汽车电子教学辅助装置的开发

        现行大多数的汽车电子技术实验及教学辅助设备以示波器、信号发生器和稳压直流电源为主，设备复杂，造价昂贵。
　　本实验装置是在飞思卡尔08单片机的基础上，开发的一套集成0～5V直流电压输出、稳压直流电压输出、PWM输出和不同频率采集并用数码管显示相应数据的装置。它在汽车电子技术教学中可代替现行的大多数实验辅助设备，并能简化实验的操作步骤、降低实验成本。

　　系统的硬件组成结构

　　本装置的硬件主要是由飞思卡尔08单片机及简单的外围接口电路构成的。装置的功能如图1所示，被控对象以模拟信号或数字信号进入单片机，并且在单片机里实现信号的转换，转换成单片机可识别的数字信号，通过单片机的计算和软件的编程，实现不同的模拟信号输出、PWM输出及频率输出。同时在数码管上显示相应的输出量或输入量的频率、周期、占空比和直流电压等。

图1  教学辅助装置功能示意图

　　1 0～5V直流电压可视输出

　　MC68HC908GP32CP芯片内部集成8路8位ADC，分别为PTB0～PTB7口，可实现A/D转换的功能。本功能主要通过A/D信号的转换，显示并输出可调的电压值。如图2所示，单片机的PTB_PTB4和PTB_PTB5接口接电位计的两端，电位计要100K左右以保证其调节范围，输入直流电源（5V）经过电位计调节成0～5V之间的不同电压值作为模拟信号输入到单片机中，进入单片机之后，首先经过ADC把模拟信号转换为单片机所能识别的数字信号，然后MCU对数字信号进行处理，并通过同步串口通信SPI接口与ZLG7289进行通信，驱动数码管显示当前电压值，同时在此电路的 PTB_PTB4和PTB_PTB5引出两个接口，连接模拟输出接口，就可以实现0～5V的模拟信号可视的输出。在汽车电子的实验中很多的外部设备都需要低于5V的电压，所以0～5V直流电压可视输出可以很方便的给一些外设供电。

图2  单片机A/D采集电路

　　2 PWM波的输出以及占空比和周期的显示

　　MC68HC908GP32CP的系统时钟不仅可以由外部晶振输入分频得到，还可以由内部锁相环频率合成器提供。锁相环频率合成器可以使用外部32kHz 晶振，通过软件编程得到最大8MHz的总线时钟频率。MC68HC908GP32CP还具有两个定时器。定时器的核心是一个16位的计数器，该计数器的计数频率由外部晶振时钟或内部锁相环模块得到的总线时钟经过预定的分频因子分频得到。从处理器的角度，真正的时间间隔被这个自由运行的定时计数所代替。可以通过读取计数器的读数判断经过了多长时间。使用预置计数器功能可以得到精确的溢出时间，还可以在任何时候暂停或清除计数器的计数。通过定时器的溢出功能可以进行长时间的定时。所以定时器具有输入捕捉测量频率和PWM（脉冲宽度调制）脉冲的功能，PWM的输出是利用定时器所在的每一个通道都可以设置为在溢出时自动翻转电平。合理地使用这个特性，定时器通道就可以产生PWM波。预置计数寄存器的值将决定脉宽调制波的周期。当自由运行计数器的计数达到预置计数器的值时，该通道的输出将自动翻转，所以两次溢出之间的时间就是脉宽调制波的周期，每一个通道的输出比较寄存器的值将决定脉宽调制波的占空比。因为溢出控制电平的翻转，首次翻转为占空比所控制的脉宽，两次翻转为一个整周期。

　　因此，如果要实现可调占空比和周期的输出，可以与A/D采集共用一套电路，在软件编程中只要将采集到的A/D数据寄存器的值经过计算之后赋给定时器预置寄存器和对应通道的输出比较寄存器中，并通过计算得出相应的周期和占空比，再把数据通过SPI输入ZLG7289中驱动数码管显示周期和占空比。这样就实现了通过调节电位计可视输出不同周期和占空比的方波。PWM波的应用范围很广，在汽车电子中，喷油器喷射油量等的控制一般是由PWM控制的。

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