CN112498109A - 基于xhy256的组合仪表 - Google Patents
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Abstract
基于XHY256的组合仪表，解决了现有采用单片机技术的仪表存在抗干扰能力和稳定性差的问题，属于汽车仪表设计领域。本发明包括测速模块、燃油采样模块、水温采集模块、雷达信号检测模块、报警模块、XHY256单片机、CAN总线模块、LIN总线模块、硬线输入模块、显示模块和电源模块；测速模块、燃油采样模块和水温采集模块均通过CAN总线模块连接XHY256单片机；雷达信号通过LIN总线模块连接XHY256单片机；报警模块获取发动机机油液位低的报警信号及手刹报警信号，通过硬线输入模块输入至XHY256单片机；XHY256单片机输出车速控制信号和转速控制信号给步进电机控制模块；XHY256单片机控制显示模块显示汽车的实时状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于XHY256的组合仪表，属于汽车仪表设计领域。
背景技术
综合国内汽车仪表发展的阶段大概分为四代，第一代：基于机械结构设计的机械式仪表。第二代：基于电磁感应原理，利用电磁感应控制仪表的显示。第三代，随着集成电路技术的飞速发展，可以利用分立元件进行模拟电路的设计，这时候，已经可以根据客户的需求进行电路设计。第四代：主要归功于数字电路的飞速发展，通过电路与或非关系就可以实现电路的逻辑关系，采用单片机技术的组合仪表可以很好地实现不同功能的仪表采用同一种控制软件，避免多次开发，但是现有采用单片机技术的仪表存在抗干扰能力和稳定性差的问题。
发明内容
针对现有采用单片机技术的仪表存在抗干扰能力和稳定性差的问题，本发明提供一种抗干扰能力强、稳定性高的基于XHY256的组合仪表。
本发明的一种基于XHY256的组合仪表，所述组合仪表包括测速模块、燃油采样模块、水温采集模块、雷达信号检测模块、报警模块、XHY256单片机、CAN总线模块、LIN总线模块、硬线输入模块、显示模块和电源模块；
CAN总线模块、LIN总线模块、硬线输入模块均与XHY256单片机连接；
测速模块，用于检测汽车车速和电机转速，并通过CAN总线模块输入至XHY256单片机；
燃油采样模块，用于检测燃油信号，并通过CAN总线模块输入至XHY256单片机；
水温采集模块，用于采集水温信号，并通过CAN总线模块输入至XHY256单片机；
雷达信号检测模块，用于检测雷达信号，并通过LIN总线模块输入至XHY256单片机；
报警模块，用于获取发动机机油液位低的报警信号及手刹报警信号，并通过硬线输入模块输入至XHY256单片机；
XHY256单片机与步进电机控制模块连接，XHY256单片机输出车速控制信号和转速控制信号给步进电机控制模块；
XHY256单片机与显示模块连接，显示模块用于显示汽车的实时状态；
电源模块与XHY256单片机连接，用于为XHY256单片机提供工作电源。
作为优选，所述组合仪表还包括按键输入模块；
XHY256单片机，控制显示模块显示多个界面菜单或者每个菜单下有多个子菜单；
所述按键模块，与XHY256单片机连接，用于在相应菜单界面内输入按键信号，该按键信号作为输入菜单切换指令输入至至XHY256单片机，进而控制显示模块中菜单界面的切换。
作为优选，所述组合仪表还包括按键输入模块；
所述XHY256单片机，还用于当按键信号持续时间达到设定阈值范围内，清除菜单界面中对应选项。
作为优选，组合仪表还包括串口通信模块；
所述串口通信模块与XHY256单片机连接，用于输入与XHY256单片机的程序代码。
作为优选，所述燃油采样模块，还用于对检测到的燃油信号进行滤波。
作为优选，所述组合仪表还包括LED指示灯；
LED指示灯，与XHY256单片机连接，用于提示报警。
作为优选，硬线输入模块，用于当发动机机油液位低的报警信号及手刹报警信号连续检测到的时间为500毫秒，将相应报警信号发送至XHY256单片机。
本发明的有益效果：本发明采用XHY256作为主控MCU，集成了CAN总线模块、LIN总线模块、硬线输入模块，提高了组合仪表的抗干扰能力和稳定性。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图2为本发明单片机的原理示意图；
图3为本发明燃油采样电路的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，本实施方式的一种基于XHY256的组合仪表，包括测速模块、燃油采样模块、雷达信号检测模块、报警模块、XHY256单片机、CAN总线模块、LIN总线模块、硬线输入模块、显示模块和电源模块；
CAN总线模块、LIN总线模块、硬线输入模块均与XHY256单片机连接；
测速模块，用于检测汽车车速和电机转速，并通过CAN总线模块输入至XHY256单片机；
燃油采样模块，用于检测燃油信号，并通过CAN总线模块输入至XHY256单片机；
雷达信号检测模块，用于检测雷达信号，并通过LIN总线模块输入至XHY256单片机；
报警模块，用于获取发动机机油液位低的报警信号及手刹报警信号，并通过硬线输入模块输入至XHY256单片机；
XHY256单片机与步进电机控制模块连接，XHY256单片机输出车速控制信号和转速控制信号给步进电机控制模块；
XHY256单片机与显示模块连接，显示模块用于显示汽车的实时状态；
电源模块与XHY256单片机连接，用于为XHY256单片机提供工作电源。
本实施方式的步进电机控制主要是使用磁场推动转子的转动，通过控制磁场的方向从而产生一个力矩，力矩的大小决定了转子的转动的速度，其宗旨就是控制PWM的频率和相位关系，同时调试时候，也需要考虑自家电机的本身的相关参数，例如频率太快可能造成电机的丢步，进而造成车速和转速的指示不准确，进而有可能招致客户的投诉。由于车速、转速信息是动态更新的，但是车速电机或者转速电机，从当前位置到达目标位置需要一定的时间，而且从当前值向目标值逼近的过程中遵循LOG函数曲线，所以就是，目标值和当前值相差很大时候，电机的运行速度比较快，当当前值与目标值相差比较小的时候，电机转动比较缓慢，当当前值与目标值相等的时候电机不动。
在编写控制电机运动的程序时，因为基于成本的考量，几乎每家仪表厂商提供的都是开环控制的步进电机，需要知道电机控制是开环控制，控制过程中不可避免的存在累计误差，需要采用技巧进行补偿，具体策略需要稳定可靠。
由于CAN报文接收随时随地都有可能发生的，本程序将CAN接收设置为中断接收，每个报文ID发送过来以后，都可以被实时的处理解析，从而单片机对接收到的数据进行处理，对车速、转速进行指示，对一些实时控制LED指示灯的报文，按照功能规格的策略进行点亮或者熄灭，声音报警和LCD显示报警也同样如此。
车速及转速信号：CAN总线模块传递过来的信息有车速指示信息，一般发送过来的数据有一定的放大倍数，计算时候需要进行相应缩小才能得到真实值，而且车速、转速信息的变化是体现在步进电机的指示上，步进电机的跟踪指示策略需要考虑周全。
水温信号是通过CAN报文直接发送过来的，但是不能直接进行显示，因为客户希望水温不要变化太快，所以需要一条上升下降的阻尼策略。
汽车的燃油输出信号都为电阻信号，需要模拟电路对其进行采样计算，这其中需要硬件和软件的密切配合才能得到燃油的真实值，同时还有燃油消耗率进行续航里程的显示。由燃油采样模块的主要作用是采集燃油信息，燃油采样设计的好坏，直接影响着燃油采样的准确性，本仪表经过多年的经验总结，电路如图3所示。
硬线输入模块：发动机机油液位低、手刹报警等信息是通过硬件输入进行输入的，经过滤波后交给单片机进行处理。一般都要求汽车仪表需要对其进行软件滤波，一般硬线滤波的可靠时间为500毫秒，就是必须连续500毫秒检测到报警才算报警。
本实施方式根据具体实际需要，将电路划分为模拟电路电子设计和数字电路电子两大块，由于汽车对元器件的安全等级要求比较高，对仪表供电电源芯片的可靠性要求比较严格。一般情况30电的供电电压为+12V，但是汽车在工作过程中可能会偏高或者偏低，而且需要考虑低温和高温情况都需要进行正常工作，如果只是进行简单的稳压处理肯定是达不到要求的，尤其是数字电子电路的电源要更为可靠，抗干扰性能要更好，使用可靠地LDO进行电压转换，MCU供电电压+5伏特电压，能够满足整个系统的功率要求，简单易用，几乎是数字电路的供电首选方案。
单片机作为仪表的神经中枢，需要进行按键菜单处理，需要液晶显示屏显示报警信息和正常行车信息，还需要进行车速和转速指示的标定，根据最终系统的要求和现实的考虑，选用飞XHY256单片机。
通过XHY256单片机的编写驱动程序控制，TFT显示行车信息和报警信息以及里程信息、平均油耗信息、瞬时油耗信息等等，而且根据实际，进行实时动态更新，更新数据过程中不能有花屏现象，而且数据的更新要符合大众的理解。
显示模块的段码屏显示采用专用的芯片进行控制，它的工作电压为2.4伏特到5.5伏特，晶振输入32768Hz，可以通过命令字控制其工作方式，可以设置驱动频率，可以进行驱动的读出和写入操作。显示模块使用LCD实时显示车辆的状态信息以及里程信息等等。
LIN总线模块使用单片机的串口模拟LIN总线，将雷达发送出来的信息交给单片机进行处理，从而进行雷达发出的信息进行实时显示，可以使得客户在倒车过程中得到雷达的反馈信息。由于硬件是使用异步通信串口实现的LIN总线的通信协议，软件上设置波特率为9600，程序中串口接收也配置成中断接收，可以动态实时的接收雷达传送过来的数据信息。
本实施方式的组合仪表还包括按键输入模块；
XHY256单片机，控制显示模块显示多个界面菜单或者每个菜单下有多个子菜单；
所述按键模块，与XHY256单片机连接，用于在相应菜单界面内输入按键信号，该按键信号作为输入菜单切换指令输入至至XHY256单片机，进而控制显示模块中菜单界面的切换。
组合仪表还包括按键输入模块；
所述XHY256单片机，还用于当按键信号持续时间达到设定阈值范围内，清除菜单界面中对应选项。
用户可以通过按键进行菜单的选择查看，可以在各个TFT显示界面间切换显示。
本实施方式的组合仪表还包括串口通信模块；
所述串口通信模块与XHY256单片机连接，用于输入与XHY256单片机的程序代码。
本实施方式的所述燃油采样模块，还用于对检测到的燃油信号进行滤波。
由于燃油信息是通过电阻的阻值体现的，然后，在行车过程中，燃油传感器输出的阻值信息可能是动态变化的，并且波动很大，为了应对此情况，需要软件程序中加入滤波处理程序，保证燃油传感器输出的阻值线性均匀变化，符合实际。
本实施方式的所述组合仪表还包括LED指示灯；
LED指示灯，与XHY256单片机连接，用于提示报警。
作为优选，硬线输入模块，用于当发动机机油液位低的报警信号及手刹报警信号连续检测到的时间为500毫秒，将相应报警信号发送至XHY256单片机。
软件设计：与本仪表的硬件系统相对应，软件也为分为燃油采样模块程序设计、CAN模块程序设计、硬线输入模块程序设计、LIN模块程序设计、按键处理模块程序设计，电机控制模块程序设计。
目前单片机的主流的编程语言主要是汇编、C和C++语言，考虑到实际情况，目前采用以C语言为主，汇编语言为辅的编程方式。因为本款单片机对C++语言支持不是很好，然而C语言也有独特的优势，但是汇编语言的效率最高，所以才做出这样的抉择。
主程序首先上电初始化系统各个模块的参数信息，例如CAN模块的波特率，LIN总线的波特率，系统的工作时钟以及一些全局变量的初始化。
接下来就是完成系统的自检，自检完成后，立刻实时的指示实际信息；
仪表上有多个界面菜单时候或者每个菜单下有多个子菜单时候，这时候就需要使用按键进行菜单切换，而且在某些特定的界面长按按键可以清除一些数据信息，比如在平均油耗界面长按按键可以清空平均油耗显示，使得平均油耗可以重新计算。
系统调试分为硬件系统调试和软件系统调试。
系统安装与调试：硬件调试：首先检查焊接是否存在虚焊、漏焊情况，检查电源是否存在短路现象，如果没有存在短路现象，查看各个电压幅值是否正常。
软件调试：调试工具使用的是CW5.1，通过将单片机连接上下载器，下载器通过USB口和电脑相连接，将程序编译后的S19文件烧写至单片机系统。
在硬件检查完毕后，通过程序控制硬件，看硬件的输出是否符合控制逻辑，如果不符合，需要判断是硬件的原因还是软件的原因。系统性能测试：通过使用kavazer测试工具，在电脑上安装kavazer应用软件，通过这个软件向仪表发送CAN报文信息，看车速和转速显示是否正常以及里程累计信息是否正常，通过报文控制LED指示灯的点亮和熄灭逻辑，使用电阻箱测试燃油显示是否正确，发送CAN报文控制水温显示，查看水温显示是否正确。
后期跑车路试：在对仪表测试完毕后，针对测试问题进行解决，把测试出来的问题一一解决后需要进行重复测试，如果没有发现问题，发表给车厂，将仪表装车进行实车测试
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (7)
1.基于XHY256的组合仪表，其特征在于，所述组合仪表包括测速模块、燃油采样模块、水温采集模块、雷达信号检测模块、报警模块、XHY256单片机、CAN总线模块、LIN总线模块、硬线输入模块、显示模块和电源模块；
CAN总线模块、LIN总线模块、硬线输入模块均与XHY256单片机连接；
测速模块，用于检测汽车车速和电机转速，并通过CAN总线模块输入至XHY256单片机；
燃油采样模块，用于检测燃油信号，并通过CAN总线模块输入至XHY256单片机；
水温采集模块，用于采集水温信号，并通过CAN总线模块输入至XHY256单片机；
雷达信号检测模块，用于检测雷达信号，并通过LIN总线模块输入至XHY256单片机；
报警模块，用于获取发动机机油液位低的报警信号及手刹报警信号，并通过硬线输入模块输入至XHY256单片机；
XHY256单片机与步进电机控制模块连接，XHY256单片机输出车速控制信号和转速控制信号给步进电机控制模块；
XHY256单片机与显示模块连接，显示模块用于显示汽车的实时状态；
电源模块与XHY256单片机连接，用于为XHY256单片机提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的基于XHY256的组合仪表，其特征在于，所述组合仪表还包括按键输入模块；
XHY256单片机，控制显示模块显示多个界面菜单或者每个菜单下有多个子菜单；
所述按键模块，与XHY256单片机连接，用于在相应菜单界面内输入按键信号，该按键信号作为输入菜单切换指令输入至至XHY256单片机，进而控制显示模块中菜单界面的切换。
3.根据权利要求2所述的基于XHY256的组合仪表，其特征在于，所述组合仪表还包括按键输入模块；
所述XHY256单片机，还用于当按键信号持续时间达到设定阈值范围内，清除菜单界面中对应选项。
4.根据权利要求1所述的基于XHY256的组合仪表，其特征在于，所述组合仪表还包括串口通信模块；
所述串口通信模块与XHY256单片机连接，用于输入与XHY256单片机的程序代码。
5.根据权利要求1所述的基于XHY256的组合仪表，其特征在于，所述燃油采样模块，还用于对检测到的燃油信号进行滤波。
6.根据权利要求1所述的基于XHY256的组合仪表，其特征在于，所述组合仪表还包括LED指示灯；
LED指示灯，与XHY256单片机连接，用于提示报警。
7.根据权利要求1所述的基于XHY256的组合仪表，其特征在于，所述硬线输入模块，用于当发动机机油液位低的报警信号及手刹报警信号连续检测到的时间为500毫秒，将相应报警信号发送至XHY256单片机。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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