专利名称：汽车电子里程表的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车仪表，具体涉及一种汽车电子里程表。
背景技术：
汽车仪表是为驾驶员提供所需的汽车运行参数、故障、里程等信息，是每一辆汽车必不可少的部件。目前使用的汽车电子仪表采用单片微型计算机控制步进电机机芯，具有体极小、功能强、安全可靠、实用性强等特点。可根据安装空间的要求灵活设计。由于采用微型单片计算机来控制，可以充分利用计算机软件的灵活性，实现仪表的各种特殊功能，满足各种输入信号处理的要求，使得电子仪表的适用性和实用性大大的加强。汽车仪表中的里程表主要用于指示汽车的行驶速度和行驶过的里程数。在目前所使用的单片控制的里程表，不能隔离外部供电高压电源和低压信号，容易使外部高压烧坏后极低压电路。单片机控制的里程表其控制电路结构复杂，生产成本较高。在仪表出厂前的参数调试时，需要用一台电脑连接里程表的RS232串口进行仪表参数设置，现场调试时调试人员的劳动强度较大，并且调试过程复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车电子里程表，它可以用于测量汽车里程，同时显示汽车运行的时速，现场调试车速及里程参数方便、简单，可以隔离外部供电高压电源和低压信号，防止外部高压烧坏后极低压电路，具有成本低的优点。
本发明的目的是这样来实现的显示汽车里程数据的LCD显示器与微控制器的汽车里程数据输出端连接，步进电机通过电机驱动装置与微控制器的汽车速度数据输出端连接，微控制器的参数键入端与键盘接口电路连接，用于设置汽车里程表及车速表参数；一具有高压隔离电路的输入信号处理器将来自于汽车的速度信号处理后，提供给与之连接的微控制器；一具有或门电路的电源处理器将来自于汽车电源的电信号处理成稳定的电压信号后，提供给与之连接的微控制器以及车速传感器电源电路；微控制器通过具有与门电路的失压检测装置与汽车电源连接。
由于采用了上述方案，微控制器的参数键入端与键盘接口电路连接，用于设置汽车里程表及车速表参数，当在现场调试车速及里程参数时，将一小键盘与键盘接口电路的接口连接后，就可对里程表及车速表参数进行设置，因此，有调试车速及里程参数方便、简单的优点。具有或门电路的电源处理器与微控制器以及车速传感器电源电路连接，通过电源处理器中的或门电路对输入的电信号进行处理后，可防止汽车电源接反烧坏后极低压电路，隔离两路电源在不同电位下因并联烧坏汽车前端供电模块。并且电源处理器中只含有一稳压块芯片，以降低现有里程表中采用两块芯片的生产成本。具有与门电路的失压检测电路分别与微控制器连接，为微控制器失压后保证完成数据保存，失压检测电路通过其中的与门电路，同样具有可以隔离外部供电高压电源和低压信号处理电路，防止外部高压烧坏后极低压电路。
图1为本发明所述汽车电子里程表的方框图；图2为本发明所述汽车电子里程表的电路原理图。
具体实施例方式
参见图1及图2，汽车电源由常备电源VBAT以及点火电源VBAT1组成。具有或门电路的电源处理器1由或门电路、限流滤波电路以及稳压电路组成。其中或门电路由两只共阴极的二极管D27、D28组成，二极管D27阳极与常备电源VBAT连接，二极管D28阳极与点火电源VBAT1连接，并在共阴极端引出一路电源VCCX。如果汽车两路电源中的其中一路与或门电路反接后，由两路与电源连接的二极管将正常输入的电源电压进行钳制，并将反接端的电源隔离开来，因此，对后极低压电路起到保护作用。限流滤波电路由电容C5与电解电容C6并联后与电阻R3串联构成，限流滤波电路通过电阻R3限制电源供电电流，同时由电容C5、电解电容C6滤除高次谐波，使具有或门电路的电源处理器具备承受(500V、26000μs)高压脉冲的性能，以及电瞬变传导的抗扰性符合ISO 7637电阻R3的另一端与二极管D27、D28阴极连接。稳压器IC1、电阻R6、R12、R4、电容C8以及电解电容C4组成稳压电路，其中稳压器IC1采用LM317LH芯片，其3脚与电阻R3连接，常备电源与点火电源经过电源处理器限流滤波以及稳压后，输出稳定的电源电压V2，并由稳压芯片IC1的2脚将该电压输出。电阻R1与发光二极管D3、D4、D5、D6顺序连接后，与电阻R2与发光二极管D7、D8、D9、D10顺序连接后的支路并联，共同构成里程表的背光指示灯电路，其中R1、R2为各自所在支路起分压限流作用。背光指示灯电路一端与D27、D28的阴极端连接，另一端通过二极管D1与连接器JP1连接。连接器JP1的2脚及3脚分别与点火电源VBAT1、常备电源VBAT连接，其4脚及8脚与信号地连接。
常备电源VBAT以及点火电源VBAT1还通过具有门电路的失压检测装置2与微控制器4连接。失压检测电路2由电源信号取样电路、与门电路以及芯片U3组成，二极管D14与电阻R22、R26顺序连接，二极管D13与电阻R23、R27顺序连接组成两路电源信号的取样电路；其中二极管D14阳极与常备电源VBAT连接，二极管D13阳极与点火电源VBAT1连接。电阻R21一端与共阳极的二极管D16、D17连接组成与门电路；二极管D16阴极连接在电阻R22与R26之间，二极管D17阴极连接在电阻R23与R27之间，二极管D16、D17同时完成外部供电高压电源和低压信号处理电路的隔离，防止外部(170v～-350v)高压烧坏低压电路。电阻R21另一端与电源V2连接。芯片U3的型号为IMP809L，其3脚连接与门电路，2脚通过电阻R25与微控制器的31脚连接，1脚与信号地连接；芯片U3采用IMP809L芯片。在仪表工作时，如果常备电源或点火电源的其中一路电压低或无电压时，芯片U3被触发，芯片U3将产生一微控制器外部非屏蔽中断信号，触发微控制器运行中断处理程序，完成里程及其他关键数据的保存。
具有高压隔离电路的输入信号处理器3主要由隔离高压的二极管D2、限幅滤波电路、信号放大电路组成。二极管D2的阳极通过信号放大电路中的偏置电阻R5与电源V2连接，其阴极与连接器JP1的5脚连接，用于接收来自于汽车速度脉冲信号。信号放大电路中含有三极管Q1，通过电阻R10、R11串联在三极管Q1基极与二极管D2阳极之间、电阻R15与C11并联在三极管Q1基极与地之间，以及三极管Q1的集电极通过电阻R9与电源V2连接，构成信号放大电路，该信号放大电路的集电极通过电阻R14与微控制器4的57脚连接，将汽车速度脉冲信号输入到微控制器内。二极管D1连接在地与电阻R14之间。在信号放大电路中，电阻R10、R11、R15以及电容C11、C10又构成信号的限幅滤波电路，以调整信号的波形，并滤出谐波的干扰。通过调节R10、R11、R15、C11、C10的参数值，可调整放大器的输出波形，满足微控制器4采样的需要，同时满足对不同传感器的脉冲采样需求。车速信号经微控制器处理后，分为两路输送，一路送电机驱动装置6，由该驱动装置驱动步进电机7带动车速表指针指示出车速；另一路送到LCD显示器，由该显示器将行驶的累计里程数显示出来。
车速传感器电源电路9中采用了MC78L08ACP型芯片的稳压器U1，该稳压器的3脚与具有或门电路的电源处理器1的VCCX连接，2脚为输出端，其与连接器JP1的6脚连接，将稳压后的电信号输出至车速传感器，使检测车速的霍尔传感器检测汽车速度。电解电容C6与电容C1并联在稳压器U1的2脚与地之间，构成输出电信号的滤波电路，稳压器U1的1脚与地连接。
键盘接口电路8中具有连接外部键盘接口的连接器J1，连接器J1的1、2、3、4脚分别通过电阻R19、R18、R17、R16与电源V2连接，连接器J1的1、2、3、4脚分别对应一个接口。另外，连接器的1、2、3、4脚又分别与微控制器4的12、11、2、64脚连接，开关S1与电容C17并联在连接器1脚与地之间。R19、S1、C17组成小计清零开关电路。在上电的任何状态下，每按开关S1一次均实现累计/小计里程的切换显示，按住开关S1不动持续3秒钟使小计里程清零显示，根据微控制器中程序设定，总计里程不允许清零，按累计里程程序计数器自动溢出清零。通过小键盘与连接器J1的接口连接，在上电的任何状态下，每按键一次均实现怠速比(400-1000)、脉冲数(既相对数1-10)、指针展开角度(180-300)、时速量程(100-260)的切换显示，从而可对里程表参数及车速表参数进行设置。
微控制器4的型号68HC908LJ12，其53、52脚与电阻R8、R13、电容C2、C3以及晶体XTAL1共同构成微控制器的时钟信号电路连接；51脚与地连接；50、49脚与电源V2连接；54脚与电阻R7以及电容C1、C7构成的锁相环路滤波连接；33脚通过电阻R20与电源V2连接；电容C12、C13连接在地与微控制器50及49脚之间；微控制器48脚与地连接。连接器JP2的2、3、4脚分别与微控制器的37、39、52脚连接，30脚通过电阻R4以及32脚与微控制器的1脚连接，5、6脚均与电源V2连接，10脚接地，7、8、9脚分别与微控制器的27、38、31脚连接，芯片IC3的型号为AT93C46，该芯片的1、2、3、4脚分别与微控制器4的41、17、26、25脚连接，5、8脚分别与电源V2以及地连接，电容C18连接在电源V2以及地之间。
电机驱动装置6由四个与非门U1A、U1B、U1C、U1D构成，四个与非门均采用MC74ACT080型芯片，微控制器4的45脚连接与非门U1A的1、2脚，46脚连接与非门U1B的4、5脚，59脚连接与非门U1C的9、10脚，60脚连接与非门U1D的12、13脚。与非门U1A的3脚、U1B的6脚、U1C的8脚、U1D的11脚分别与步进电机7的4、1、2、3脚连接，以驱动步进电机带动汽车速度表指针转动，指示出当前汽车行驶速度。另外，微控制器4的61、62、63、1、3、4、5、6、7、8、9、10、13、14、15、16脚分别对应连接LCD显示器5的1至16脚，将里程信号输送至LCD显示器5并由该显示器将里程数显示出来。LCD显示器采用16PINA型芯片。
本发明的工作过程是当里程表在收到点火信号之前一直处于非工作状态，此时微控制器4对于外部的信号并不作处理，指针对应刻度零位置，液晶屏不显示数据。在点火开关打开时，点火电源及常备电源通过具有或门电路的电源处理器1处理后并提供给微控制器4以及车速传感器电源电路9，通过霍尔传感器检测到的车速并转换为脉冲信号，传回到具有与门的输入信号处理电路中进行整形滤波并放大，输入到微控制器的定时器中。微控制器监测到这一信号后。首先对自身进行检测，并由微控制器中的FLASH RAM里记录的历史工况确定当前的仪表是否需要修正，经过这几道程序将保证仪表指针的初始状态唯一。自检程序通过之后，里程表开始由非工作状态进入工作状态。微控制器利用下降沿触发，对输入脉冲进行捕捉，两次捕捉的差值送入RAM中保存，同时在中断中对脉冲进行计数，当该计数值累计到一定时，可以计算出汽车行驶里程S，计算公式如下
S＝F/(i1*K)其中F表示累计脉冲数。
i1表示车速为60km/h时车速传感器驱动轴的输出转速。
K表示每转输出脉冲数(4或8)。
i1*K表示每行驶一公里所记录的脉冲数。
汽车每行驶0.1公里，通过微控制器主程序进行里程的累计存储，并输出到LCD显示器把行驶的累计里程显示出来，以及微控制器对捕捉脉冲的差值进行计算滤波后得出步进电机的目标步数，该步数与步进电机的当前步数进行比较确定步进电机的转动方向和走过的角度，由步进电机带动速度表指针指示当前的车速值。
在上述过程中，微控制器中的主程序根据标志位查询决定完成输入脉冲的计算、波纹或累计里程的显示及存储或小计按钮清零、等动作，分别通下三个中断程序来完成其中微控制器中的定时器T1M的1通道作为输入的捕捉，每捕捉到一个脉冲就把该值保存下来，等主程序进行计算波纹，计算出步进电机的目标步数，并对输入脉冲进行计数，满0.1公里后置0.1公里标志位，让主程序进行里程的累计显示及存储。
定时器T2M的0通道设置为1ms中断，即每1ms步进电机走动一步，同时在该中断中计算步进电机的目标步数和步进电机的当前步数的差值决定步进电机行走的速度，使之有加速、恒速、减速的过程，保证步进电机行走平稳。
定时器T2M的1通道设置为10ms中断，每10ms设置允许计算标志位，每0.5秒设置允许显示标志，每1秒设置清小计标志，所有标志在主程序中查询后执行本发明的里程表经过测试，符合以下标准1.QC/T 594-1999《汽车、摩托车用电子车速里程表》(电子里程表)2.QC/T 595-1999《汽车、摩托车用电子转速表》(电子转速表)3.ZBT35001汽车电气设备基本技术条件4.产品的电磁辐射抗扰性符合GB/T 176195.产品的电瞬变传导的抗扰性符合ISO 7637。
权利要求
1.一种汽车电子里程表，显示汽车里程数据的LCD显示器与微控制器的汽车里程数据输出端连接，步进电机通过电机驱动装置与微控制器的汽车速度数据输出端连接，其特征在于微控制器的参数键入端与键盘接口电路连接，用于设置汽车里程表及车速表参数；一具有高压隔离电路的输入信号处理器将来自于汽车速度脉冲信号处理后，提供给与之连接的微控制器；一具有或门电路的电源处理器将来自于汽车电源的电信号处理成稳定的电压信号后，提供给与之连接的微控制器以及车速传感器电源电路；微控制器通过具有与门电路的失压检测装置与汽车电源连接。
2.根据权利要求1所述的汽车电子里程表，其特征在于所述具有或门电路的电源处理器中只含有一块芯片。
3.根据权利要求1所述的汽车电子里程表，其特征在于所述电机驱动装置由四个与非门构成，各与非门均采用MC74AC08芯片。
4.根据权利要求1所述的汽车电子里程表，其特征在于所述具有高压隔离电路的输入信号处理器中包含有一个二极管(D2)，该二极管的阴极作为输入信号处理器的汽车速度信号输入端。
5.根据权利要求1所述的汽车电子里程表，其特征在于所述具有或门电路的电源处理器包含一限流滤波电路，使具有或门电路的电源处理器能承受高压脉冲。
6.根据权利要求1所述的汽车电子里程表，其特征在于所述具有或门电路的电源处理器还包含有一稳压电路，该稳压电路接收来自于与门电路输出的电信号，并将该电信号处理成稳定的电压信号输出。
7.根据权利要求4或5所述的汽车电子里程表，其特征在于所述限流滤波电路由电容(C5)与电解电容(C6)并联后与电阻(R3)串联构成。
全文摘要
本发明涉及一种用于机动车的电子里程表，其显示器与微控制器的汽车里程数据输出端连接，步进电机通过电机驱动装置与微控制器的汽车速度数据输出端连接，微控制器的参数键入端与键盘接口电路连接；一具有高压隔离电路的输入信号处理器将来速度信号处理后，提供给与之连接的微控制器；一具有或门电路的电源处理器将来电源的电信号处理成稳定的电压信号后，提供给与之连接的微控制器以及车速传感器电源电路；微控制器通过具有与门电路的失压检测装置与汽车电源连接。本发明用于测量汽车里程，同时显示汽车运行的时速，调试车速及里程参数方便、简单，可以隔离外部供电高压电源和低压信号，防止外部高压烧坏后极低压电路，并且成本低。
文档编号G01C23/00GK101059352SQ200610095329
公开日2007年10月24日 申请日期2006年12月22日 优先权日2006年12月22日
发明者邓定春 申请人:中国四联仪器仪表集团有限公司技术中心