一种微型汽车三表头组合仪表硬件电路的制作方法

本发明涉及一种微型汽车三表头组合仪表硬件电路，适用于电子领域。

背景技术：

驾驶员在行车驾驶过程中，必须及时掌握整车状态参数，如车速、转速、燃油量、水温等，进行合理的判断，所以汽车仪表是汽车中必不可少的零件，随着计算机与自动化技术的不断发展，使得仪表也在逐步从机械式向全数字式时代发展，目前我国仪表行业发展较国外水准还是落后的，急切需要相关技术创新，带动数字化仪表的发展。

技术实现要素：

本发明提出了一种微型汽车三表头组合仪表硬件电路，选用VID29系列步进电机作为仪表指针，对车速、转速、燃油量进行指针指示；选用国显双行LCD液晶显示屏，显示温度、里程、时间等信息；选用LED灯，为仪表盘进行夜间照明，为驾驶员提供安全方便的仪表信息指示。

本发明所采用的技术方案是：所述硬件电路的主控制器MCU作为整个仪表的核心，具有很重要的地位，它将对整车各个信号进行控制，然后输出响应，控制执行元件。微型汽车组合仪表采用步进电机来驱动指针，显示车速、转速、燃油量3个状态参数。采用国显双行LCD显示里程、温度、时间。采用LED灯作为仪表照明和指示信号，使这款微型汽车三表头组合仪表显示更加全面，满足驾驶员需求。

所述硬件电路选择意法半导体公司生产的STM8S105C4作为主控制器，采用高级STM8内核，具有3级流水线的哈佛结构，并具有扩展指令集。芯片内部具有集成度高的数据存储器，拥有32KB的Flash，集成有EEPROM，容量从640B到2KB，工作电压在3.0～5.5V，具有2个16位通用定时器、10位10通道的数模转换器。由于其价格低廉、操作性强，适用于作为低端仪表开发。在选择好主芯片的基础上，设计合理的晶振电路，为各个部件正常工作提供基准频率，为电路产生震荡电流，并发出时钟信号。

由于系统上主要元器件电压工作范围在5V左右，使用由国家半导体公司生产的I.M78M05三端阳极稳压器，它采用内置限流、热关断以及安全操作区域保护，使得该器件不受制于输出超载的损害，由于有着充分的散热设置，LM78M05可以提供超过0.5A的输出电流。使用LM78M05作为电源电压转换调节电路的主要部件，可以稳定系统电源电压，保证系统的正常运行。

所述硬件电路的步进电机模块选用的是VID29系列的二相步进电机，作为一种精密电机，在其内部安装减速比为180:1的变速齿轮。步进电机是一种将电信号转换为角位移的执行控制器件，其内部主要包括1个用以产生磁场的电磁铁绕组和1个旋转电枢，当步进电机内部导线中有电流通过时，因受到磁场的作用而使旋转电枢转动。所以，步进电机是将电能转换为机械能的一种数字控制器件，步进电机的运行主要由脉冲信号、脉冲频率2个指标控制．脉冲信号就是步进电机的电源，特点是不连续，主控制器向步进电机发出一定数量的脉冲信号，步进电机每接受到一个脉冲信号，就旋转一定的角度．脉冲频率越高，电机旋转就越快。车载传感器将信号采集并处理后，通过主控制器的控制，输出脉冲信号控制步进电机的工作，实现步进电机对车速、转速、燃油量的显示。

输入到主控制器的信号有两类，分别为脉冲信号和模拟信号，其中脉冲信号主要是车速信号、转速信号，车速由车速传感器进行车速采集，其中车速传感器大部分使用的是光电传感器，在车辆行驶过程中，由于车轮的转动，光电传感器所发出的持续光电信号将变成持续的一连串脉冲信号，然后由采集器采集，之后经过相应的脉冲信号处理电路，将信号进行滤波稳压处理，最后通过放大器，将信号放大，输送到主控制器内部进行控制，通过主控制器计数，将脉冲数变为千米每小时。相应的，转速也是通过转速传感器测得的，通过点火系统可测得初级点火信号的发生次数，所使用的传感器通过励磁绕组旋转产生周期性磁场。与此同时，产生相应的变化的电动势，通过传感器内部的处理单元，将电动势变为脉冲信号，由传感器产生的脉冲信号很不稳定，需要处理电路进行稳压、限流、去除干扰信号，然后经过放大电路的处理，输入到主控制器内部进行控制。模拟信号主要有燃油量信号和水温信号，这两种信号可通过相应的传感器进行直接测量，得到的模拟信号经简单的滤波处理即可送入到主控制器内部进行控制。

本发明的有益效果是：选用VID29系列步进电机作为仪表指针，对车速、转速、燃油量进行指针指示；选用国显双行LCD液晶显示屏，显示温度、里程、时间等信息；选用LED灯，为仪表盘进行夜间照明，为驾驶员提供安全方便的仪表信息指示。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的整体设计原理图。

图2是本发明的主控制器电路设计图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，硬件电路的主控制器MCU作为整个仪表的核心，具有很重要的地位，它将对整车各个信号进行控制，然后输出响应，控制执行元件。微型汽车组合仪表采用步进电机来驱动指针，显示车速、转速、燃油量3个状态参数。采用国显双行LCD显示里程、温度、时间。采用LED灯作为仪表照明和指示信号，使这款微型汽车三表头组合仪表显示更加全面，满足驾驶员需求。

如图2，硬件电路选择意法半导体公司生产的STM8S105C4作为主控制器，采用高级STM8内核，具有3级流水线的哈佛结构，并具有扩展指令集。芯片内部具有集成度高的数据存储器，拥有32KB的Flash，集成有EEPROM，容量从640B到2KB，工作电压在3.0～5.5V，具有2个16位通用定时器、10位10通道的数模转换器。由于其价格低廉、操作性强，适用于作为低端仪表开发。在选择好主芯片的基础上，设计合理的晶振电路，为各个部件正常工作提供基准频率，为电路产生震荡电流，并发出时钟信号。

由于系统上主要元器件电压工作范围在5V左右，使用由国家半导体公司生产的I.M78M05三端阳极稳压器，它采用内置限流、热关断以及安全操作区域保护，使得该器件不受制于输出超载的损害，由于有着充分的散热设置，LM78M05可以提供超过0.5A的输出电流。使用LM78M05作为电源电压转换调节电路的主要部件，可以稳定系统电源电压，保证系统的正常运行。

硬件电路的步进电机模块选用的是VID29系列的二相步进电机，作为一种精密电机，在其内部安装减速比为180:1的变速齿轮。步进电机是一种将电信号转换为角位移的执行控制器件，其内部主要包括1个用以产生磁场的电磁铁绕组和1个旋转电枢，当步进电机内部导线中有电流通过时，因受到磁场的作用而使旋转电枢转动。所以，步进电机是将电能转换为机械能的一种数字控制器件，步进电机的运行主要由脉冲信号、脉冲频率2个指标控制．脉冲信号就是步进电机的电源，特点是不连续，主控制器向步进电机发出一定数量的脉冲信号，步进电机每接受到一个脉冲信号，就旋转一定的角度．脉冲频率越高，电机旋转就越快。车载传感器将信号采集并处理后，通过主控制器的控制，输出脉冲信号控制步进电机的工作，实现步进电机对车速、转速、燃油量的显示。

输入到主控制器的信号有两类，分别为脉冲信号和模拟信号，其中脉冲信号主要是车速信号、转速信号，车速由车速传感器进行车速采集，其中车速传感器大部分使用的是光电传感器，在车辆行驶过程中，由于车轮的转动，光电传感器所发出的持续光电信号将变成持续的一连串脉冲信号，然后由采集器采集，之后经过相应的脉冲信号处理电路，将信号进行滤波稳压处理，最后通过放大器，将信号放大，输送到主控制器内部进行控制，通过主控制器计数，将脉冲数变为千米每小时。相应的，转速也是通过转速传感器测得的，通过点火系统可测得初级点火信号的发生次数，所使用的传感器通过励磁绕组旋转产生周期性磁场。与此同时，产生相应的变化的电动势，通过传感器内部的处理单元，将电动势变为脉冲信号，由传感器产生的脉冲信号很不稳定，需要处理电路进行稳压、限流、去除干扰信号，然后经过放大电路的处理，输入到主控制器内部进行控制。模拟信号主要有燃油量信号和水温信号，这两种信号可通过相应的传感器进行直接测量，得到的模拟信号经简单的滤波处理即可送入到主控制器内部进行控制。