专利名称：机动车智能液晶仪表的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种机动车智能化液晶仪表，涉及机动车车辆的信号显示及检测仪表领域。
目前机动车行驶中的各种数据，信息大多采用各类机械式仪表，分别进行记录和显示。在本专利申请之前，曾有一种机动车智能型液晶数字化显示仪表，已申请专利。它对现有的机械表显示作了不小的改进。该仪表采用计算机信号处理及数据记忆、存储，并采用液晶显示等技术，对机动车各种信息的综合显示以及对车辆某些状态进行监视、控制。该技术的不足之处是不适合车辆在低温及夜间行驶时使用，它没有语音提示及报警系统，也没有车辆自身状况的自动检测系统，因而其实用性受到一定限制。
本实用新型的目的在于为机动车辆提供一种智能化的综合显示仪表，能清晰、直观、综合光、声显示和提示各种信息，并适用于机动车在低温和夜间行驶时使用。以改进和弥补现有技术的不足。
本实用新型是由以下技术方案实现的；本仪表是由两块PCB板、一块低温液晶LCD显示屏、一块EL型背光源膜，它们经导电橡胶及扁平电缆连接安装在仪表盒中，组合成仪表的整体结构，操作键用电缆连接在表盒外围，在显示屏的背后的两块线路板其电路和电子器件包括将各个传感器输出的模/数信号进行处理的单片机主处理器8098及其外围电路；将主处理器8098的低位地址锁存的集成芯片74LS373；通过单片机主处理器将需要的信号进行显示的可适用于低温条件下的液晶显示屏的配套的控制驱动电路；为液晶显示屏提供背光源配套的电源逆变器；与主处理器8098相连的语音提示及报警系统。另外还有和主处理器8098通过输入口相连的多个传感器。现将本实用新型组成的7个部分即(1)多个各种传感器；(2)主处理器8098及其外围电路；(3)低温液晶显示屏及其驱动控制电路；(4)背光源EL及其电源逆变器；(5)语音提示报警系统；(6)“黑匣子”(7)供电系统。分述如下(1)各种传感器本实用新型采用各种类型的传感器包括安装在发动机曲轴上的及机动车变速器输出软轴的光电码盘，以便将发动机曲轴及输出软轴的转速转换为电脉冲信号送入计算机主处理器；包括安装在发动机及其水箱上的温度传感器，安装在油箱上的电流传感器等，以便于将温度及油量等信息转换为电压模拟量送入计算机主处理器；此外还包括采集各种指示灯及各种异常状态的开关型传感器。其中部分传感器可采用车辆上原配备的传感器。
(2)单片机主处理器8098及其外围电路本实用新型计算机主处理器系统选用高档INTEL8098单片微机，这种单片机包含高速输入输出口；A/D、D/A转换输出口；脉宽调制口PWM；8种中断源；二个定时器及4个软件定时器，运行速度快，指令系统丰富。外围电路包括系统晶振电路；A/D转换器参考电压源电路；地址/数据复用总线锁存器采用74LS373译码电路采用器件74LS139，扩展一片U327128作为程序存贮器；扩展一片U56264作为数据存贮器及“黑匣子”用；扩展一片U12816作为总全程记录。其构成如图3-1所示。模拟量传感器输入的信号送入8098单片机的A/D输入端口ACH4--ACH7；电脉冲型及开关型传感器接到单片机的高速I/O口HSI0～HSI3及扩展的I/O端口U78255上。
(3)耐低温液晶屏及其驱动控制电路本实用新型采用耐低温液晶显示屏以及相应的液晶驱动控制电路HD61602。该种液晶显示屏封入特殊的耐低温液晶材料(满足机动车标准-40℃以下使用及贮运工况要求)。由于液晶在温度变化时其驱动电压也发生变化。故在液晶驱动电路的偏压电路中加入温度补偿电路，以补偿温度变化时液晶驱动阈值电压的变化。如图3-1所示。
(4)背光源EL及电源逆变器本实用新型为使液晶仪表在夜间及光线昏暗时也能清晰可见，方便使用。故在液晶显示屏背面加上背光式的电致发光(EL)的膜光源，这种光源为塑料膜型的冷光源，发光均匀、功耗小，接通这种光源之后可使液晶板在显示的段位上透过光束，使其在环境光较差的条件下，也能得到清晰的显示。EL面光源多为交流电压型器件，工作时需要AC100～150V的驱动电源，为了将机动车的12伏的直流电压转换所需的交流工作电压，需加入电压逆变电路。其安装如图5所示。
(5)语音提示及报警系统本实用新型在液晶仪表内设计了语音提示及报警系统。该系统在单片处理器通过各个传感器检测机动车各个部位后，如发现有异常状态时，能在液晶仪表显示的同时，给出语音提示及报警，使用户得到视觉与听觉上的双重提示。
本实用新型的语音提示报警系统采用大规模集成语音合成芯片YYH402，并为其扩展一片语音信号存贮芯片EPROM27512。该语音合成芯片的外围电路包括一个晶振电路，输出采用语音合成芯片通过一个LM386功放电路，驱动一个扬声器。达到语音提示、报警的目的。如图3-2所示。
(6)“黑匣子”黑匣子采用一片带备用电池的U5 6264RAM加电时自动打开，掉电时备用电池接上。则可在RAM6264中自动保留机动车行驶的状况，自动记录车速，左右转向灯等记录功能，可将机动车停车前一分钟内，行驶的状况全部数据记录下来。供分析事故提供可靠的依据。
(7)电源系统由电瓶提供+12V，经7805稳压后输出+5V，供仪表的芯片使用，+12V电经电源逆变电路供EL背景光源使用。
本实用新型的优点在于(1)能在低温环境下正常工作；
(2)能在夜间能见度低的条件下照常清晰显示；(3)不仅提供视觉的报警而且提供听觉的语音提示及报警。
(4)车辆起动时及在行驶过程中定时对仪表系统及车辆各个传感器进行测试以确定其工作状况是否正常如不正常则提供光、声的提示和报警。
(5)具备“黑匣子”功能，能将机动车出事故前一分钟时的运行情况如车速、或灯、倒车、刹车等记录下来，供事故分析。
图1是本实用新型的整体结构示意图；图2是本实用新型的电原理框图；图3-1是本实用新型的主处理器及外围电路图；图3-2是本实用新型的语音报警部分电路图；图4是本实用新型仪表系统软件流程图；图5-1、图5-2是本实用新型的背光源组装图；图中1--仪表盒；2--PCB板；3--EL背光源；4--液晶显示屏LCD；5--逆变器；6--支架；7--斑马条；8--操作键；(1)—(28)是显示屏上显示的各种符号。
其中(1)是对发动机油压力显示(2)是对行车制动显示(3)是对手刹车显示(4)是危险警告(闪光器)显示(5)是排气管温度显示(6)是音响警告(喇叭)显示(7)是客箱暖气显示(8)安全带情况显示(9)是对水箱缺水显示(10)是对驾驶室锁止显示(11)是对车箱后车盖，发动机盖未盖好显示(12)是车门锁锁好否显示(13)是后窗玻璃除雾除霜显示(14)是四轮驱动显示(15)是挡位显示(16)是防抱死显示(17)是前雾灯显示(18)是风窗玻璃刮水器显示(19)是阻风门(冷启动器)显示(20)是远光灯显示(21)是发动机转速显示(22)是车速显示(23)是发动机冷却液温度显示(24)是燃油量显示(25)是时间，里程积累计程三种功能显示(26)是右转向显示(27)是蓄电池充电状况显示(28)是左转向显示
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述，本实施例对外形结构的详述如图1所示；在仪表盒1的盒内安装两块PCB板2和一块LCD显示屏3，在显示屏面上显示的符号包括发动机油压力显示(1)，行车制动显示(2)，手刹车显示(3)，危险警告显示(4)，排气管温度显示(5)，音响警告显示(6)，客箱暖气显示(7)，安全带情况显示(8)，水箱缺水显示(9)，驾驶室锁止显示(10)，车箱后车盖发动机盖未盖好显示(11)，车门锁锁好否显示(12)，后窗玻璃除雾除霜显示(13)，四轮驱动显示(14)，挡位显示(15)，防抱死显示(16)，前雾灯显示(17)，风窗玻璃刮水器显示(18)，阻风门显示(19)，远光灯显示(20)，发动机转速显示(21)，车速显示(22)，发动机冷却液温度显示(23)，燃油量显示(24)，时间，里程积累，计程三种功能显示(25)，在上边从右到左依次排列为右转向显示(26)，蓄电池充电状况显示(27)，左转向显示(28)，操作键8安装在仪表盒1的外围。
液晶LCD板加EL背光源的安装如图5-1和图5-2所示在PCB板2的上面用斑马条7将液晶屏LCD4连接在其上的支架6上，在二者之间加装EL背光源膜3，逆变器5也加装在PCB板2的背面。
本实施例将仪表工作原理详述如下其工作原理按图3-1电原理图中所示，本实用新型仪表选用了在技术上先进的高性能的单片机8098(U11)作为该仪表的主处理器，它是该仪表的核心部分。它担负着整个的信号的采集，信号的控制，信号的处理，驱动和扩展(包括存贮器扩展和接口扩展)。
信号的控制由U11发出读RD写WR控制信号，地址锁存信号(ALE)，地址的低8位经U2 74LS373锁存，可用来将数据线D0--D7和地址线A0--A7分开，地址线A14，A15经U874LS138地址译码译出CS1，CS2，CS3，CS4可用去作为片选信号，还有中断控制，复位等信号。
信号的采集通过U11的内含带采样保持功能的四路模拟输入10位A/D转换器引脚40--43 CH4--CH7将发动机的油量，油压，水温等模拟量采集进来(如果比四路多的模拟量输入，可增加多路开关电路即可)。而采集的开关电平量，则经接口扩展到U78255芯片的P1，0--7，P2，0—7，P3，0--7的输入端。当A0，A1译码选择某一通道，当片选信号CS3为低时，则可选3个通道之一的数据进入到数据总线上。单片机把采集来的数据经处理后，将数据存放在数据存贮器中。扩展的存贮器有U3 27128用作程序存贮器，U5 6264用作数据存贮器，用作“黑匣子”功能。U1 2816用作车辆里程等记录。
驱动输出经处理后的数据由液晶驱动器芯片HD61602U6把要显示的数据报警信号送到低温液晶显示屏LCD相应显示图形的引脚上。则图形符号点亮。
温度补偿电路由于此仪表在适用于低温及夜间、采用了相应的技术、除选用低温液晶材料外，还增设了温度补偿电路，此电路由Rt，Rs，R12，R19，T2组成，将此电路加到U6的偏压上。以达到温度补偿的作用。驱动EL的电路在图3-2中所示，增设了一个EL型背景光源。它是由电路U13，R9，T2，R8，R7，C9逆变器COU和EL组成。电路产生EL所需的AC115V，f＝400HZ的电压，将EL型背景光源点亮，发出绿色光(颜色任选)。由图3-1中的U11的引脚1，信号ELL送来一个低电平，则发光源便点亮。使此仪表在夜间工作正常，显示清晰。语音提示和报警电路在图3-2中所示。是由U10语音处理器YYH402，U9数据存贮器27512以及U12音频功率放大器和喇叭组成。U10在此仪表中是作为付处理器，它主要是用来控制语音部分，当U10的引脚36PLAY接收到图3-1中U11-10送来一个高电平时，则起动语音电路放音。分段放音是由C0，C1，C2对应的三位BCD码。这样将存贮器分成8段。每段是6秒钟，每秒可放20个字，放的最长时间为6秒×8＝48秒。要放的内容事先录好提示右转，水温超限等报警如车门未关好，自动测验未通过等。
权利要求(1)一种机动车智能化液晶仪表是由仪表盒，液晶仪表显示屏以及仪表的电子线路板组成，其特征在于本仪表显示板是由两块PCB板2，一块耐低温液晶屏LCD4-块EL型背光源膜3，它们用导电橡胶及扁平电缆连接为一体，用仪表支架固定安装在仪表盒1中，组成仪表的整体结构，本仪表的PCB电子线路板其上的电路及电子器件包括单片机主处理器INTEL8098及其外围电路，扩展一片U327128作为程序存贮器，扩展一片带失电保护的U5 6264作为数据存贮器及车辆黑匣子，扩展U7 8255作为数字型传感器的输入接口，扩展一片U1 2816作为车辆总里程记录存贮；耐低温液晶显示屏以及相应的液晶驱动控制电路HD61602，该种液晶屏封入特殊的耐低温液晶材料，并在液晶驱动控制电路中的偏压电路中加入一套温度补偿电路；在液晶显示屏的背面加上一块，EL型电致发光的背光源，并加入一套为背光源提供工作电压的电压逆变电路；与主处理器8098相连的语音显示报警系统采用大规模集成语音芯片YYH402，并为其扩展一片语音存贮器EPROM27512，该合成芯片的外围电路包括一个晶振电路，一个LM386功放电路和一个扬声器；模拟量传感器输入的信号送入主处理器8098的A/D输入端ACH4～ACH7，电脉冲型及开关型传感器的输入接到主处理的高速I/O口HSI0～HSI3以及扩展的I/O口8255中。
(2)如权利要求1所述的机动车智能化液晶仪表其特征在于其外形特征征是在仪表盒1的盒内安装两块PCB板2，在PCB板2控制的显示屏上的显示符号包括发动机机油压显示(1)，行车制动显示(2)，手刹车显示(3)，危险警告显示(4)，排气管温度显示(5)，音响警告显示(6)，客箱暖气显示(7)，安全带情况显示(8)，水箱缺水显示(9)，驾驰室锁止显示(10)，车箱后箱盖发动机盖未盖好显示(11)，车门锁锁好显示(12)，后窗玻璃除雾除霜显示(13)，四轮驱动显示(14)，挡位显示(15)，防抱死显示(16)，前雾灯显示(17)，风窗玻璃刮水器显示(18)，阻风门显示(19)，远光灯显示(20)，发动机转速显示(21)，车速显示(22)，冷却液温度显示(23)，燃油量显示(24)，时间里程积累、计程三种功能显示(25)，在显示屏的上边从右到左依次排列的符号为右转向显示(26)，蓄电池状况显示(27)，左转向显示(28)，在盒外围安装的操作键8。
(3)根据权利要求1所述的机动车智能化液晶仪表其特征在于其电原理特征是主处理器采用U11 INTER8098单片机为仪表的核心部分，包括信号采集、信号控制、信号处理、驱动和扩展五个部分；信号控制由U118098发出读RD写WR控制信号，地址锁存器ALE地址的低8位经U2 74LS373锁存，可用来将数据线D0～D7和地址线A0～A7分开，地址线A14，A15经U874LS138地址译码译出CS1，CS2，CS3，CS4，可用作片选信号和中断控制及复位等信号；信号采集处理通过U11 8098的内含带来保持功能的四路模拟输入10位A/D转换器31脚40～43即CH4～CH7将发动机的转速，里程，油压，水温等模拟量采集进来，而采集的开关电平量则经接口扩展到U38255芯片的P1.0～7、P2.0～7、P3.0～7的输入端，单片机把采集进来的数据处理后，将数据存放在数据存贮器中，扩展的存贮器有U3 27128用作程序存贮器，U56264用作数据存贮器，可用作“黑匣子”功能，U12816用作车辆里程等记录，经处理后的数据由液晶驱动器芯片U6 HD61602把要显示的数据报警信号送到低温显示屏LCD相应显示符号的31脚上则符号图形点亮；温度补偿电路由Rt，Rs，R12，R19，T2组成将此电路加到U6的偏压上达到温度的补偿；驱动EL的电路的EL背光源是由U4F，R9，T2，R8，R7，C9逆变器COU和EL组成，由U11 8098的引脚1信号ELL送来一个低电平则光源便点亮；语音显示和报警电路由U10语音处理器YYH402、U9数据存贮器27125以及U12单频功率放大器和啦叭组成，当U10的引脚36PLAY接收U11～10送来的一个高电平时则起动语音电路放音。
专利摘要本实用新型是一种机动车智能化液晶仪表，涉及机动车的信号显示及检测仪表领域。它是由两块PCB板，一块低温液晶LCD显示屏，一块背光源膜，经导电橡胶及扁平电缆连接安装在仪表盒中构成其整体结构，电路和电子器件集中安装在这两块PCB板上，仪表的核心是单片机主处理器U118098，及其外围电路和主处理器相连的有语音提示及报警系统，低温液晶显示相应的液晶驱动电路及温度补偿电路，另外还有与主处理器输入口相连的多个传感器。
文档编号G01D7/00GK2222391SQ9521292
公开日1996年3月13日 申请日期1995年6月13日 优先权日1995年6月13日
发明者胡金玉, 韩晓建, 李志刚, 胡瑞兰, 王薇, 谢泰清, 刘玉隽 申请人:北京新国大科贸中心