CN108340781A - 一种汽车多功能数字组合仪表 - Google Patents

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张豪杰
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    • B60K35/00Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明涉及一种数字仪表电路,特别涉及一种汽车多功能数字组合仪表。其结构包括单片机,单片机分别电连接网关模块,电源模块,检测模块,驱动和背光模块,存储模块:所述的网关模块包括网关芯片,所述的网关芯片通过共模电感连接分列式匹配电阻;所述的驱动和背光模块包括LED驱动模块,背光模块,扬声器模块,TFT背光电路模块,TFT接口模块和LVDS模块;所述的存储模块包括EEPROM模块和FLASH模块,所述的EEPROM模块用于存储文字,所述的FLASH模块用于存储图片。本发明的一种汽车多功能数字组合仪表,其完全采用数字显示进行仪表表达,并且还兼具了网关的功能,将整车中不同网络区域的信号连接起来,使动力网络和车身网络进行实时通信。

Description

一种汽车多功能数字组合仪表
技术领域
本发明涉及一种数字仪表电路,特别涉及一种汽车多功能数字组合仪表。
背景技术
现有技术下,汽车仪表由各种仪表、指示器,特别是驾驶员用警示灯报警器等组成,为驾驶员提供所需的汽车运行参数信息。按汽车仪表的工作原理不同,可大致分为三代。第一代汽车仪表是机械机芯表;第二代汽车仪表称为电气式仪表;第三代为全数字汽车仪表,是一种网络化、智能化的仪表,其功能更加强大,显示内容更加丰富,线束链接更加简单。
现有汽车仪表多为第一、二代仪表,它可以通过步进电机来驱动基表指针,也可以利用LCD液晶屏直接显示图形或文字信息。
汽车仪表的功能就是获取需要的数据并采用合适的方式显示出来。
对于显示方式,主要有五种方式:
1、通过驱动步进电机带动指针转动;
2、通过点阵LCD显示屏显示图形或数字信息;
3、通过段式LCD屏或数码管显示;
4、通过LED灯的开关显示;
5、通过蜂鸣器的不同鸣音指示当前状态。
现有仪表的不足之处在于:指针显示的不精确性,以及与外界数据信息的交互性较差。
发明内容
为了解决现有技术的问题,本发明提供了一种汽车多功能数字组合仪表,其完全采用数字显示进行仪表表达,并且还兼具了网关的功能,将整车中不同网络区域的信号连接起来,使动力网络和车身网络进行实时通信。
本发明所采用的技术方案如下:
一种汽车多功能数字组合仪表,包括单片机,单片机分别电连接网关模块,电源模块,检测模块,驱动和背光模块,存储模块:
所述的网关模块包括网关芯片,所述的网关芯片通过共模电感连接分列式匹配电阻;
所述的驱动和背光模块包括LED驱动模块,背光模块,扬声器模块,TFT(TFT-ThinFilmTransistor-是薄膜晶体管的缩写)背光电路模块,TFT接口模块和LVDS(Lvds:Low-VoltageDifferential Signaling低电压差分信号)模块;
所述的存储模块包括EEPROM模块和FLASH模块,所述的EEPROM模块用于存储文字,所述的FLASH模块用于存储图片。
电源模块包括第一电源芯片,第二电源芯片,第三电源芯片,第四电源芯片,第五电源芯片和电源就绪模块电路,所述的第一电源芯片为直流降压电源把汽车电瓶12V电压经过电容滤波后降压成5V电压,分别给单片机,网关模块和存储模块供电;所述的第二电源芯片提供5V受控电源,分别给单片机,扬声器模块,电源就绪模块电路,驱动和背光模块,检测模块,报警灯驱动电路,水油和圆弧背光供电;所述的第三电源芯片将5VK电压转换成3.3V电压,分别给单片机,FLASH模块,TFT接口模块和LVDS模块供电;所述的第四电源芯片将5VK电压转换成1.8V电压,给单片机和DDR供电;所述的第五电源芯片将5VK电源通过转换至1.25Vk,给单片机内核供电。
检测模块包括高电平检测电路,低电平检测电路或AD检测电路;前两种是数字高低电平检测,AD检测电路是模拟量检测,通过检测到的电压值来计算信号阻值。
LED驱动模块采用扩展IO口的方式扩展驱动LED。
背光模块采用的是5V电压通过上拉电阻连接至LED正端,再通过负极PWM调光,仪表左右各五颗LED分开调光。
扬声器模块中,扬声器取电5V,通过磁珠给扬声器供电,扬声器左右各采用一个电源控制和频率控制的方式实现发声控制。
TFT接口模块中,左侧为液晶背光接口,右侧为TFT信号接口,有三路888的RGB信号。
第一电源芯片还有MCU_RESET功能,当第一电源芯片受到强烈干扰工作不稳定时,会自动将单片机的MCU_RESET脚拉低复位芯片以保护芯片。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
本发明的一种汽车多功能数字组合仪表,其完全采用数字显示进行仪表表达,不但取代了现有的指针显示的仪表盘,并且还兼具了网关的功能,将整车中不同网络区域的信号连接起来,使动力网络和车身网络进行实时通信。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的整体电路原理框图;
图2为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的网关模块电路原理图;
图3为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的电源模块中,第一电源芯片的电路原理图;
图4为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的电源模块中,第二电源芯片的电路原理图;
图5为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的电源模块中,第三电源芯片的电路原理图;
图6为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的电源模块中,第四电源芯片的电路原理图;
图7为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的电源模块中,第五电源芯片的电路原理图;
图8为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的电源模块中,电源就绪模块电路的电路原理图;
图9为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的电源模块中,检测模块的电路原理图;
图10为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的电源模块中,驱动和背光模块的LED驱动模块电路原理图;
图11为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的电源模块中,驱动和背光模块的背光模块电路原理图;
图12为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的电源模块中,驱动和背光模块的扬声器模块电路原理图;
图13为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的电源模块中,驱动和背光模块的TFT背光电路原理图;
图14为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的电源模块中,驱动和背光模块的TFT接口电路原理图。
图15为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的电源模块中,驱动和背光模块的LVDS模块电路原理图。
图16为本发明的一种汽车多功能数字组合仪表的电源模块中,存储模块的FLASH模块电路原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一:
一种汽车多功能数字组合仪表,包括单片机,单片机分别电连接网关模块,电源模块,检测模块,驱动和背光模块,存储模块:
所述的网关模块包括网关芯片,所述的网关芯片通过共模电感连接分列式匹配电阻;如附图2所示,本实施例的网关模块选用TJA1042型号的CAN芯片与外部进行通讯,该芯片有500K的波特率,它具有收发功能,通讯速度快而且传输信号稳定。按信号转换电路采用120欧姆分列式匹配电阻,外加TVS保护,信号经过共模电感以减低辐射,信号经TJA1042后与芯片通讯。
所述的驱动和背光模块包括LED驱动模块,背光模块,扬声器模块,TFT背光电路模块,TFT接口模块和LVDS模块;
所述的存储模块包括EEPROM模块和FLASH模块,所述的EEPROM模块用于存储文字,所述的FLASH模块用于存储图片。
电源模块包括第一电源芯片,第二电源芯片,第三电源芯片,第四电源芯片,第五电源芯片和电源就绪模块电路,所述的第一电源芯片为直流降压电源把汽车电瓶12V电压经过电容滤波后降压成5V电压,分别给单片机,网关模块和存储模块供电;所述的第二电源芯片提供5V受控电源,分别给单片机,扬声器模块,电源就绪模块电路,驱动和背光模块,检测模块,报警灯驱动电路,水油和圆弧背光供电;所述的第三电源芯片将5VK电压转换成3.3V电压,分别给单片机,FLASH模块,TFT接口模块和LVDS模块供电;所述的第四电源芯片将5VK电压转换成1.8V电压,给单片机和DDR供电;所述的第五电源芯片将5VK电源通过转换至1.25Vk,给单片机内核供电。
第一电源芯片如附图3所示,NVC4275为5V直流降压(LDO)电源,由汽车电瓶12V电压经过电容滤波后输入1脚,INPUT口,然后由5脚OUT口输出5V,2脚RO通过10K上拉到5V,并接入主芯片,此MCU_RESET功能为当4275电源受到强烈干扰工作不稳定时会自动将MCU_RESET拉低复位芯片以保护芯片,该5V芯片主要供电给需要仪表休眠后仍旧可以提供5V电源的芯片模块及电路。
第二电源芯片如附图4所示,第二电源芯片提供5V受控电源,分别给单片机,扬声器模块,电源就绪模块电路,驱动和背光模块,检测模块,报警灯驱动电路,水油和圆弧背光供电,其选用LMR14030电源为受控wake1信号唤醒式5V电源,该电源给予一些不需要持续供电的5V电路模块,可降低仪表休眠后的静态电流。
第三电源芯片如附图5所示,第三电源芯片选用LDO电源芯片SPX3940转换5VK电压,LDO电源芯片SPX3940将5VK电压转换成3.3V电压,分别给单片机,FLASH模块,TFT模块和LVDS模块供电。
第四电源芯片如附图6所示,第四电源芯片选用LDO电源芯片NCV1117,将5VK电压转换成1.8V电压,给单片机和DDR供电。
第五电源芯片如附图7所示,第五电源芯片选用DCDC电源芯片MPQ2143,将5VK电源通过转换至1.25Vk,给单片机内核供电。
电源就绪模块电路如附图8所示,受上电时序最慢的1.25VK电压控制,以1.25VK控制该电压的输入以保证PWRGD接收信号时电源就绪,芯片正常工作,PWRGD为POWERGOOD的缩写,意为电源就绪。
此电路为芯片所需的PWRGD电压,此电源由LMR14030输出的5VK提供,受上电时序最慢的1.25VK电压控制,以1.25VK控制该电压的输入以保证PWRGD接收信号时电源就绪,芯片正常工作。
本实施例的检测模块如附图9所示,此类模式检测电路有3种,分为高电平检测,低电平检测和AD检测。前两种是数字高低电平检测,AD检测是模拟量检测,通过检测到的电压值来计算信号阻值。
发电机对电瓶充放电,并带励磁电流,如图9,低电平的检测电路,增加约120ma的励磁电流。
如附图10所示,LED驱动模块由于芯片IO口资源有限,无法驱动所有LED,故用74HC595和ULN2003的组合方式扩展IO口,只需四个IO口即可扩展驱动多达50个LED。
如附图11所示,背光模块采用的是5V电压通过上拉电阻连接至LED正端,再通过负极PWM调光,仪表左右各五颗LED分开调光,让背光效果更好。
如附图12所示,扬声器取电5V,通过磁珠给扬声器供电,扬声器左右各采用一个电源控制和频率控制的方式实现发声控制。
如附图13所示,为TFT背光电路,TFT背光为三串LED,每串五颗,至少需要约16V的电压,车辆电瓶12V电压无法满足需采用升压,此次采用MPS的MPQ3387,该芯片将5VK电压升到15VK电压给TFT背光供电,输出电流通过负端六路控制端口控制,通过改变ISET端的电阻,来调节背光灯的亮度。
如附图14所示,TFT接口模块,左侧为液晶背光接口,右侧为TFT信号接口,有三路888的RGB信号。
如附图15所示,LVDS模块电路采用TI的方案,DS90UB926Q,LVDS信号进入仪表后通过转换输出RGB信号给单片机。
如附图16所示,为FLASH模块,采用两片式的S25FL256串联,每片容量16M,串口信号通过22欧姆的匹配电阻。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车多功能数字组合仪表,包括单片机,其特征在于,所述的单片机分别电连接网关模块,电源模块,检测模块,驱动和背光模块,存储模块:
所述的网关模块包括网关芯片,所述的网关芯片通过共模电感连接分列式匹配电阻;
所述的驱动和背光模块包括LED驱动模块,背光模块,扬声器模块,TFT背光电路模块,TFT接口模块和LVDS模块;
所述的存储模块包括EEPROM模块和FLASH模块,所述的EEPROM模块用于存储文字,所述的FLASH模块用于存储图片。
2.根据权利要求1所述的一种汽车多功能数字组合仪表,其特征在于,所述的电源模块包括第一电源芯片,第二电源芯片,第三电源芯片,第四电源芯片,第五电源芯片和电源就绪模块电路,所述的第一电源芯片为直流降压电源把汽车电瓶12V电压经过电容滤波后降压成5V电压,分别给单片机,网关模块和存储模块供电;所述的第二电源芯片提供5V受控电源,分别给单片机,扬声器模块,电源就绪模块电路,驱动和背光模块,检测模块,报警灯驱动电路,水油和圆弧背光供电;所述的第三电源芯片将5VK电压转换成3.3V电压,分别给单片机,FLASH模块,TFT接口模块和LVDS模块供电;所述的第四电源芯片将5VK电压转换成1.8V电压,给单片机和DDR供电;所述的第五电源芯片将5VK电源通过转换至1.25Vk,给单片机内核供电。
3.根据权利要求1所述的一种汽车多功能数字组合仪表,其特征在于,所述的检测模块包括高电平检测电路,低电平检测电路或AD检测电路;前两种是数字高低电平检测,AD检测电路是模拟量检测,通过检测到的电压值来计算信号阻值。
4.根据权利要求1所述的一种汽车多功能数字组合仪表,其特征在于,所述的LED驱动模块采用扩展IO口的方式扩展驱动LED。
5.根据权利要求1所述的一种汽车多功能数字组合仪表,其特征在于,所述的背光模块采用的是5V电压通过上拉电阻连接至LED正端,再通过负极PWM调光,仪表左右各五颗LED分开调光。
6.根据权利要求1所述的一种汽车多功能数字组合仪表,其特征在于,所述的扬声器模块中,扬声器取电5V,通过磁珠给扬声器供电,扬声器左右各采用一个电源控制和频率控制的方式实现发声控制。
7.根据权利要求1所述的一种汽车多功能数字组合仪表,其特征在于,所述的TFT接口模块中,左侧为液晶背光接口,右侧为TFT信号接口,有三路888的RGB信号。
8.根据权利要求2所述的一种汽车多功能数字组合仪表,其特征在于,所述的第一电源芯片还有MCU_RESET功能,当第一电源芯片受到强烈干扰工作不稳定时,会自动将单片机的MCU_RESET脚拉低复位芯片以保护芯片。
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