足而汽车无法运行的状况发生。该系统主要由数据采集显示技术作为技术支撑并且随着其不断发展，具备良好的市场前景，终将被大部分人接受。

1.1汽车油量表的概况及发展趋势

1.1.1 发展背景

国外很早便开始对于汽车油量表的研究，上个世纪的六十年代左右，就已经提出了汽车油量表的电子化数字化。直到八十年代，伴随非接触式测量技术、数据采集技术、显示技术的深入研究，油量表的电子化数字化进程得以加速。电子化的车载油量表逐步取代传统的机械式油量表，占据主流位子。在电子技术发达的德国和日本等发达国家，传统的油量表等车载仪器已经完全被全数字化仪器取代并且向着汽车信息的集成化控制和人机友好对话发展。

相较于国外车载油量表的电子化进程，国内汽车油量表的电子化还处于较低水准。从产品的设计创新到生产包装，无论投入力度还是技术，较之国际水准，仍有一段路要走。国内汽车电子产品技术水平低，造型单一，数字化层度较低，如雨刮的延时控制器、转向的闪光器等，不能跟上国际汽车仪表的电子化发展，传统的指针式汽车油量表仍占据国内市场较大应用份额。在汽车电子化的道路上，国内也积极汲取国外的经验与技术，大力引进优秀工艺，但主要集中在发动机和防抱死等方面的电子化控制，车载仪表的电子数字化方面仍有空缺，成长空间和市场潜力巨大。

1.1.2 发展历程

国内外的车载油量表系统，从其工作原理和成长经历来看，其历程可化分成三大阶段：

第一阶段：机械式的车载油量表阶段，即机械机芯表，是一种单纯依靠物理原理，利用液体浮力工作的仪器。只是单纯的利用液面浮力带动指针转动指示油量信息，抗干扰能力弱，精度低，外形单调，仅能为驾驶员提供少量运行中的必要信息，只具备单纯的显示功能，并且显示不直观。其机芯使用的指针水平稳定性也较差。

第二阶段：电气式车载油量表阶段。该阶段主要依赖传感器，将油量的信息以电信号的形式显示，已经有电子化数字化的趋势，但受限于技术水准，仍显不足。该表是第一代机械芯表的升级，相对机械式汽车油量表，其在抗干扰能力、精度、稳定性上有了一定的提升，显示的汽车信息也更加丰富及时，但其发展速度却明显与汽车行业的发展需求不相匹配，也无法满足驾驶员日益增多的驾驶需求。

第三阶段：数字化车载油量表阶段。随着单片机、LED、LCD的大规模应用，电子式LCD汽车油量表迅速迎合市场潮流，逐渐占据主流。该表依赖数据采集技术与电子工艺技术，实现了显示的全数字化，处理信息能力强，显示直观，剩余油量一目了然，结合监测系统，甚至可以设置提醒油量不足，方便了驾驶员的同时，避免了运行时油量不足的问题。产品集成度高，易于封装美化，其外观造型更加人性化与美观。其核心为微处理器，微处理器具备的良好抗干扰性及快速的运算能力，使得数字化车载油量表具备良好的精度与稳定性。

1.1.3 发展趋势

由汽车油量表的发展历程来看，借助当今发达的计算机网络信息技术并且运用先进的电子工业技术同时结合新材料来让汽车油量表日益完善，大力改进系统的性能已成为必然趋势。国内外的车载油量表的具体成长方向与趋势可以概括为以下的方面：

（1）智能化：实现智能监控、信息显示及人机对话。

（2）网络化：应用计算机网络信息技术，将油量表系统并与公共互联网相连，纪录备份剩余燃油量的信息，达到充分分享信息资源、分析处理数据的目的。

（3）多样化：随着显示技术的发展，显示界面更加丰富，显示信息更加详细，显示数据具备更高的精度及稳定性。

1.2本课题的研究意义

现代社会，车载仪器的电子数字化程度已经被广泛的认为是判断汽车的好坏的重要依据之一。日益精进的汽车电子工艺技术不断优化汽车的性能，拓宽了汽车行业的前进道路，不断满足汽车发展的需求，而车载仪器的电子数字化更是一次改革创新。目前，汽车电子技术主要集中在“动力传动控制 (Powertrain-Control)”、“底盘的电子控制(Vehicle Control)”、“车身的电子控制(BodyControl)”和“信息通讯系统(Informationamp;Communication)”四个方向，但是只有作为汽车信息显示中枢的车载仪表才能利用总线技术（CAN）将这些模块的信息链接起来，实现信息的集中管理控制，因此，车载仪表的电子化数字化是必然的。对于国内，车载仪器的电子化数字化系统的研究，在与国际接轨的同时，推进了国内汽车产业的升级，满足汽车行业的前进需求。

另一方面，伴随计算机互联网络的不断发展，车载仪器逐步与计算机网络连通，实现智能网络化，更是由此诞生了一系列新的车载仪器，如智能导航、GPS定位等。这些新仪器要求的显示信息量更大、显示精度更高，传统仪表已无法满足这些显示要求，只有数字化的车载仪表才能与这些新设备相匹配。而且，不但汽车内设备要求仪表的电子数字化，人们对此的要求更迫切。环保低耗、性能安全、人机友好对话、智能化操作控制等，这些都是新时代人们对于汽车的要求，传统仪表已逐渐无法与人们日渐增长的需求相适应，仪表的数字化革新是必然的。

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