CN112379254A - 一种汽车组合开关档位的判断电路及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种汽车组合开关档位的判断电路及其方法，所述汽车组合开关档位的判断电路包括控制模块、与所述控制模块连接的第一采样电路、分别与所述控制模块和第一采样电路连接的第二采样电路、以及与所述第二采样电路连接的档位电阻。本发明可以实现组合开关档位的精确判断，对电压的波动,电阻元器件的波动能有效的容差。

Description

一种汽车组合开关档位的判断电路及其方法

技术领域

本发明属于汽车技术领域，尤其是涉及一种汽车组合开关档位的判断电路及其方法。

背景技术

在检测汽车组合开关的档位时,传统的有两种方法，一种是通过高低电平的变化来确定开关的档位,未按下时输入高电平到单片机,按下时输入低电平到单片机,这种方法在开关很多时占用比较多的单片机端口和连接的线束，且无法诊断接地，接电源的故障。另一种方法是通过AD采样的电压范围来区别不同的档位,在不同的电压范围时表示不同的档位,设计的电路是由电阻组成的分压电路，在一个电压范围(如0-1.5V)表示一个档位，在另一个电压范围(如2-3.5V)表示另一个档位，这种方法当电压发生波动时，其电压范围表示的档位可能会发生重叠，并且在大批量生产时，电阻元器件的精度偏差也可能会引起电压范围的重叠，从而产生档位误判。可见传统的汽车组合开关档位的判断方法存在误判以及容差性差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种一种汽车组合开关档位的判断电路，解决传统的汽车组合开关档位的判断方法存在误判以及容差性差的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明实施例提供了一种汽车组合开关档位的判断电路，所述汽车组合开关档位的判断电路包括控制模块、与所述控制模块连接的第一采样电路、分别与所述控制模块和第一采样电路连接的第二采样电路、以及与所述第二采样电路连接的档位电阻。

进一步地，所述的第一采样电路包括电阻R18、电阻R19、电阻R20、参考电压输出端以及分压电压输出端；

所述电阻R18、电阻R19、电阻R20串联连接；

所述电阻R18远离所述电阻R19的一端分别与所述参考电压输出端以及所述控制模块连接，所述电阻R20远离所述电阻R19的一端接地；

所述分压电压输出端连接在所述电阻R19和所述电阻R20之间。

进一步地，所述的第一采样电路还包括：三极管Q3、电阻R16、电阻R17以及三极管Q4；

所述三极管Q3的基极与所述控制模块连接，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极与所述电阻R16的一端连接；

所述电阻R16的另一端分别与所述电阻R17的一端以及三极管Q4的基极连接；

所述电阻R17的另一端分别与电源端以及所述三极管Q4的发射极连接；

所述三极管Q4的集电极分别与所述电阻R18以及所述参考电压输出端连接。

进一步地，所述的第二采样电路包括：电阻R52、电阻R53、电阻R54以及档位电压输出端；

所述电阻R53与电阻R54串联后与所述档位电阻并联，再与所述电阻R52串联；

所述档位电压输出端连接在所述电阻R53与所述电阻R54之间。

进一步地，所述组合开关档位的种类包括多种，每种组合开关档位至少包括一个档位，每个档位对应一个档位阻值。

本发明实施例还提供了一种汽车组合开关档位判断方法，所述方法用于上述实施例提供的汽车组合开关档位的判断电路，所述方法包括步骤：

通过所述第一采样电路确定参考电压；

根据不同档位对应的阻值、第二采样电路的电路关系以及所述参考电压基于预设的第一计算策略计算出每个不同档位对应的理论电压值；

将每个所述理论电压值与所述第一采样电路采样的实际电压值进行比较，并将最接近所述实际电压值的理论电压值对应的档位确定为当前档位。

进一步地，所述通过所述第一采样电路确定参考电压的步骤包括：

通过所述第一采样电路采样预设电压值；

根据所述预设电压值以及预设的第二计算策略计算出所述第一采样电路对应的分压电压值；

根据所述分压电压值以及所述第一采样电路的电路关系基于预设的第三计算策略计算得到所述参考电压。

进一步地，所述第一采样电路采用10位的AD转换方式，所述预设的第二计算策略为：V2＝V1*5000/1024＝V1*625/128，其中，所述V1为所述预设电压值，所述V2为分压电压值。

进一步地，所述预设的第三计算策略为V3＝V2*((R20+R19+R18)/R20)，其中，V3为所述参考电压。

进一步地，所述第一计算策略为V4＝(V3*R并/R总)*(R53/R串)，其中，所述V4为每个不同档位对应的理论电压值，所述V3为所述参考电压，所述R串＝R53+R54，所述R并＝R串*Rx/(R串+Rx)，R总＝R并+R52。

本发明的有益效果：由于控制模块通过所述第一采样电路确定参考电压；通过第二采样电路根据参考电压以及不同档位对应的阻值计算出不同档位对应的理论电压值。将每个所述理论电压值与所述第一采样电路采样的实际电压值进行比较，并将最接近所述实际电压值的理论电压值对应的档位确定为当前档位。进而可以实现档位的精确判断，对电压的波动,电阻元器件的波动能有效的容差。

可解决2个方面的问题：1、解决传统的汽车组合开关档位的判断方法存在误判的问题。2、解决传统的汽车组合开关档位的判断方法存在的容差性差的问题。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种汽车组合开关档位的判断电路的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的一种第一采样电路的电路图。

图3是本发明实施例提供的一种第二采样电路的电路图。

图4是本发明实施例提供的一种汽车组合开关档位判断方法的流程图。

图5是本发明实施例中步骤101提供的一种方法的流程图。

图中：1.控制模块、2.第一采样电路、3.第二采样电路、4.档位电阻。

具体实施方式

实施例1，如图1所示，图1是本发明实施例提供的一种汽车组合开关档位的判断电路的结构示意图，所述汽车组合开关档位的判断电路包括控制模块1、与所述控制模块1连接的第一采样电路2、分别与所述控制模块1和第一采样电路2连接的第二采样电路3以及与所述第二采样电路3连接的档位电阻4。

其中，上述控制模块1可以为单片机控制芯片。上述第一采样电路2可以称为第一AD采样电路或第一A/D转换电路，用于采用档位的档位电压。上述第二采样电路3可以称为第二AD采样电路或第二A/D采样电路，用于采样参考电压。

上述档位电阻4可以成为档位电阻Rx，上述档位电阻Rx对应一个档位阻值，不同的档位电阻Rx对应不同的档位，每个档位电阻Rx对应一个档位阻值，每个档位阻值也可以表示一个档位，每个档位阻值对应一个档位电压，每个档位电压也可以对应一个档位。当然了，档位电阻Rx、档位阻值以及档位电压均是一一对应的，同一组档位电阻Rx、档位阻值以及档位电压对应同一个档位。

上述组合开关档位的种类包括多种，每种组合开关档位至少包括一个档位，每个档位对应一个档位阻值。本发明实施例所说的组合开关主要是指汽车上的各种组合开关档位，当然，组合开关档位也可以是指其他具档位功能的开关档位。在本发明实施例中，主要以汽车上的组合开关档位为例进行说明。例如，组合开关档位的种类可以包括转向开关档位、灯光开关档位、前雨刮开关档位、后雨刮开关档位、雨刮灵敏度开关档位等组合开关档位。而每种开关档位均可以包括一个或多个档位。例如，转向开关档位包括左转向,右转向,Off(关)档位等3个档位；灯光开关档位包括：位置灯、近光灯、自动灯、闪光灯、远光灯等5个档位；前雨刮开关档位包括：高速、低速、间隙、Mist(雾)、off(关)等5个档位；后雨刮开关档位包括：间隙刮、持续刮等2个档位；雨刮灵敏度开关档位包括：低到高等多个档位。

且每个档位均对应一个档位阻值，比如，转向开关档位中的左转向、右转向、Off等档位，若按下左转向时输出220R，按下右转向时输出833R，开关未按下时输出420R,压片悬空时输出2.043K。利用不同的阻值就能确定对应键的状态(包含短路,断路故障)以及对应的档位，进而可以通过档位阻值就可以确定当前档位是哪个档位。当然了，灯光开关档位、前雨刮开关档位、后雨刮开关档位、雨刮灵敏度开关档位等组合开关档位均可以与转向开关档位相同的档位阻值一样，以不同的档位阻值表示同一组合开关档位中对应的不同档位。当然了，每个档位阻值均对应一个档位电压，每个档位电压也可以表示同一个组合开关档位中不同的档位。

具体的，控制模块1通过第一采样电路2确定参考电压，并通过第二采样电路3根据参考电压以及不同档位对应的档位阻值确定各个不同档位对应的理论电压值，同时通过第二采样电路3实时采集当前档位电阻Rx对应的实际电压值，进而将每个不同档位对应的理论电压值分别与实际采集的实际电压值进行比较，并可以将比较后的各个比较结果进行排序。将多个不同档位对应的理论电压值中，最接近实际电压值的理论电压值对应的档位确定为当前档位。

在本发明实施例中，控制模块1通过所述第一采样电路2确定参考电压；通过第二采样电路3根据参考电压以及不同档位对应的阻值计算出不同档位对应的理论电压值。将每个所述理论电压值与所述第一采样电路2采样的实际电压值进行比较，并将最接近所述实际电压值的理论电压值对应的档位确定为当前档位。进而可以实现档位的精确判断，对电压的波动,电阻元器件的波动能有效的容差。

实施例2，如图2所示，图2是本发明实施例提供的一种第一采样电路的电路图。所述的第一采样电路2包括电阻R18、电阻R19、电阻R20、参考电压输出端以及分压电压输出端。所述电阻R18、电阻R19、电阻R20串联连接。所述电阻R18远离所述电阻R19的一端分别与所述参考电压输出端以及所述控制模块1连接，所述电阻R20远离所述电阻R19的一端接地。所述分压电压输出端连接在所述电阻R19和所述电阻R20之间。

进一步的，所述的第一采样电路2还包括：所述的第一采样电路2还包括：三极管Q3、电阻R16、电阻R17以及三极管Q4。所述三极管Q3的基极与所述控制模块1连接，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极与所述电阻R16的一端连接。所述电阻R16的另一端分别与所述电阻R17的一端以及三极管Q4的基极连接。所述电阻R17的另一端分别与电源端VBAT-D以及所述三极管Q4的发射极连接。所述三极管Q4的集电极分别与所述电阻R18以及所述参考电压输出端连接。

更进一步的，所述的第一采样电路2还包括：电容C19以及电容C18。所述电容C19的一端设置在所述电阻R18与所述参考电压输出端之间的连接线上，所述电容C19另一端接地。所述电容C18的一端连接在所述电阻R19、电阻R20与分压输出端之间的连接线上，所述电容C18的另一端接地。

其中，电阻R18、电阻R19、电阻R20均是已知阻值的。上述分压输出端BAT-D-SW-AN-PAD1的电压可以用V2来表示。上述参考电压输出端BAT-D-SW的电压可以用V3来表示。上述第一采样电路2主要采用10位的AD转换方式。

具体的，在图2中，电阻R18、电阻R19、电阻R20串联，分压输出端BAT-D-SW-AN-PAD1的电压V2是由参考电压输出端BAT-D-SW的参考电压V3经过R20分压而来的,因此可以通过公式1：V3＝V2*((R20+R19+R18)/R20)计算得到参考电压输出端的参考电压V3。

当然了，由于第一采样电路2主要采用10位的AD转换方式，所以分压电压输出端BAT-D-SW-AN-PAD1的分压电压值V2可以通过第一采样电路2采样的预设电压值V1以及公式2：V2＝V1*5000/1024＝V1*625/128计算得到。其中，有预设电压值为第一采样电路2程序内部采样的值，且是已知的。

在本发明实施例中，可以通过第一采样电路2中的电阻R18、电阻R19、电阻R20以及自身采样的预设电压值V1以及第一采样电路2的电路关系计算得到参考电压输出端BAT-D-SW的参考电压V3。进而便于与第二采样电路3配合精准的判断出组合开关档位的当前档位。进而可以实现组合开关档位的精确判断，对电压的波动,电阻元器件的波动能有效的容差。

实施例3，如图3所示，图3是本发明实施例提供的一种第二采样电路的电路图。所述的第二采样电路3包括：电阻R52、电阻R53、电阻R54、档位电阻Rx以及档位电压输出端。所述电阻R53与电阻R54串联后与所述档位电阻Rx并联，再与所述电阻R52串联。所述档位电压输出端连接在所述电阻R53与所述电阻R54之间。

进一步的，所述的第二采样电路3还包括：电容C53以及电容C54，所述电容C53的一端连接在所述电阻R52和电阻R53之间的连接线上，所述电容C53的另一端接地。电容C40的一端连接在电阻R53、电阻R54和档位电压输出端之间的连接线上。

具体的，在图3中，根据电阻R52、电阻R53、电阻R54以及档位电阻Rx之间的连接关系，可以确定R串＝R53+R54，R并＝R串*RX/(R串+Rx)，R总＝R并+R52。因此通过参考电压V3，以及公式3：V4＝(V3*R并/R总)*(R53/R串)可以计算得到档位电压输出端VLIGHT_AN_IN_PAD10的理论电压值V4。例如，对于转向开关组(左转向,右转向,Off),按下左转向时输出220R,按下右转向时输出833R,开关未按下时输出420R,压片悬空时输出2.043K。

将Rx＝220,Rx＝420,Rx＝832,Rx＝2042分别代入公式3中，算出对应的档位电压V4,记为V4_220,V4_420,V4_832,V4_2042。

最后通过理论计算的档位电压输出端VLIGHT_AN_IN_PAD10的理论电压值V4(即V4_220,V4_420,V4_832,V4_2042)分别与第二采样电路3的程序内部档位电压输出端VLIGHT_AN_IN_PAD10的实际电压值V5进行比较，理论电压值V4(即V4_220,V4_420,V4_832,V4_2042)中与实际电压值V5最接近，理论电压值V4(即V4_220,V4_420,V4_832,V4_2042)中的那个理论电压值V4就是当前的档位。比如，V4_220与实际电压值V5最接近，则可以确定V4_220对应的档位阻值对应的档位则为当前档位。需要说明的是，第二采样电路3采样的实际电压值V5为当前档位对应的电压值。

在本发明实施例中，通过第一采样电路2确定的参考电压V3计算得到每个不同档位对应的理论电压值V4，并将每个理论电压值V4与第二采样电路3采样得到的实际电压值V5进行比较后，将最接近所述实际电压值V5的理论电压值V4对应的档位确定为当前档位。进而可以实现组合开关档位的精确判断，对电压的波动,电阻元器件的波动能有效的容差。

实施例4，如图4所示，图4是本发明实施例提供的一种汽车组合开关档位判断方法的流程图。所述方法用于上述实施例中所述的汽车组合开关档位的判断电路。该汽车组合开关档位判断方法包括以下步骤：

步骤101、通过所述第一采样电路确定参考电压。

具体的，如图5所示，图5是本发明实施例中步骤101提供的一种方法的流程图。步骤101包括以下步骤：

步骤201、通过所述第一采样电路采样预设电压值。

步骤202、根据所述预设电压值以及预设的第二计算策略计算出所述第一采样电路对应的分压电压值。

步骤203、根据所述分压电压值以及所述第一采样电路的电路关系基于预设的第三计算策略计算得到所述参考电压。

其中，所述第一采样电路采用10位的AD转换方式，所述预设的第二计算策略为：V2＝V1*5000/1024＝V1*625/128，其中，所述V1为所述预设电压值，所述V2为分压电压值。

所述预设的第三计算策略为V3＝V2*((R20+R19+R18)/R20)，其中，V3为所述参考电压。

步骤102、根据不同档位对应的阻值、第二采样电路的电路关系以及所述参考电压基于预设的第一计算策略计算出每个不同档位对应的理论电压值。

其中，所述第一计算策略为V4＝(V3*R并/R总)*(R53/R串)，其中，所述理论电压值V4为每个不同档位对应的理论的电压值，所述V3为所述参考电压，所述R串＝R53+R54，所述R并＝R串*Rx/(R串+Rx)，R总＝R并+R52。

步骤103、将每个所述理论电压值与所述第一采样电路采样的实际电压值进行比较，并将最接近所述实际电压值的理论电压值对应的档位确定为当前档位。

具体的，以图3中的第一采样电路为例进行说明，程序完成初始化后，通过程序内部第一采样电路采样的值V1(即预设电压值V1)算出分压电压输出端BAT-D-SW-AN-PAD1的分压电压值V2,计算过程如下：由于采用10位的AD转换，程序内部获取的值V1(即预设电压值V1)与分压电压值V2的电压有如下关系：

V2＝V1*5000/1024＝V1*625/128(式1)，预设电压值V1由第一采样电路的程序获取的AD值。通过此式算出分压电压值V2。

在图3中,电阻R18,电阻R19,电阻R20串联，分压电压输出端BAT-D-SW-AN-PAD1的分压电压值V2是由参考电压输出端BAT-D-SW的参考电压V3经过R20分压而来的,因此由公式1：V3＝V2*((R20+R19+R18)/R20)可以计算得到对应的参考电压V3。其中，电阻R20,电阻R19,电阻R18是已知阻值的。

以图2中的第二采样电路为例进行说明，在图2中，采样档位的电阻为档位电阻Rx，电阻R53与电阻R54串联，然后再与档位电阻Rx并联,最后再与电阻R52串联。而R串＝R53+R54，R并＝R串*RX/(R串+Rx)，R总＝R并+R52，因此通过参考电压V3来计算的档位电压输出端VLIGHT_AN_IN_PAD10的理论电压值V4＝(V3*R并/R总)*(R53/R串)。

对于转向开关组(左转向,右转向,Off),按下左转向时输出220R,按下右转向时输出833R,开关未按下时输出420R,压片悬空时输出2.043K。

将各档位对应的阻值Rx＝220，Rx＝420，Rx＝832，Rx＝2042分别代入公式3中，算出对应的档位电压值V4，记为V4_220，V4_420，V4_832，V4_2042。

通过理论计算的档位电压输出端VLIGHT_AN_IN_PAD10的理论电压值V4(即V4_220，V4_420，V4_832，V4_2042)与第二采样电路程序内部采样的档位电压输出端VLIGHT_AN_IN_PAD10的实际电压值V5分别进行比较，谁与实际电压值V5最接近，谁就是当前的档位。

在本发明实施例中，通过所述第一采样电路确定参考电压；根据不同档位对应的阻值、第二采样电路的电路关系以及所述参考电压基于预设的第一计算策略计算出每个不同档位对应的理论电压值；将每个所述理论电压值与所述第一采样电路采样的实际电压值进行比较，并将最接近所述实际电压值的理论电压值对应的档位确定为当前档位。本发明可以做到汽车组合开关档位的精确判断，其测量精度不受电压的波动的影响，对电阻精度的变化也能做到很好的容差。

Claims (10)

1.一种汽车组合开关档位的判断电路，其特征在于：所述汽车组合开关档位的判断电路包括控制模块、与所述控制模块连接的第一采样电路、分别与所述控制模块和第一采样电路连接的第二采样电路、以及与所述第二采样电路连接的档位电阻。

2.如权利要求1所述的汽车组合开关档位的判断电路，其特征在于：所述的第一采样电路包括电阻R18、电阻R19、电阻R20、参考电压输出端以及分压电压输出端；

所述电阻R18、电阻R19、电阻R20串联连接；

所述电阻R18远离所述电阻R19的一端分别与所述参考电压输出端以及所述控制模块连接，所述电阻R20远离所述电阻R19的一端接地；

所述分压电压输出端连接在所述电阻R19和所述电阻R20之间。

3.如权利要求2所述的汽车组合开关档位的判断电路，其特征在于：所述的第一采样电路还包括：三极管Q3、电阻R16、电阻R17以及三极管Q4；

所述三极管Q3的基极与所述控制模块连接，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极与所述电阻R16的一端连接；

所述电阻R16的另一端分别与所述电阻R17的一端以及三极管Q4的基极连接；

所述电阻R17的另一端分别与电源端以及所述三极管Q4的发射极连接；

所述三极管Q4的集电极分别与所述电阻R18以及所述参考电压输出端连接。

4.如权利要求2所述的汽车组合开关档位的判断电路，其特征在于：所述的第二采样电路包括：电阻R52、电阻R53、电阻R54以及档位电压输出端；

所述电阻R53与电阻R54串联后与所述档位电阻并联，再与所述电阻R52串联；

所述档位电压输出端连接在所述电阻R53与所述电阻R54之间。

5.如权利要求1所述的汽车组合开关档位判断电路，其特征在于：所述组合开关档位的种类包括多种，每种组合开关档位至少包括一个档位，每个档位对应一个档位阻值。

6.一种汽车组合开关档位判断方法，其特征在于：所述方法用于权利要求1-5中任一项所述的汽车组合开关档位的判断电路，所述方法包括步骤：

通过所述第一采样电路确定参考电压；

根据不同档位对应的阻值、第二采样电路的电路关系以及所述参考电压基于预设的第一计算策略计算出每个不同档位对应的理论电压值；

将每个所述理论电压值与所述第一采样电路采样的实际电压值进行比较，并将最接近所述实际电压值的理论电压值对应的档位确定为当前档位。

7.如权利要求6所述的汽车组合开关档位判断方法，其特征在于：所述通过所述第一采样电路确定参考电压的步骤包括：

通过所述第一采样电路采样预设电压值；

根据所述预设电压值以及预设的第二计算策略计算出所述第一采样电路对应的分压电压值；

根据所述分压电压值以及所述第一采样电路的电路关系基于预设的第三计算策略计算得到所述参考电压。

8.如权利要求7所述的汽车组合开关档位判断方法，其特征在于：所述第一采样电路采用10位的AD转换方式，所述预设的第二计算策略为：V2＝V1*5000/1024＝V1*625/128，其中，所述V1为所述预设电压值，所述V2为分压电压值。

9.如权利要求8所述的组合开关档位判断方法，其特征在于：

所述预设的第三计算策略为V3＝V2*((R20+R19+R18)/R20)，其中，V3为所述参考电压。

10.如权利要求9所述的汽车组合开关档位判断方法，其特征在于：

所述第一计算策略为V4＝(V3*R并/R总)*(R53/R串)，其中，所述V4为每个不同档位对应的理论电压值，所述V3为所述参考电压，所述R串＝R53+R54，所述R并＝R串*Rx/(R串+Rx)，R总＝R并+R52。

Images