CN102520652A - 一种汽车仪表用多功能控制模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车仪表用多功能控制模块，包括微处理单元MCU、电源模块、模拟信号采集电路、频率发生电路、开关电路、模数转换电路、显示模块、脉宽调制信号产生电路、输入捕获电路和CAN信号处理电路，微处理单元MCU通过LIN信号处理电路与上位机连接并通讯，CAN信号处理电路、开关电路分别与微处理单元MCU相连接，微处理单元MCU的输出端分别与频率发生电路、脉宽调制信号产生电路及显示模块相连接，微处理单元MCU的输入端分别与模拟信号采集电路、输入捕获电路及模数转换电路相连接。采用上述结构，本发明具有以下优点：1、安装方便；2、功能固定，把单片机的各个功能块按照特定的通信协议写成动态链接库。

Description

一种汽车仪表用多功能控制模块
技术领域
本发明涉及汽车仪表技术领域，特别涉及一种汽车仪表用多功能控制模块。
背景技术
随着目前电子技术的高速发展，汽车仪表电子技术也随之日新月异，多数的汽车仪表都由传统的机械式独立仪表发展为电子式组合仪表，即采用微控制器对各类传感器输入信号进行处理，然后直接控制步进电机和报警信号灯实现对驾驶状态信息的精确显示，且这类汽车仪表采用了目前汽车电子领域广泛运用的数字通讯和自诊断技术，使得该类汽车仪表与传统的汽车仪表相比具有以下诸多优点：传输数据准确可靠，传输数据量大，使用寿命长等。传统的汽车仪表指针是以十字线圈加屏蔽罩作为驱动器件，而现在已渐渐被步进电机取代，相对应的功能也是也来也多、越来也复杂。
正因为如此，对仪表的检测也越来越复杂，要求也越来越高。因为仪表的信号很多，目前市场上的板卡不可能做到多种信号均可以产生的电路板，电路板上的信号模块单一，因此要完整的检测仪表的功能则要购置许多板卡，价格昂贵，且采购周期较长，对于以后的维护、维修和管理也不方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种同时产生、处理多种信号，提高工作效率的汽车仪表用多功能控制模块。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种汽车仪表用多功能控制模块，包括微处理单元MCU、电源模块、模拟信号采集电路、频率发生电路、开关电路、模数转换电路、显示模块、脉宽调制信号产生电路、输入捕获电路、㈠N信号处理电路和CAN信号处理电路，所述的微处理单元MCU通过LIN信号处理电路与上位机连接并通讯，所述的CAN信号处理电路、开关电路分别与微处理单元MCU相连接，所述的微处理单元MCU的输出端分别与频率发生电路、脉宽调制信号产生电路及显示模块相连接，所述的微处理单元MCU的输入端分别与模拟信号采集电路、输入捕获电路及模数转换电路相连接；
所述的频率发生电路，用于将微处理单元MCU输出的频率电压上拉到电源输入电压值；
所述的脉宽调制信号产生电路，用于将微处理单元MCU输出的脉宽调制信号电压上拉到电源输入电压值；
所述的模数转换电路，用于通过电阻分压控制外部输入电压，并通过微处理单元MCU还原外部输入信号的电压；
所述的CAN信号处理电路，用于产生高速CAN信号和低速CAN信号。
所述的微处理单元MCU采用单片机，其型号为STM8。
所述的电源模块采用电源转换芯片及外围电路，该芯片型号为TLE4269。
所述的多功能控制模块集成在电路板上。
本发明采用上述结构，具有以下优点：1、该控制模块采用串口的方式与上位机(即计算机)进行通讯，不采用传统的金手指结构，从而尽可能少的避免与计算机的联系，从而使得安装十分方便，对于后期的维护也提供了方便，且计算机串口资源丰富，设备可靠稳定，技术成熟，对上位机的开发也提供了方便；2、选用STM8单片机位核心，当程序需要升级时，不需要复杂的专用烧写口，可以通过CAN线直接烧入。而且程序烧入后，功能就固定，这对以上位机软件开发来说也十分简单，可以把单片机的各个功能块按照特定的通信协议写成动态链接库，上位机软件开发只要调用此动态链接库即可，只需要很少的软件开发工作就可以实现开发板的全部功能，并且，也增加了代码的可移植性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；
图1为本发明的逻辑结构框图；
在图1中，1、模拟信号采集电路；2、频率发生电路；3、开关电路；4、模数转换电路；5、显示模块；6、脉宽调制信号产生电路；7、输入捕获电路；8、CAN信号处理电路；9、LIN信号处理电路；10、上位机。
具体实施方式
如图1所示一种汽车仪表用多功能控制模块，包括微处理单元MCU、电源模块、模拟信号采集电路1、频率发生电路2、开关电路3、模数转换电路4、显示模块5、脉宽调制信号产生电路6、输入捕获电路7、LIN信号处理电路9和CAN信号处理电路8，微处理单元MCU通过LIN信号处理电路9与上位机10连接并通讯，上位机为计算机。上位机通过串口通信协议实现与多功能控制模块进行通信，并且通过指令，在单片机软件和外部电子电路的配合下实现各种信号的产生、模数的转换、开关量的模拟、输入捕获和驱动显示屏显示的功能。LIN信号发生电路是利用单片机的通用异步收发器功能。利用单片机产生的LIN信号，通过三极管两级放大之后，通过芯片MAX232实现电平的转换，送至计算机，由上位机软件解析LIN信号，同时上位机软件可以发出LIN指令，通过MAX232实现电平转换之后送入单片机，使得单片机做出相应的动作。
CAN信号处理电路8、开关电路3分别与微处理单元MCU相连接，微处理单元MCU的输出端分别与频率发生电路2、脉宽调制信号产生电路6及显示模块5相连接，微处理单元MCU的输入端分别与模拟信号采集电路1、输入捕获电路7及模数转换电路4相连接。
频率发生电路2，用于利用MCU的单品机的定时器1功能，通过三极管和上拉电阻，将微处理单元MCU输出的频率电压上拉到电源输入电压值12V。该频率发生功能可以通过单片机软件有两种不同的实现方式。
脉宽调制信号产生电路6，用于利用MCU的单片机的定时器1功能，通过三极管和上拉电阻，将将微处理单元MCU输出的脉宽调制信号电压上拉到电源输入电压值12V。通过单片机的软件可以设置PWM的输出模式和对齐模式，也可设置PWM的生成方式，并且在频率口不够使用的情况下，此功能可以代替频率发生电路产生高灵敏度的频率。
开关电路是利用单片机的SPI功能，并且通过芯片BD8105FV实现3线控制24路独立的继电器，模拟开关的功能，并且高低电平任意选择。显示模块是利用单片机的普通I/O口功能，通过单片机的程序，可以驱动型号为12864KDLYY的点阵显示屏，实现人机交互。
模拟信号采集电路和输入捕获电路是利用单片机的额定时器2功能，通过上拉电阻把外部的模拟电压输入上拉至12V，然后通过电阻分压送至单片机引脚，单片机软件通过一定的换算，还原外部的输入信号的高低。
模数转换电路4，用于通过电阻分压控制外部输入电压在0-5V之间，通过单片机的模数采样端口对输入的电源进行采样，并通过微处理单元MCU还原外部输入信号的电压。即可实现稳定电压的模数转换又可以实现对PWM信号的占空比的检测。
CAN信号处理电路8，用于产生高速CAN信号和低速CAN信号。一种是标准高速CAN信号，一种是29bit的扩展帧低速CAN信号。标准高速CAN发生电路是以TJA1040CAN Transceiver为核心，内接中断电阻，通过单片机软件实现高达1Mbps的CAN信号发生功能。低速29bitCAN发生电路是以TJA1054CAN Transceiver为核心，内接中断电阻，通过单片机软件实现最高125KMbps的CAN信号发生功能。
微处理单元MCU采用单片机，其型号为STM8，其内核有6个内部寄存器，指令集支持80条基本语句和20中寻址模式，并且配有内部时钟，外部时钟最大可支持24M的频率。外围电子电路有电源电路和信号发生结合信号采集电路组成。
信号发生电路和信号采集电路由4路频率产生电路、8路PWM产生电路、4路模拟信号采集电路、4路模数转换电路、6路输入捕获电路、1路CAN电路、2路LIN信号电路、24路开关电路和1路显示屏显示电路。电源模块由TLE4269电源转换芯片实现，完成12V的电源输入，稳定的5V电源输出，以提供单片机的电源需求。电源模块采用电源转换芯片及外围电路，该芯片型号为TLE4269。多功能控制模块集成在电路板上。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种汽车仪表用多功能控制模块，其特征在于：包括微处理单元(MCU)、电源模块、模拟信号采集电路(1)、频率发生电路(2)、开关电路(3)、模数转换电路(4)、显示模块(5)、脉宽调制信号产生电路(6)、输入捕获电路(7)、LIN信号处理电路(9)和CAN信号处理电路(8)，所述的微处理单元(MCU)通过LIN信号处理电路(9)与上位机(10)连接并通讯，所述的CAN信号处理电路(8)、开关电路(3)分别与微处理单元(MCU)相连接，所述的微处理单元(MCU)的输出端分别与频率发生电路(2)、脉宽调制信号产生电路(6)及显示模块(5)相连接，所述的微处理单元(MCU)的输入端分别与模拟信号采集电路(1)、输入捕获电路(7)及模数转换电路(4)相连接；
所述的频率发生电路(2)，用于将微处理单元MCU输出的频率电压上拉到电源输入电压值；
所述的脉宽调制信号产生电路(6)，用于将微处理单元MCU输出的脉宽调制信号电压上拉到电源输入电压值；
所述的模数转换电路(4)，用于通过电阻分压控制外部输入电压，并通过微处理单元MCU还原外部输入信号的电压；
所述的CAN信号处理电路(8)，用于产生高速CAN信号和低速CAN信号。
2.根据权利要求1所述的一种汽车仪表用多功能控制模块，其特征在于：所述的微处理单元(MCU)采用单片机，其型号为STM8。
3.根据权利要求1所述的一种汽车仪表用多功能控制模块，其特征在于：所述的电源模块采用电源转换芯片及外围电路，该芯片型号为TLE4269。
4.根据权利要求1所述的一种汽车仪表用多功能控制模块，其特征在于：所述的多功能控制模块集成在电路板上。
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