专利名称：汽车组合仪表步进电机控制器及其控制方式的制作方法
技术领域：
本发明汽车组合仪表步进电机控制器及其控制方式是一种使用微控制器进行信号采集处理并直接控制步进电机来指示汽车工作状态的组合仪表，其结构适用于卡车、客车、轿车、机动车等，在技术上适用于各种车型。
背景技术：
目前国内汽车仪表主要是采用传统的机械式结构，在少量电子仪表中则主要采用十字线圈来带动指针指示汽车工作状态。传统的机械式结构仪表存在成本高、性能不稳定、结构复杂、不够美观等不足之处；而目前国内的部分采用十字线圈方式的电子仪表，则存在指示精度不高、易产生积累误差、容易损坏等不足之处。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种汽车组合仪表步进电机控制器及其控制方式，采用两片微处理器作为核心，采集汽车行驶的速度、发动机电压、水温、燃油、机油压、气压信号，经微处理器处理后输出，取消了传统的机械及十字线圈方式带动指针运行的方法，采用若干个步进电机指示上述信号状态来反映汽车运行状况，能够达到指针运行平稳、指示准确、不产生积累误差，并能各自独立运行，不会产生相互影响。
汽车组合仪表步进电机控制器及其控制方式是采取以下方案实现的汽车组合仪表步进电机控制器结构具有控制器外壳，控制器外壳设置有面板，控制器外壳内装置有印制电路板、电子线路、电子元器件。
电子线路包括两片主控芯片(微处理器)MCU IC1、IC2、存储器IC3、若干个步进电机、蜂鸣器、若干个(发光二极管)LED报警灯、液晶显示器LCD、异步串行总线UART。主控芯片IC1通过串行线与存储器IC3相连，主控芯片IC1、IC2分别通过信号线与多个步进电机P相连，主控芯片IC1分别通过信号线与液晶显示屏LCD、发光二极管报警灯LED、蜂鸣器EF相连，主控芯片IC2分别通过信号线与发光二极管报警灯LED、蜂鸣器EF相连，主控芯片IC1、IC2分别连接有若干根信号线，采集模拟信号、数字信号、开关量信号。模拟信号包括水温、燃油、电压、机油压力、气压，数字信号包括速度、发动机转速，开关量信号包括远光灯、近光灯、驻车灯、轴间差速、排气制动。
汽车组合仪表步进电机控制器控制方式主控芯片IC1通过信号线将采集的车辆运行速度信号进行计算车辆运行的里程和速度，并将里程累积保存在存储器IC3中，同时通过LCD显示，并计算所需要输出的脉宽调制PWM信号，同时启动控制速度指针的步进电机，指示当前的速度值，当检测到车速达到报警值时接通蜂鸣器进行声音提示。
主控芯片通过信号线将采集到的发动机转速信号计算发动机转速，并计算所需要输出的脉宽调制PWM信号，并启动发动机转速指示针的步进电机，指示出当前发动机的转速。
主控芯片IC1通过信号线将采集到的水温、燃油信号计算出当前水温、燃油量并计算所需要输出的脉宽调制PWM信号，并启动控制水温指针的步进电机，指示出当前的水温、燃油量，当水温、燃油量达到限定值时，启动蜂鸣器进行声音报警，并启动LED二极管报警指示。
主控芯片IC2通过信号线将采集到的电压、机油量、前后刹车气压A、气压B信号计算出当前电压、机油量、前后刹车气压A、气压B并计算所需要输出的脉宽调制PWM信号，并启动控制电压、机油量、前后刹车气压A、气压B指针的步进电机，指示出当前的电压、机油量、前后刹车气压A、气压B，当电压、机油量、前后刹车气压A、气压B达到限定值时，启动蜂鸣器进行声音报警，并启动LED二极管报警指示。
汽车组合仪表步进电机控制器及其控制方式采用脉宽调制PWM技术，其原理是在周期不变的条件下改变脉冲的占空比，即改变正电平在整个脉冲中的时间，利用电压和电流之间微积分原理，在电压不变的情况下改变电平维持的时间，即可改变瞬间电流的大小，从而在步进电机的线圈中产生不同大小的电流来驱动步进电机的运行并带动指针转动。在驱动多个步进电机时，采用协调控制技术以达到运行中相互不受影响。其特征是采用PWM技术可以在很大范围内改变占空比，即可将电机线圈上的电流细分到很小的变化，从而能够精确地改变步进电机的指示位置。使用两片微处理器(MCU)upd78F0828B作为核心，采集汽车的速度、发动机转速、电压、水温、燃油、机油压力、气压信号，经处理后输出。并取消了传统的机械式及十字线圈带动指针运行的方法，而采用8个步进电机指示上述信号状态来反映汽车运行状况，同时采用液晶数字化显示里程、总里程及时间。发明中使用PWM(pulse width modulation脉宽调制)技术驱动步进电机，能达到指针运行平稳、指示准确、不产生累积误差；同时采用协调控制技术来同时控制8个步进电机(每片MCU驱动4个)，并能各自独立运行，不会产生相互影响。
以下将结合附图对本发明作进一步说明。
图1是汽车组合仪表步进电机控制器示意图。
图2是汽车组合仪表步进电机控制器及其控制方式电路原理图。
图3是汽车组合仪表步进电机控制器控制方式主程序流程图。
图4是汽车组合仪表步进电机控制器控制方式中断程序流程图。
具体实施例方式
参照附图1、2，汽车组合仪表步进电机控制器结构具有控制器外壳1，控制器外壳设置有面板2，面板2上装有电压表3、水温表4、气压表A5、气压表B6、机油压力表7、燃油表8、转速表9、速度表10、报警指示灯11。电压表3、水温表4、气压表A5、气压表B6、机油压力表7、燃油表8、转速表9、速度表10指针分别由8个步进电机P1～P8驱动。
控制器外壳内装置有印制电路板、电子线路、电子元器件。电子线路包括电子线路包括两片主控芯片(微处理器)MCU IC1、IC2、存储器IC3、若干个步进电机、蜂鸣器、若干个(发光二极管)LED报警灯、液晶显示器LCD、异步串行总线UART。主控芯片IC1通过串行线与存储器IC3相连，主控芯片IC1、IC2分别通过信号线与多个步进电机P相连，主控芯片IC1分别通过信号线与液晶显示屏LCD、发光二极管报警灯LED、蜂鸣器EF相连，主控芯片IC2分别通过信号线与发光二极管报警灯LED、蜂鸣器EF相连，主控芯片IC1、IC2分别连接有若干根信号线，采集模拟信号、数字信号、开关量信号。模拟信号包括水温、燃油、电压、机油压力、气压，数字信号包括速度、发动机转速，开关量信号包括远光灯、近光灯、驻车灯、轴间差速、排气制动等。
主控芯片IC1、IC2采用upd78F0828B，存储器IC3采用93C66，步进电机P1～P8采用SWITECX15.589。
参照附图2、3、4，汽车组合仪表步进电机控制器控制方式主控芯片IC1通过信号线将采集的车辆运行速度信号计算车辆运行的里程和速度，并将里程累积保存在存储器IC3中，同时通过LCD显示，并计算所需要输出的脉宽调制PWM信号，同时启动控制速度指针的步进电机，指示当前的速度值，当检测到车速达到报警值时接通蜂鸣器进行声音提示。
主控芯片通过信号线将采集到的发动机转速信号计算发动机转速，并计算所需要输出的脉宽调制PWM信号，并启动发动机转速指示针的步进电机，指示出当前发动机的转速。
主控芯片IC1通过信号线将采集到的水温、燃油信号计算出当前水温、燃油量并计算所需要输出的脉宽调制PWM信号，并启动控制水温指针的步进电机，指示出当前的水温、燃油量，当水温、燃油量达到限定值时，启动蜂鸣器进行声音报警，并启动LED二极管报警指示。
主控芯片IC2通过信号线将采集到的电压、机油量、前后刹车气压A、气压A信号计算出当前电压、机油量、前后刹车气压A、气压B并计算所需要输出的脉宽调制PWM信号，并启动控制电压、机油量、前后刹车气压A、气压B指针的步进电机，指示出当前的电压、机油量、前后刹车气压A、气压B，当电压、机油量、前后刹车气压A、气压B达到限定值时，启动蜂鸣器进行声音报警，并启动LED二极管报警指示。
主控芯片IC1、IC2通过信号线将采集到的开关量信号，例如挡位、转向灯信号，开关相应指示灯。
权利要求
1.一种汽车组合仪表步进电机控制器，具有控制器外壳，控制器外壳设置有面板，控制器外壳内装置有印制电路板、电子线路、电子元器件，其特征在于电子线路包括两片主控芯片IC1、IC2、存储器IC3、若干个步进电机、蜂鸣器、若干个LED报警灯、液晶显示器LCD、异步串行总线UART；主控芯片IC1通过串行线与存储器IC3相连，主控芯片IC1、IC2分别通过信号线与多个步进电机P相连，主控芯片IC1分别通过信号线与液晶显示屏LCD、发光二极管报警灯LED、蜂鸣器EF相连，主控芯片IC2分别通过信号线与发光二极管报警灯LED、蜂鸣器EF相连，主控芯片IC1、IC2分别连接有若干根信号线，采集模拟信号。
2.根据权利要求1所述的汽车组合仪表步进电机控制器，其特征在于模拟信号包括水温、燃油、电压、机油压力、气压。
3.根据权利要求1所述的汽车组合仪表步进电机控制器，其特征在于数字信号包括速度、发动机转速，开关量信号包括远光灯、近光灯、驻车灯、轴间差速、排气制动。
4.根据权利要求1所述的汽车组合仪表步进电机控制器，其特征在于控制器面板上装置有电压表、水温表、气压表A、气压表B、机油压力表、燃油表、转速表、速度表，表指针分别由步进电机驱动。
5.权利要求1所述的汽车组合仪表步进电机控制器控制方式，其特征在于主控芯片IC1通过信号线将采集到的车辆运行速度信号计算车辆运行的里程和速度，并将里程累积保存在存储器IC3中，同时通过LCD显示，并计算所需要输出的脉宽调制PWM信号，同时启动控制速度指针的步进电机，指示当前的速度值，当检测到车速达到报警值时接通蜂鸣器进行声音提示；主控芯片通过信号线将采集到的发动机转速信号计算发动机转速，并计算所需要输出的脉宽调制PWM信号，并启动发动机转速指示针的步进电机，指示出当前发动机的转速；主控芯片IC1通过信号线将采集到的水温、燃油信号计算出当前水温、燃油量并计算所需要输出的脉宽调制PWM信号，并启动控制水温指针的步进电机，指示出当前的水温、燃油量，当水温、燃油量达到限定值时，启动蜂鸣器进行声音报警，并启动LED二极管报警指示；主控芯片IC2通过信号线将采集到的电压、机油量、前后刹车气压A、气压B信号计算出当前电压、机油量、前后刹车气压A、气压B并计算所需要输出的脉宽调制PWM信号，并启动控制电压、机油量、前后刹车气压A、气压B指针的步进电机，指示出当前的电压、机油量、前后刹车气压A、气压B，当电压、机油量、前后刹车气压A、气压B达到限定值时，启动蜂鸣器进行声音报警，并启动LED二极管报警指示。
6.根据权利要求5所述的汽车组合仪表步进电机控制器控制方式，其特征在于主控芯片IC1、IC2通过信号线将采集到的开关量信号，开关相应指示灯。
全文摘要
本发明汽车组合仪表步进电机控制器及其控制方式是一种使用微控制器进行信号采集处理并直接控制步进电机来指示汽车工作状态的组合仪表，其结构适用于卡车、客车、轿车、机动车等，在技术上适用于各种车型。结构具有控制器外壳，控制器外壳设置有面板，控制器外壳内装置有印制电路板、电子线路、电子元器件，其特征在于电子线路包括两片主控芯片IC1、IC2、存储器IC3、若干个步进电机、蜂鸣器、若干个LED报警灯、液晶显示器LCD、异步串行总线UART。主控芯片IC1、IC2分别连接有若干根信号线，采集模拟信号、数字信号、开关量信号。模拟信号包括水温、燃油、电压、机油压力、气压，数字信号包括速度、发动机转速，开关量信号包括远光灯、近光灯、排气制动等。
文档编号H02P8/00GK1490191SQ0313233
公开日2004年4月21日 申请日期2003年8月15日 优先权日2003年8月15日
发明者袁光辉, 冷云恒, 陈宇, 李劲松 申请人:南京金陵紫光系统工程有限公司