專利名稱：汽車電子里程表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車儀表，具體涉及一種汽車電子里程表。
背景技術(shù)：
汽車儀表是為駕駛員提供所需的汽車運(yùn)行參數(shù)、故障、里程等信息，是每一輛汽車必不可少的部件。目前使用的汽車電子儀表采用單片微型計算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)機(jī)芯，具有體極小、功能強(qiáng)、安全可靠、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)?？筛鶕?jù)安裝空間的要求靈活設(shè)計。由于采用微型單片計算機(jī)來控制，可以充分利用計算機(jī)軟件的靈活性，實(shí)現(xiàn)儀表的各種特殊功能，滿足各種輸入信號處理的要求，使得電子儀表的適用性和實(shí)用性大大的加強(qiáng)。汽車儀表中的里程表主要用于指示汽車的行駛速度和行駛過的里程數(shù)。在目前所使用的單片控制的里程表，不能隔離外部供電高壓電源和低壓信號，容易使外部高壓燒壞后極低壓電路。單片機(jī)控制的里程表其控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。在儀表出廠前的參數(shù)調(diào)試時，需要用一臺電腦連接里程表的RS232串口進(jìn)行儀表參數(shù)設(shè)置，現(xiàn)場調(diào)試時調(diào)試人員的勞動強(qiáng)度較大，并且調(diào)試過程復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種汽車電子里程表，它可以用于測量汽車?yán)锍?，同時顯示汽車運(yùn)行的時速，現(xiàn)場調(diào)試車速及里程參數(shù)方便、簡單，可以隔離外部供電高壓電源和低壓信號，防止外部高壓燒壞后極低壓電路，具有成本低的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的顯示汽車?yán)锍虜?shù)據(jù)的LCD顯示器與微控制器的汽車?yán)锍虜?shù)據(jù)輸出端連接，步進(jìn)電機(jī)通過電機(jī)驅(qū)動裝置與微控制器的汽車速度數(shù)據(jù)輸出端連接，微控制器的參數(shù)鍵入端與鍵盤接口電路連接，用于設(shè)置汽車?yán)锍瘫砑败囁俦韰?shù)；一具有高壓隔離電路的輸入信號處理器將來自于汽車的速度信號處理后，提供給與之連接的微控制器；一具有或門電路的電源處理器將來自于汽車電源的電信號處理成穩(wěn)定的電壓信號后，提供給與之連接的微控制器以及車速傳感器電源電路；微控制器通過具有與門電路的失壓檢測裝置與汽車電源連接。
由于采用了上述方案，微控制器的參數(shù)鍵入端與鍵盤接口電路連接，用于設(shè)置汽車?yán)锍瘫砑败囁俦韰?shù)，當(dāng)在現(xiàn)場調(diào)試車速及里程參數(shù)時，將一小鍵盤與鍵盤接口電路的接口連接后，就可對里程表及車速表參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，因此，有調(diào)試車速及里程參數(shù)方便、簡單的優(yōu)點(diǎn)。具有或門電路的電源處理器與微控制器以及車速傳感器電源電路連接，通過電源處理器中的或門電路對輸入的電信號進(jìn)行處理后，可防止汽車電源接反燒壞后極低壓電路，隔離兩路電源在不同電位下因并聯(lián)燒壞汽車前端供電模塊。并且電源處理器中只含有一穩(wěn)壓塊芯片，以降低現(xiàn)有里程表中采用兩塊芯片的生產(chǎn)成本。具有與門電路的失壓檢測電路分別與微控制器連接，為微控制器失壓后保證完成數(shù)據(jù)保存，失壓檢測電路通過其中的與門電路，同樣具有可以隔離外部供電高壓電源和低壓信號處理電路，防止外部高壓燒壞后極低壓電路。


圖1為本發(fā)明所述汽車電子里程表的方框圖；圖2為本發(fā)明所述汽車電子里程表的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1及圖2，汽車電源由常備電源VBAT以及點(diǎn)火電源VBAT1組成。具有或門電路的電源處理器1由或門電路、限流濾波電路以及穩(wěn)壓電路組成。其中或門電路由兩只共陰極的二極管D27、D28組成，二極管D27陽極與常備電源VBAT連接，二極管D28陽極與點(diǎn)火電源VBAT1連接，并在共陰極端引出一路電源VCCX。如果汽車兩路電源中的其中一路與或門電路反接后，由兩路與電源連接的二極管將正常輸入的電源電壓進(jìn)行鉗制，并將反接端的電源隔離開來，因此，對后極低壓電路起到保護(hù)作用。限流濾波電路由電容C5與電解電容C6并聯(lián)后與電阻R3串聯(lián)構(gòu)成，限流濾波電路通過電阻R3限制電源供電電流，同時由電容C5、電解電容C6濾除高次諧波，使具有或門電路的電源處理器具備承受(500V、26000μs)高壓脈沖的性能，以及電瞬變傳導(dǎo)的抗擾性符合ISO 7637電阻R3的另一端與二極管D27、D28陰極連接。穩(wěn)壓器IC1、電阻R6、R12、R4、電容C8以及電解電容C4組成穩(wěn)壓電路，其中穩(wěn)壓器IC1采用LM317LH芯片，其3腳與電阻R3連接，常備電源與點(diǎn)火電源經(jīng)過電源處理器限流濾波以及穩(wěn)壓后，輸出穩(wěn)定的電源電壓V2，并由穩(wěn)壓芯片IC1的2腳將該電壓輸出。電阻R1與發(fā)光二極管D3、D4、D5、D6順序連接后，與電阻R2與發(fā)光二極管D7、D8、D9、D10順序連接后的支路并聯(lián)，共同構(gòu)成里程表的背光指示燈電路，其中R1、R2為各自所在支路起分壓限流作用。背光指示燈電路一端與D27、D28的陰極端連接，另一端通過二極管D1與連接器JP1連接。連接器JP1的2腳及3腳分別與點(diǎn)火電源VBAT1、常備電源VBAT連接，其4腳及8腳與信號地連接。
常備電源VBAT以及點(diǎn)火電源VBAT1還通過具有門電路的失壓檢測裝置2與微控制器4連接。失壓檢測電路2由電源信號取樣電路、與門電路以及芯片U3組成，二極管D14與電阻R22、R26順序連接，二極管D13與電阻R23、R27順序連接組成兩路電源信號的取樣電路；其中二極管D14陽極與常備電源VBAT連接，二極管D13陽極與點(diǎn)火電源VBAT1連接。電阻R21一端與共陽極的二極管D16、D17連接組成與門電路；二極管D16陰極連接在電阻R22與R26之間，二極管D17陰極連接在電阻R23與R27之間，二極管D16、D17同時完成外部供電高壓電源和低壓信號處理電路的隔離，防止外部(170v～-350v)高壓燒壞低壓電路。電阻R21另一端與電源V2連接。芯片U3的型號為IMP809L，其3腳連接與門電路，2腳通過電阻R25與微控制器的31腳連接，1腳與信號地連接；芯片U3采用IMP809L芯片。在儀表工作時，如果常備電源或點(diǎn)火電源的其中一路電壓低或無電壓時，芯片U3被觸發(fā)，芯片U3將產(chǎn)生一微控制器外部非屏蔽中斷信號，觸發(fā)微控制器運(yùn)行中斷處理程序，完成里程及其他關(guān)鍵數(shù)據(jù)的保存。
具有高壓隔離電路的輸入信號處理器3主要由隔離高壓的二極管D2、限幅濾波電路、信號放大電路組成。二極管D2的陽極通過信號放大電路中的偏置電阻R5與電源V2連接，其陰極與連接器JP1的5腳連接，用于接收來自于汽車速度脈沖信號。信號放大電路中含有三極管Q1，通過電阻R10、R11串聯(lián)在三極管Q1基極與二極管D2陽極之間、電阻R15與C11并聯(lián)在三極管Q1基極與地之間，以及三極管Q1的集電極通過電阻R9與電源V2連接，構(gòu)成信號放大電路，該信號放大電路的集電極通過電阻R14與微控制器4的57腳連接，將汽車速度脈沖信號輸入到微控制器內(nèi)。二極管D1連接在地與電阻R14之間。在信號放大電路中，電阻R10、R11、R15以及電容C11、C10又構(gòu)成信號的限幅濾波電路，以調(diào)整信號的波形，并濾出諧波的干擾。通過調(diào)節(jié)R10、R11、R15、C11、C10的參數(shù)值，可調(diào)整放大器的輸出波形，滿足微控制器4采樣的需要，同時滿足對不同傳感器的脈沖采樣需求。車速信號經(jīng)微控制器處理后，分為兩路輸送，一路送電機(jī)驅(qū)動裝置6，由該驅(qū)動裝置驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)7帶動車速表指針指示出車速；另一路送到LCD顯示器，由該顯示器將行駛的累計里程數(shù)顯示出來。
車速傳感器電源電路9中采用了MC78L08ACP型芯片的穩(wěn)壓器U1，該穩(wěn)壓器的3腳與具有或門電路的電源處理器1的VCCX連接，2腳為輸出端，其與連接器JP1的6腳連接，將穩(wěn)壓后的電信號輸出至車速傳感器，使檢測車速的霍爾傳感器檢測汽車速度。電解電容C6與電容C1并聯(lián)在穩(wěn)壓器U1的2腳與地之間，構(gòu)成輸出電信號的濾波電路，穩(wěn)壓器U1的1腳與地連接。
鍵盤接口電路8中具有連接外部鍵盤接口的連接器J1，連接器J1的1、2、3、4腳分別通過電阻R19、R18、R17、R16與電源V2連接，連接器J1的1、2、3、4腳分別對應(yīng)一個接口。另外，連接器的1、2、3、4腳又分別與微控制器4的12、11、2、64腳連接，開關(guān)S1與電容C17并聯(lián)在連接器1腳與地之間。R19、S1、C17組成小計清零開關(guān)電路。在上電的任何狀態(tài)下，每按開關(guān)S1一次均實(shí)現(xiàn)累計/小計里程的切換顯示，按住開關(guān)S1不動持續(xù)3秒鐘使小計里程清零顯示，根據(jù)微控制器中程序設(shè)定，總計里程不允許清零，按累計里程程序計數(shù)器自動溢出清零。通過小鍵盤與連接器J1的接口連接，在上電的任何狀態(tài)下，每按鍵一次均實(shí)現(xiàn)怠速比(400-1000)、脈沖數(shù)(既相對數(shù)1-10)、指針展開角度(180-300)、時速量程(100-260)的切換顯示，從而可對里程表參數(shù)及車速表參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
微控制器4的型號68HC908LJ12，其53、52腳與電阻R8、R13、電容C2、C3以及晶體XTAL1共同構(gòu)成微控制器的時鐘信號電路連接；51腳與地連接；50、49腳與電源V2連接；54腳與電阻R7以及電容C1、C7構(gòu)成的鎖相環(huán)路濾波連接；33腳通過電阻R20與電源V2連接；電容C12、C13連接在地與微控制器50及49腳之間；微控制器48腳與地連接。連接器JP2的2、3、4腳分別與微控制器的37、39、52腳連接，30腳通過電阻R4以及32腳與微控制器的1腳連接，5、6腳均與電源V2連接，10腳接地，7、8、9腳分別與微控制器的27、38、31腳連接，芯片IC3的型號為AT93C46，該芯片的1、2、3、4腳分別與微控制器4的41、17、26、25腳連接，5、8腳分別與電源V2以及地連接，電容C18連接在電源V2以及地之間。
電機(jī)驅(qū)動裝置6由四個與非門U1A、U1B、U1C、U1D構(gòu)成，四個與非門均采用MC74ACT080型芯片，微控制器4的45腳連接與非門U1A的1、2腳，46腳連接與非門U1B的4、5腳，59腳連接與非門U1C的9、10腳，60腳連接與非門U1D的12、13腳。與非門U1A的3腳、U1B的6腳、U1C的8腳、U1D的11腳分別與步進(jìn)電機(jī)7的4、1、2、3腳連接，以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)帶動汽車速度表指針轉(zhuǎn)動，指示出當(dāng)前汽車行駛速度。另外，微控制器4的61、62、63、1、3、4、5、6、7、8、9、10、13、14、15、16腳分別對應(yīng)連接LCD顯示器5的1至16腳，將里程信號輸送至LCD顯示器5并由該顯示器將里程數(shù)顯示出來。LCD顯示器采用16PINA型芯片。
本發(fā)明的工作過程是當(dāng)里程表在收到點(diǎn)火信號之前一直處于非工作狀態(tài)，此時微控制器4對于外部的信號并不作處理，指針對應(yīng)刻度零位置，液晶屏不顯示數(shù)據(jù)。在點(diǎn)火開關(guān)打開時，點(diǎn)火電源及常備電源通過具有或門電路的電源處理器1處理后并提供給微控制器4以及車速傳感器電源電路9，通過霍爾傳感器檢測到的車速并轉(zhuǎn)換為脈沖信號，傳回到具有與門的輸入信號處理電路中進(jìn)行整形濾波并放大，輸入到微控制器的定時器中。微控制器監(jiān)測到這一信號后。首先對自身進(jìn)行檢測，并由微控制器中的FLASH RAM里記錄的歷史工況確定當(dāng)前的儀表是否需要修正，經(jīng)過這幾道程序?qū)⒈ＷC儀表指針的初始狀態(tài)唯一。自檢程序通過之后，里程表開始由非工作狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。微控制器利用下降沿觸發(fā)，對輸入脈沖進(jìn)行捕捉，兩次捕捉的差值送入RAM中保存，同時在中斷中對脈沖進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)該計數(shù)值累計到一定時，可以計算出汽車行駛里程S，計算公式如下
S＝F/(i1*K)其中F表示累計脈沖數(shù)。
i1表示車速為60km/h時車速傳感器驅(qū)動軸的輸出轉(zhuǎn)速。
K表示每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)(4或8)。
i1*K表示每行駛一公里所記錄的脈沖數(shù)。
汽車每行駛0.1公里，通過微控制器主程序進(jìn)行里程的累計存儲，并輸出到LCD顯示器把行駛的累計里程顯示出來，以及微控制器對捕捉脈沖的差值進(jìn)行計算濾波后得出步進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)步數(shù)，該步數(shù)與步進(jìn)電機(jī)的當(dāng)前步數(shù)進(jìn)行比較確定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向和走過的角度，由步進(jìn)電機(jī)帶動速度表指針指示當(dāng)前的車速值。
在上述過程中，微控制器中的主程序根據(jù)標(biāo)志位查詢決定完成輸入脈沖的計算、波紋或累計里程的顯示及存儲或小計按鈕清零、等動作，分別通下三個中斷程序來完成其中微控制器中的定時器T1M的1通道作為輸入的捕捉，每捕捉到一個脈沖就把該值保存下來，等主程序進(jìn)行計算波紋，計算出步進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)步數(shù)，并對輸入脈沖進(jìn)行計數(shù)，滿0.1公里后置0.1公里標(biāo)志位，讓主程序進(jìn)行里程的累計顯示及存儲。
定時器T2M的0通道設(shè)置為1ms中斷，即每1ms步進(jìn)電機(jī)走動一步，同時在該中斷中計算步進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)步數(shù)和步進(jìn)電機(jī)的當(dāng)前步數(shù)的差值決定步進(jìn)電機(jī)行走的速度，使之有加速、恒速、減速的過程，保證步進(jìn)電機(jī)行走平穩(wěn)。
定時器T2M的1通道設(shè)置為10ms中斷，每10ms設(shè)置允許計算標(biāo)志位，每0.5秒設(shè)置允許顯示標(biāo)志，每1秒設(shè)置清小計標(biāo)志，所有標(biāo)志在主程序中查詢后執(zhí)行本發(fā)明的里程表經(jīng)過測試，符合以下標(biāo)準(zhǔn)1.QC/T 594-1999《汽車、摩托車用電子車速里程表》(電子里程表)2.QC/T 595-1999《汽車、摩托車用電子轉(zhuǎn)速表》(電子轉(zhuǎn)速表)3.ZBT35001汽車電氣設(shè)備基本技術(shù)條件4.產(chǎn)品的電磁輻射抗擾性符合GB/T 176195.產(chǎn)品的電瞬變傳導(dǎo)的抗擾性符合ISO 7637。
權(quán)利要求
1.一種汽車電子里程表，顯示汽車?yán)锍虜?shù)據(jù)的LCD顯示器與微控制器的汽車?yán)锍虜?shù)據(jù)輸出端連接，步進(jìn)電機(jī)通過電機(jī)驅(qū)動裝置與微控制器的汽車速度數(shù)據(jù)輸出端連接，其特征在于微控制器的參數(shù)鍵入端與鍵盤接口電路連接，用于設(shè)置汽車?yán)锍瘫砑败囁俦韰?shù)；一具有高壓隔離電路的輸入信號處理器將來自于汽車速度脈沖信號處理后，提供給與之連接的微控制器；一具有或門電路的電源處理器將來自于汽車電源的電信號處理成穩(wěn)定的電壓信號后，提供給與之連接的微控制器以及車速傳感器電源電路；微控制器通過具有與門電路的失壓檢測裝置與汽車電源連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電子里程表，其特征在于所述具有或門電路的電源處理器中只含有一塊芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電子里程表，其特征在于所述電機(jī)驅(qū)動裝置由四個與非門構(gòu)成，各與非門均采用MC74AC08芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電子里程表，其特征在于所述具有高壓隔離電路的輸入信號處理器中包含有一個二極管(D2)，該二極管的陰極作為輸入信號處理器的汽車速度信號輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電子里程表，其特征在于所述具有或門電路的電源處理器包含一限流濾波電路，使具有或門電路的電源處理器能承受高壓脈沖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電子里程表，其特征在于所述具有或門電路的電源處理器還包含有一穩(wěn)壓電路，該穩(wěn)壓電路接收來自于與門電路輸出的電信號，并將該電信號處理成穩(wěn)定的電壓信號輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的汽車電子里程表，其特征在于所述限流濾波電路由電容(C5)與電解電容(C6)并聯(lián)后與電阻(R3)串聯(lián)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動車的電子里程表，其顯示器與微控制器的汽車?yán)锍虜?shù)據(jù)輸出端連接，步進(jìn)電機(jī)通過電機(jī)驅(qū)動裝置與微控制器的汽車速度數(shù)據(jù)輸出端連接，微控制器的參數(shù)鍵入端與鍵盤接口電路連接；一具有高壓隔離電路的輸入信號處理器將來速度信號處理后，提供給與之連接的微控制器；一具有或門電路的電源處理器將來電源的電信號處理成穩(wěn)定的電壓信號后，提供給與之連接的微控制器以及車速傳感器電源電路；微控制器通過具有與門電路的失壓檢測裝置與汽車電源連接。本發(fā)明用于測量汽車?yán)锍?，同時顯示汽車運(yùn)行的時速，調(diào)試車速及里程參數(shù)方便、簡單，可以隔離外部供電高壓電源和低壓信號，防止外部高壓燒壞后極低壓電路，并且成本低。
文檔編號G01C23/00GK101059352SQ200610095329
公開日2007年10月24日 申請日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者鄧定春 申請人:中國四聯(lián)儀器儀表集團(tuán)有限公司技術(shù)中心