CN102003978B - 一种汽车组合仪表以及速比调节方法 - Google Patents

Abstract

一种速比可调的汽车组合仪表，属于汽车仪表技术领域，包括微处理器芯片、仪表步进电机控制模块、脉宽信号采集模块、显示模块、信号指示灯控制模块和A/D转换控制模块，车速传感器的输出端接脉宽信号采集整形电路后接微处理器芯片。现有技术仪表大多是与底盘配套使用的，仪表的速比与底盘的软轴速比一致，对大多数改装车而言，只能用外部的速比调节模块来和此仪表相配套使用。本发明克服现有技术仪表通用性差的缺陷。通过增加了仪表内部速比调节功能模块，根据主机厂的参数调节仪表，不需要对硬件或软件修改，增加了仪表通用性能，从而可取消外部的调节模块。

Description

一种汽车组合仪表以及速比调节方法

技术领域

本发明属于汽车的电子领域，尤其是涉及一种汽车组合仪表。

背景技术

随着汽车制造业的蓬勃发展，其在我国制造业界的龙头地位越来越明显。 车载组合仪表是被安置在驾驶员和方向盘前，主要是向驾驶员集中提供行进中的车辆的行驶状况。车辆的行驶状况在此表述为一系列参数。这其中一些参数须以表针的形式实时的指示给驾驶员，另外的一些参数须以数字形式实时的显示给驾驶员。

车载组合仪表由车速传感器（安装在车轮上变速箱蜗轮组件的蜗杆上，有光电耦合式和磁电式）、微机处理系统和显示器组成。由传感器传来的光电脉冲或磁电脉冲信号，经仪表内部的微机处理后，可在显示屏上显示车速。里程表则根据车速以及累计运行时间，由微机处理计算并显示里程。

由于各种车型还是同种车型其车速驱动轴转数都会有所不同，而驱动轴转数的不同决定了速比的不同，目前普通数字仪表都只有单一固定速比，缺乏一定的通用性，从而现有的配套普通仪表为了解决速比匹配问题，都专门配套一个速比调节控制器，然此控制器不仅仅是增加了成本，同时所输出的脉冲频率精度不高等缺陷。

 中国实用新型93223925.0（公开日为1994年6月8日）提供一种车速里程表可调速比处理器，其采用光电传感器代替了软轴传动，处理器电路采用电子元件，处理器设有一组开关或电位器，使仪表的速比可以灵活调整，适应绝大多数底盘参数，可与多种显示装置连接，且不必改动处理器电路。

当前有很多汽车仪表为单一固定速比，为固定底盘配套使用，一旦用于改装车，则就没法使用。当前很多处理方法都是采用一个独立的速比调节控制器来调节脉宽信号调制，让此调节控制器不但存在增加成本问题，同时还存在输出波形精度低的问题。

发明内容

本发明旨在解决的根本技术问题在于提供一种速比任意可调的汽车组合仪表，以此来改进现有普通数字仪表缺陷，同时也取消了独立的速比控制器。

针对以上根本技术问题，本发明相应的解决技术方案是：

一种速比可调的汽车组合仪表，包括微处理器、仪表步进电机控制模块、脉宽信号采集模块、显示模块、信号指示灯控制模块和A/D转换控制模块，车速传感器的输出端接脉宽信号采集整形电路后接微处理器，其特征在于微处理器还设有速比调节模块，速比调节模块包括输入装置、存储装置和显示装置，输入装置通过按键、或拨码开关或触摸键输入信息，存储装置用以存储程序和用于控制不同主机厂的不同机种的速比值，显示模块、输入装置的输出接微处理器的输入接口。

车速传感器将车速采集信号输入到仪表脉宽信号采集模块脉冲波输入到微处理器芯片，得到一定的脉冲频率，通过拨码开关或按键确定速比并通过显示装置显示速比，确定频率与车速的正确对应关系。本发明增加仪表速比调节模块功能，可以根据主机厂实际参数将数据直接输入，不需要对仪表其他硬件或者软件再进行修改，增加了仪表通用性能和便利性。

进一步，显示模块为静态数码管或段式液晶屏和点阵式屏液晶屏。

考虑仪表的简洁，微处理器包括一按键切换模块，用于根据按键的操作确定其功能。

本发明微处理器包括速比自较验模块，用以采集车速频率确定速比值。

本发明提供了应用上述仪表的调节速比方法，其特征在于包括：

存储步骤：用于将控制不同主机厂的不同机种的速比值预先存储在存储器内，生成代码表库；

选择步骤：根据输入装置的指令，在代码表库中寻找该机种的速比值；

确定步骤：用于将该速比代码存储，作为微处理器芯片当前输入的速比代码。

作为对以上实施方式的进一步优化，还包括功能切换步骤，在显示装置显示操作界面后，选择速比调节功能，并执行各按键功能的切换。

为提高安全性，还包括操作密码输入步骤，输入验证码以激活速比调节模块。

考虑到速比很多且速比不够十分明确的情况，还包括按键输入速比步骤：通过输入装置输入速比值。

考虑一种可行的方式还包括校验仪表步骤，仪表通过上校验台通电，不断采集车速频率，驾驶员不断的踩油门车速不断的增加，当到一个预定的车速时候，按键捕捉一个固定的频率数值，由微处理器芯片计算速比。  

进一步优化的方案是，所述按键输入速比步骤还包括利用检测按键按压时间的长短或有无按键输入，以决定进程的步骤。

附图说明

图1为本发明汽车仪表结构简图；

图2为本发明汽车仪表控制原理图图；

图3为速比调节模块结构图；

图4为拨码开关示意图；

图5为拨码开关的速比值代码表；

图6为拨码开关调节速比的流程图；

图7为按键调节固定速比的流程图；

图8为按键任意调节速比的流程图；

图9为校验台调节速比的流程图。

图10 为信号指示灯控制模块电路示意图；

图11 为步进电机控制模块电路示意图；

图12 为显示模块电路示意图；

图13 为微处理器电路示意图；

图14 为速比调节模块功能电路示意图；

图15为脉宽信号（模拟量采集）采集模块电路示意图；

图16为存储模块电路示意图。

附图各零部件号描述：

附图1：

1为转速表；2为车速表；3为油量表；4为第一气压表；5为水温表；6为第二气压表；7为第一按键（调节背光输入按键）；8为液晶屏；9为第二按键（速比调节输入装置）10为油量传感器11为转速传感器12为车速传感器13为第一气压传感觉器14为第二气压传感器；15为校验台架；16为水温传感器；17为车速信号输入；18为三级管基级；19为车速脉冲输入；20为微处理器；21为拨码开关；22为按键开关 。

具体实施方式

以下通过实施例具体说明本发明技术方案。

如图1和图2所示速比可调的汽车组合仪表，其外部结构包括显示部分、数个按键和脉冲输入接口，显示部分为水温表5、油量表3、车速表2、转速表1、第一气压表4、第二气压表6和液晶屏8。输入装置包括数个按键，如用于调节背光输入按键的第一按键7和速比调节输入装置的第二按键9。

图2为本发明原理结构图，其包括微处理器MCU、仪表步进电机控制模块、脉宽信号采集模块、信号指示灯控制模块、各种传感器和A/D转换控制模块，微处理器设有速比调节模块。

微处理器：该芯片是所有仪表的控制中心，包括数据的采集，计算以及驱动控制。

步进电机控制模块：芯片MB90F927自带内部步进电机驱动，用于驱动步进电机的的走动角度。

脉宽信号采集模块：用于采集脉宽信号的频率。

信号指示灯控制模块：用于显示控制各种指示灯。

A/D转换控制模块：用于采集各种模拟量信号，比如水温，油量，电压，气压，油压等等。

速比调节模块包括输入装置、存储装置和显示模块。

输入装置：通过按键、或拨码开关或触摸键输入信息，同时为确认速比信息按键；

存储装置，用以存储程序和用于控制不同主机厂的不同机种的速比值；

显示模块的液晶屏包括段式和点阵式屏。

各类传感器如车速传感器、转速传感器、水温传感器、油量传感器、第一气压表传感器和第二气压表传感器，车速传感器和转速传感器通过脉宽信号采集电路连接微处理器，水温传感器、燃油传感器、第一气压表传感器和第二气压表传感器通过A/D转换控制模块输入到微处理器，微处理器根据输入值驱动各步进电机控制模块驱动车速表、转速表、第一气压表、第二气压表、油量表和水温表转动到相应的角度以显示。

车速传感器所发出的信号为方波或则正型波，而电压幅值通常为8—24V居多。波形的频率和车速成一定的线性比，频率越高车速度越大，反之就越低。仪表通过采集波形来计算频率，通过微处理器芯片得知车速，将正确的车速通过仪表显示。

因此仪表硬件所要执行的功能是把幅值为8—24V的脉冲波转化为幅值为5V的脉冲波，可以通过微处理器芯片的输入捕获来采到最终的频率。

本发明仪表将用四种方式来实现，任意速比可调。

第一种方式，可通过拨码开关实现速比可调，这种方式适用于速比较少且速比较固定的情况，

第二种方式，使用按键来选择固定几个速比可调，适用于速比较少且比较固定的情况。  

第三种方式，使用一按键来实现速比任意可调，使之方便快捷。适用于速比很多且速比不够十分明确的情况。

第四种方式，通过校验台架实现速比自动可调。适用于速比很多且速比不知道是多少的情况。

车速里程表定义汽车行驶1公里变速器仪表输出轴转动的转数，在电子仪表中可理解为车速传感器转的转数，在计算时用1公里除以车轮的滚动周长，即得到驱动轴的转数，下一步计算需要车速传感器到驱动轴的传动路线，一般纵置后驱车的车速接口在变速器上，他的传动路线是驱动轴到后桥主减速器到传动轴到变速器仪表传动副然后传给车速传感器，这要求知道后桥主减速器传动比、变速器仪表传动副传动比，用驱动轴转数乘以后桥主减速器传动比，除以变速器仪表传动副传动比之后就是仪表速比。但轿车一般采用横置前驱方式，它的路线由驱动轴直接传给变速器仪表传动副然后传给车速传感器，只要用用驱动轴转数除以变速器仪表传动副传动比之后就是仪表速比。也有传感器直接接在驱动轴的，仪表速比就是驱动轴转数，速比再乘以传感器每转的脉冲数（有4、6、8等）即是每公里的脉冲数K，里程表每接到K个脉冲便计1公里，K除以3600即是时速1公里的频率，乘以不同的时速便得到不同时速的频率。

通过以上解释得知速比与车速的关系。知道速度比后就能得到一定车速。下面为车速于频率的计算公式：Frequency=X*K/3600

Frequency：时速1公里每小时的频率。K:速比。X: 传感器每转的脉冲数。

图3中车速传感器通过接入车速采集信号输入端17通过电路处理到三极管输入端18，利用三级管导通和关闭的开关功能。实现5V的脉冲进入微处理器20从而得到一定的脉冲频率。利用拨码开关21或按键开关22来决定速比，并且可以通过液晶屏8显示速比，最终得以确认频率与车速的关系。

 以下将详细说明应用本发明方法的执行过程。

方案一：利用拨码开关实现速比可调

输入装置如图4为拨码开关。当从左到右分别为执行编码的高到低位。当拨码开关往上拨时为1，往下拨时候为0，而附图5则为拨码表所对应的速比。

详细的执行过程为附图6所示包括如下几个功能模块步骤：

仪表通电运行，输入模块判别拨码表数值，从而通过查找速比存储模块也就是图4的拨码表，找到相应的速比，从而确认好速比，通过车速计算公式相应的算车速，最后通过步进电机驱动模块驱动指针走到相应的位置。

Frequency=X*K/3600

Frequency：时速1公里每小时的频率。K:速比。X: 传感器每转的脉冲数。

 车速度计算公式为：Speed=F/ Frequency

 F:捕捉的频率

按键功能切换方法,应用在电子装置中,其特征在于,该方法包括以下步骤: 令该电子装置生成按键切换功能操作接口,供使用者设定是否激活特定按键切换功能的选项; 令该电子装置储存该按键切换功能操作接口所设定的选项内容; 令该电子装置在开机自我检测的过程中读取储存的设定选项内容、并将该内容暂存至内存单元中;以及 令该电子装置在按键被使用的过程中检测该按键是否是该设定有切换功能的特定按键,若是该设定有切换功能的特定按键,则在该内存单元所暂存的选项内容是激活时,执行该特定按键功能的切换。

输入模式切换键 

方案二：利用按键开关实现固定几个速比可调。

输入装置是一个以上的按键。现有组合仪表的按键原本是用于分里程切换以及总分里程界面相互调节。而现在可以充分的利用这个按键来实现速比调节方法。

执行过程如附图7：

仪表上电运行，按键切换模块（1）识别信息显示界面状态，在速比界面状态通过执行密码功能模块（2）进入密码输入界面，输入正确密码过5S左右自动跳到速比调节模块功能（3）实现速比的选择，最终确认好速比。

通过车速计算公式相应的算车速，最后通过步进电机驱动模块驱动指针走到相应的位置。

Frequency=X*K/3600

Frequency：时速1公里每小时的频率。K:速比。X: 传感器每转的脉冲数。

 车速度计算公式为：Speed=F/ Frequency

 F:捕捉的频率

方案三：利用按键开关实任意速比可调。

 执行过程为附图8

仪表上电运行程序，按键切换模块（1）识别信息显示界面状态，在速比界面状态通过执行密码功能模块（2）进入密码界面，输入正确密码过5S左右自动跳到速比调节模块功能（3）执行完调节模块功能（3）5秒内不动，则会自动确认好速比，之后存入存储模块（4）EEPROM。仪表下次上电则并可从EEPROM里面

方案四：通过校验台架实现速比自动可调调用出上次设定好的速比。

 自动速比调节将应有一个校验基准点，占将定为40KM/H。

 执行过程如图9，仪表上校验台通电（1），按键切换模块（2）识别信息显示界面状态，在速比界面状态通过执行密码功能模块（3）进入密码界面，输入正确密码过5S左右自动跳到速比自较验模块（4）仪表开始不断的采集车速频率。驾驶员不断的踩油门车速不断的增加。当到一个预定的车速时，立马按下仪表按钮，此刻脉宽采集模块（5）并能捕捉一个固定的频率数值。此时刻仪表并能够算出速比。

公式为：速比K=F*3600/(X*Y)。   

K:速比。X: 传感器每转的脉冲数。F:捕捉的频率。Y:校验前规定好的车速。

确定速比后通过车速计算公式相应的算车速，最后通过步进电机驱动模块驱动指针走到相应的位置。

Frequency=X*K/3600

Frequency：时速1公里每小时的频率。K:速比。X: 传感器每转的脉冲数。

 车速度计算公式为：Speed=F/ Frequency

 F:捕捉的频率

综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种速比可调的汽车组合仪表，包括微处理器、仪表步进电机控制模块、脉宽信号采集模块、显示模块、信号指示灯控制模块和A/D转换控制模块，车速传感器的输出端接脉宽信号采集整形电路后接微处理器，其特征在于微处理器还设有速比调节模块，速比调节模块包括输入装置、存储装置和显示装置，输入装置通过按键、或拨码开关或触摸键输入信息，存储装置用以存储程序和用于控制不同主机厂的不同机种的速比值，显示模块、输入装置的输出接微处理器的输入接口。 

2.如权利要求1所述的速比可调的汽车组合仪表，其特征在于显示模块为静态数码管或段式液晶屏和点阵式屏液晶屏。

3.如权利要求2所述的速比可调的汽车组合仪表，其特征在于微处理器包括一按键切换模块，用于根据按键的操作确定其功能。

4.如权利要求3所述的速比可调的汽车组合仪表，其特征在于微处理器包括速比自较验模块，用以采集车速频率确定速比值。

5.一种如权利要求1所述汽车组合仪表调节速比的方法，其特征在于，包括：

存储步骤：用于将控制不同主机厂的不同机种的速比值预先存储在存储器内，生成代码表库；

选择步骤：根据输入装置的指令，在代码表库中寻找该机种的速比值；

确定步骤：用于将该速比代码存储，作为微处理器芯片当前输入的速比代码。

6.如权利要求5所述汽车组合仪表调节速比的方法，其特征在于还包括功能切换步骤，在显示装置显示操作界面后，选择速比调节功能，并执行各按键功能的切换。

7.如权利要求6所述汽车组合仪表调节速比的方法，其特征在于还包括操作密码输入步骤，输入验证码以激活速比调节模块。

8.如权利要求5所述汽车组合仪表调节速比的方法，其特征在于还包括按键输入速比步骤：通过输入装置输入速比值。

9.如权利要求5所述汽车组合仪表调节速比的方法，其特征在于还包括校验仪表步骤，仪表通过上校验台通电，不断采集车速频率，驾驶员不断的踩油门车速不断的增加，当到一个预定的车速时候，按键捕捉一个固定的频率数值，由微处理器芯片计算速比。

10.如权利要求9所述汽车组合仪表调节速比的方法，其特征在于按键输入速比步骤还包括利用检测按键按压时间的长短或有无按键输入，以决定进程的步骤。

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