CN1178908A - 一种车速数字显示与指针模拟计速同步的车速里程表 - Google Patents

Abstract

本发明一种车速数字显示与指针模拟计速同步的车速里程表,属于车速仪表装置。该装置包括传统车速表部件、光电传感装置、单片机及电路。光电传感装置加改装于机械传动磁感应式车速表上,将指针指示在车速刻度盘上的车速数值以光信号及光电传感方式转换为车速脉冲信号,经放大、整形、运算电路处理为数字信号,包括里程数字信号,一并在数码管或液晶显示器上显示出来,实现一种集计量、显示、传动功能为一体的多功能型车速里程表。

Description

一种车速数字显示与指针模拟计速同步的车速里程表

本发明一种车速数字显示与指针模拟计速同步的车速里程表，属于车速仪表装置。主要用于汽车，包括其他机动车辆等交通运载工具。

传统的机械传动磁感应式车速里程表，是根据磁藕合原理，将发动机转速通过软轴传输方式，以指针指示刻在车速刻度盘上的车速数码表示车速；同时，又利用一定传动比的机械计数器记录汽车行驶里程。自汽车发明以来，该传统指针式车速里程表普遍为国内外汽车界采纳应用，成为汽车行驶速度及里程的主要计量手段。

从八十年代初，一种数字显示车速的电子速度计量技术及装置，开始在一些型号的高级轿车中出现，以适应汽车仪表系统电子化自动化的发展趋势。但该技术至今无法普及替代指针式车速表，原因在于行车时驾驶员对车速数显的视察和感知不如指针式车速表方便容易，传统的指针式车速里程表另占有巨大市场优势，并为驾驶员及汽车制造厂商喜见乐用。在这种情况下，若以传统的指针式计量方法结合先进的电子技术发展一种数字显示与指针指示组合的多功能型车速里程表，进一步开发汽车新技术、新产品，应是本技术领域的一大需求和进步。

目前，在车速里程表上实现电子数字显示与指针同步计量的组合方案，现技术中，除汽车加、减速时存在数字显示滞后外，指针指示与数字显示之间的同步问题，更难以解决好。近由美国专利5487·303号及中国专利93107614·5号公开了的“一种可输出实时速度脉冲信号的车速计量器”采用光敏管加装于车速刻度盘及发光管加装于速度指针上获得的车速脉冲信号，其技术虽可以与外接电路取得实时速度并与指针计速同步，但按标准设计要求在驾驶员最佳视角范围的10-12公分直径表盘上难以安下适应高速车计速用的大量光敏管。还有，利用游丝作为导线在工艺实施上的困难等等，都存在一系列问题。

本发明正是以上述提出目的和存在技术难题一并解决实现的一种车速数字显示与指针模拟计速同步的新型车速里程表。

发明是这样实现的：本发明采用探头式光传感器及随动光反射盘、环加改装于机械传动磁感应式车速里程表上，利用在随动光反射盘上装贴光反射条或打孔；或者，在随动光反射环上装贴光反射条或打孔方法，将指针指示在车速刻度盘上反映的车速值以光信号反射传感方式转换为车速脉冲信号，经放大、整形、运算电路识别处理为与车速刻度盘车速值相对应的数字量电信号，在数码管或液晶显示器上与指针指示的车速值同步显示出来。

以上述方法实现的本发明装置，将在工艺和效果上体现如下特点和功能：(1)真正从整体结构及部件装置上实现汽车速度电子数字显示与指针同步计速，包括可实现里程数字化的新技术。(2)以光反射或光透射方法替代“一种可输出实时速度脉冲信号的车速计量器”需采用大量光敏管采集车速脉冲信号的复杂工艺，大幅度降低装置成本。(3)以光传感探头作为汽车车速脉冲信号检测装置，为单片机车速运算电路提供准确可靠的车速脉冲计数信号。(4)无须利用游丝作为导线，保证游丝阻尼功能及计量精度。(5)可充分利用单片机接口扩容技术，开发一种集计量、显示、传感功能为一体的多功能型车速里程表。

下面结合附图，以本发明上述提出方法，详细说明发明具体细节。

图1为本发明第一实施例(光盘光反射法)结构及原理分析图，其中，图1·6(a)为光反射盘；A0-A120为盘中光反射条；图1·7(a)为由反射型光传感器组成的光传感探头。余图1中各部分与现机械传动磁感应式车速表同。

图2为本发明第二实施例(光盘光透射法)结构简图，其中，图2·6(b)为光透射盘；A0-A120为盘中导光孔；图2·7(b)为由感应型光传感器组成的光传感探头。余图1中各部分与现机械传动磁感应式车速表同。

图3为本发明第三、四实施例(光环光反射法及光环光透射法)结构示意图，其中，图3·6(c)为光反射环；A0-A120为环中光反射条；图3·7(c)为由反射型光传感器组成的光传感探头；图3·6(D)为光透射环；A0-A120为环中导光孔；图3·7(D)为感应型光传感器组成的光传感探头。余图3中各部分与现机械传动磁感应式车速表同。

图4为本发明第一、二、三、四实施例共用电路原理图，其中，图4·1为光电车速脉冲传感电路；图4·2为单片机车速运算电路；图4·3为车速数字显示电路。

在传统的机械传动磁感应式车速里程表中，包括了车速表及里程表两部分。

为清楚说明本发明原理及具体细节，有必要以本发明图1中的永久磁铁1、铝罩2、磁屏3、游丝4、指针轴5、车速刻度盘8、速度指针9、速度软轴10组成的原机械传动磁感应式车速里程表工作原理作简单介绍(里程表部分因本发明里程计数可由数字运算电路实现，故其蜗轮蜗杆机构及计数轮组成部分附图中不画出)。

在图1中，当汽车静止时，速度指针9归位于车速刻度盘8的0Km/h车速数码上，表示汽车处于零速度状态；当汽车行驶时，与汽车变速箱输出轴蜗轮付联在一起的速度软轴10带动永久磁铁1旋转，(变速箱输出轴及蜗轮付为汽车速度系统中现部件，图1略)永久磁铁的磁力线在铝罩2上产生了磁场，使铝罩随永久磁铁旋转方向转动，在游丝4阻尼作用下，铝罩经指针轴5带动速度指针9顺时针方向转过一个与速度软轴10转速高低成比例的角度。车速越高，永久磁铁1旋转越快，因而图1中速度指针9指示在车速刻度盘8上标定的车速数码越大，表示车速越高。传统的机械传动磁感应式车速里程表，就是用旋转的永久磁铁磁场与磁屏内铝罩磁场相互作用产生转矩原理而设计制造出本世纪流行的指针式车速里程表。

根据上述传统的机械传动磁感应式车速里程表工作原理，若将速度指针及车速刻度盘安装位置互换，即原先随车速变化偏转的速度指针设定为不动的指针标定指示在原车速刻度盘的0km/h车速数码上，而原先固定不动的车速刻度盘设定为安装在转动的指针轴轴身上，也相应标定归零。这样，当汽车行驶时，随指针轴同步转动的“活动车速刻度盘”，与“固定指针”的相对位置变化，也即“固定指针”指示在“活动车速刻度盘”上的车速数码，与原速度指针指示在车速刻度盘上的车速数码对应相同，其计速效果也相同。本发明正是在所述设定模式及概念构思基础上，设计了一种集计量、显示、传感功能为一体的一种车速数字显示与指针模拟计速同步的车速里程表。

以下，从图1开始，阐述本发明第一实施例的具体细节。

首先，在本发明图1中，图1示出了汽车处于静止状态时各部件所处位置及关系，其中光反射盘6(a)加装于指针轴5上；光传感探头7(a)装设于车速刻度盘8盘下，都与速度指针9标定归零。在光反射盘盘面，按逆时针方向，从标0位置起及后以每十公里一刻度标定车速值的车速数码，与车速刻度盘顺时针方向标示的用于反映车速值的车速数码对应相同；光反射盘上安有A0-A120一道道光反射条，光反射条的安装，除标0位置以独立一个速度单位安上一道光反射条外，余光反射条以盘面每一刻度十等分至1km/h为最小速度单位装设。(详见图1箭头所指的光反射盘6(a)放大明细图)。又图1·7a中，VA-VA’、VB-VB’、VC-VC’三只反射型光传感器组成的光传感探头按图1所示位置倒置安装在车速刻度盘盘下，以便将VA-VA′、VB-VB′、VC-VC’光传感器发出的光信号从光反射盘盘面装设的光反射条反射回来。

根据本发明图1各零部件所示相关位置及所述特征，显而易见，当汽车行驶时，图1中随指针轴同步转动的光反射盘6(a)相对于光传感探头7(a)之间位置变化与速度指针9指示在车速刻度盘8上的位置变化相同，其偏转角度大小也相同。这就是说，在汽车行驶过程中，从光反射盘反射出的光信号，经光传感探头转换产生的车速脉冲信号所反映的车速值，与速度指针同一时刻所指示的车速值相同。

为更清楚地阐明上述关系，继续以图1所示阐述车速脉冲信号产生及检测过程。

图1·7(a)中，VA-VA’、VB-VB’、VC-VC’为三只反射型光传感器组成的光传感探头；A0、B1、C2、A3、B4、C5、A6、…B118、C119、A120为装贴于光反射盘上之一道道光反射条。光反射条以A_n*3：B_n*3+1：C_n*3+2模式在光反射盘6(a)中采用等角不等距阵列对位安装(n为光反射条从0、1、2……120下标数)，其中，第一道光反射条A0对应于车速刻度盘中表示0km/h的车速数码；第二道光反射条B1对应于车速刻度盘中表示1km/h的车速数码(该车速数码为指针偏转模拟计速位置，刻度盘上未细分标示，为表述需要，以下均以车速数码述)；第三道光反射条C2对应于车速刻度盘中表示2km/h的车速数码；……余以此类推，至A120光反射条对应于车速刻度盘中表示120km/h的车速数码。

根据上述本发明设计，当汽车点火未起动行驶时，电源接通光传感探头7(a)，光传感探头中的VA-VA’光传感器发出的光信号正好照射在光反射盘6(a)第一道代表0km/h的A0光反射条上，A0光反射条将VA-VA’发出的光信号反射回来，由VA-VA’输出代表0km/h的车速脉冲信号；当汽车起步行驶时，光反射盘随速度指针顺时针方向偏转，图1中A0光反射条偏离VA-VA’光传感器，VA-VA’输出信号中止，由B1光反射条进入与VB-VB’光传感器的光照射面上，将VB-VB′发出的光信号反射回来，由VB-VB′输出代表1km/h的加速脉冲信号；当车速使C2光反射条进入与VC-VC’的光照射面上时，再从VC-VC’输出代表2km/h的加速脉冲信号，在此之前，VB-VB’输出信号也随之中止。设汽车从0km/h起步持续增速至速度指针指示在车速刻度盘上的某一车速值时，按上述模式及设计，光传感探头将依次从VA-VA’→VB-VB’→VC-VC’周而复始，持续不断输出一个个与速度指针指示的反映在车速刻度盘上的车速值相同的加速脉冲信号，输入图5单片机处理电路，由单片机进行加法运算，计算出与指针指示的车速值相同的车速数值。但汽车在行驶过程中是不断作变速运动的，单一的脉冲累加计数无法反映汽车在行驶过程中的实际速度，为此，以本发明设计，通过车辆减速时光反射盘随速度指针下降逆转，由光传感探头从VC-VC’→VB-VB’→VA-VA′方向输出信号方式，为图4单片机内部的加减车速脉冲计数提供可识别的信号依据。

下面以车辆减速为例，说明汽车在减速过程中，减速脉冲信号的检测及产生。

设以车速增至120km/h为例说明：当汽车速度从120km/h下降至119km/h时，速度指针将从车速刻度盘上指示的120km/h车速数码上逆时针下降至车速为119km/h的车速数码上，在这种情况下，原与光传感器VA-VA’对应的A120光反射条也相应随光反射盘逆时针方向偏离VA-VA’光传感器，而由C119光反射条进入与VC-VC’光传感器上下对应的光照射面上，因而VA-VA’输出的代表120km/h的原加速脉冲信号中止，随之由VC-VC’输出一个减速脉冲信号，输入图4单片机作减一运算，计算出与速度指针所指示的车速值相同的车速脉冲数；当汽车车速从119km/h继续下降一个1km/h速度单位时，VC-VC’输出信号中止，光反射条B118随光反射盘6(a)的继续逆时针方向回转，进入VB-VB’光传感器的光照射面上，又输出一个减速脉冲信号，输入图4单片机继续作减一运算；当车速继续下降至车速为117km/h时，光传感器VA-VA’再输出一个减速脉冲信号，输入单片机作减一运算。上述车速递减运算模式，在车速持续下降情况下，与光反射盘中A_n*3：B_n*3+1：C_n*3+2光反射条陈列相对应之VA-VA’、VB-VB’、VC-VC’光传感器一直按反方向方式输出减速脉冲信号至汽车停止减速或改变为增速时为止，因而，当汽车在不断增速或减速的运动过程中，无论汽车处于何种速度状态，由VA-VA’、VB-VB’、VC-VC’光传感器输出的车速脉冲个数，都可以通过上述光传感探头7(a)的正反信号输入，在单片机中作为增速或减速识别信号，进行实时速度运算，并在单片机外围电路配合下，由数码管或液晶显示器显示出来。具体细节，由以下图4电路原理图进一步说明。

图4为本发明电路原理图，其中：

图4.1为光电车速脉冲传感电路；

图4.2为单片机车速运算电路；

图4.3为车速数字显示电路；

图4.1中，VA′、VB’、VC’为光电车速脉冲传感电路中的光传感器，也即图1中光传感探头内部的受光元件。

当汽车点火发动时，图4.1中的VCC电源通过电阻R4的限流作用，向探头内部发光元件VA、VB、VC提供电流，使VA、VB、VC发出一定强度的光线；而受光元件VA′、VB′、VC′与各自的匹配电阻R1 R2 R3组成了电压型光开关。当图4.1中某个发光元件VA或VB或VC发出的光线被光阵列中相对应的光反射条反射到各自的受光元件时，其中接受到反射光的受光元件处于导通状态；未接受到反射光的受光元件则处于截止状态，被导通的受光元件使电源VCC施加到与其匹配的电阻R1 R2 R3相接的e1 e2e3点上，形成符合TTL逻辑“1”电平的电压信号；而处于截止状态的受光元件，将电源VCC与e1 e2 e3端隔开，被电源地线通过电阻R1 R2 R3拉低成TTL逻辑“0”电平的电压信号；将上述VA′、VB′、VC′输出的反映车速脉冲变化的“0”或“1”逻辑电平信号分别通过P1.0、P1.1、P1.2三根信号输入线输入图4.2单片机8748P1口上，并以输入P1口的不同电平逻辑值进行加减运算，即可随时计算出车辆所在时刻的速度。

由于汽车起步时，车速都从速度指针所指示的0km/h车速数码处开始，故当汽车点火车速为0km/h时，根据本发明设计及图1所述，光传感器VA-VA′发出的光信号被光反射条A0反射到其受光元件VA′上，图4.1中的VA′处于导通状态，而此时另外两只光传感器VB-VB′、VC-VC′与B1、C2光反射条相对位置尚处于偏离状态，VB、VC发出的光信号未被B1、C2光反射条反射回来，受光元件VB′、VC′处于无光照射的截止状态。处于光照射导通状态的VA′在图4.1光电车速脉冲传感电路中被处理为“1”逻辑电平；而处于截止状态的VB′、VC′在图4.1光电车速脉冲传感电路中均被处理为“0”逻辑电平输入图4.2单片机8748P1口，形成图4.2单片机8748P1口上的P1.0、P1.1、P1.2三根信号线逻辑值为P1.0＝“1”，P1.1＝“0”，P1.2＝“0”，因而单片机得出一个车速为0的数值，并将数值存入单片机内部车速值存储单元中。

当汽车起步，车速增加到1km/h时，光反射盘随速度指针的顺时针方向向上偏转，A0光反射条偏离VA-VA′光传感器，光反射盘中的B1光反射条进入VB-VB′光传感器光照射位置，而此时C2光反射条尚未进入VC-VC′光传感器光照射位置，因而，VB-VB′光传感器中的受光元件VB′从0km/h时的截止状态改变为导通状态，VA-VA′光传感器由汽车点火时的导通状态改变为截止状态，而VC-VC′光传感器尚未接收到光反射信号，仍处于截止状态，图4.2中8748P 1口输入的逻辑值为P1.0＝“0”，P1.1＝“1”，P1.2＝“0”，单片机遂将车速值存储区内的数值0加1，得出新的数值1，再存入车速值存储区内。

当汽车速度增加到2km/h时，光反射盘随速度指针继续顺时针方面向上偏转，形成A0，B1光反射条偏离VA-VA′、VB-VB′光传感器光照射位置，而C2光反射条进入VC-VC′光传感器光照射位置。故图4.1中的VA′继续处于截止状态，VB′也处于截止状态，而VC′则为导通状态。图4.2单片机8748P1口输入的逻辑值为P1.0＝“0”，P1.1＝“0”，P1.2＝“1”，单片机随之将车速值存储区内的数值继续加1为2，再存入原车速值存储区内。至此，光传感器VA-VA′、VB-VB′、VC-VC′完成了对光反射盘中光阵列A0、B1、C2列的检测扫描过程。

当汽车速度再增加到3km/h时，光反射盘又随速度指针转过了一个代表车速增加了1km/h的速度单位，处于该速度单位的A3光反射条进入VA-VA′光传感器光照射位置，此时光阵列中的B4、C5光反射条尚处于未进入VB-VB′、VC-VC′光传感器光照射位置。根据本发明图1原理及所述，图4.2单片机从P1口上的信号输入，又重复了P1.0＝“1”，P1.1＝“0”，P1.2＝“0”逻辑值。单片机继续将车速值存储区原存储的数值加1而成为与速度指针指示在车速刻度盘上的车速值相同的车速数值3。在此情况下，若车辆继续以增速状态前进，光传感器VA-VA′、VB-VB′、VC-VC′也将继续从A3光反射条开始以VA′→VB′→VC′方向，反复不断，周而复始地从单片机8748P1口输入“100”；“010”；“001”逻辑值，并在单片机车速值存储区内，以连续加1运算至汽车停止加速时为止。

相反的，当汽车停止加速进入减速或持续减速状态时，光传感探头中之VA-VA′、VB-VB′、VC-VC′光传感器与光反射盘相对位置的变化逆转，从逆转时光传感探头输出第一个车速脉冲信号开始，则以VC′→VB′→VA′方向进行所述车速脉冲信号的扫描检测，从图4.1VA′、VB′、VC′输出与加速时方向相反的截止导通信号，使图4.2单片机P1口三根信号线P1.0、P1.1、P1.2输入的逻辑值改变为“001”；“010”；“100”状态，与此同时，汽车在减速过程中，单片机车速值存储区存储的数值将改变为连续不断作减1运算，至汽车停止减速时为止，其结果都与指针随车辆减速下降所指示的车速值相同。

根据上述增减速逻辑值变化规律，同样的道理，当汽车按某一速度保持匀速行驶时，由于光传感探头与光反射条相对位置保持不变，单片机8748P1口上输入的逻辑值也不变，保持原车速值存储区内存储的数值；即使是在车速变化小于1的特殊情况下，由于光反射条排列之间有间隔，出现光传感探头中的VA′、VB′、VC′受光元件都得不到反射光而处于同时截止状态，从单片机8748P1口上输入的逻辑值均为P1.0＝“0”，P1.1＝“0”，P1.2＝“0”，单片机保持原存储的车速数值。这就是说，当车辆行驶时，无论车速如何变化，图4.2单片机只须将该时刻从P1口输入的逻辑值记忆保持，并根据车辆增、减速或不变速状态与P1口逻辑值相应的变化规律及软件程序，将车速值存储区内原数值加1或减1或加0的不断运算，即能每时每刻得出与指针指示在车速刻度盘上相同的车速数值。将所得出的车速数值通过图4.2单片机8748外部设备的图4.3车速数字显示电路显示出来。

图4.3为车速数字显示电路。

其中，包括D2中三只相同的74LS77数据锁存器；D3中三只相同的74LS248数码管驱动器；以及三只作为车速数字显示用的LC5011数码管。

在图4.2单片机车速运算电路中，单片机8748通过对P1口输入的不同逻辑值电平信号变化进行加减运算，将每次计算得出的车速数值通过数据总线(DATA)按车速数值的百位、十位、个位分别输送到图4.3车速数字显示电路中的D2三只锁存器74LS77锁存起来，以便于数字显示稳定。三只锁存器74LS77将锁定的显示数据再分别对应输出到图4.3车速数字显示电路中的D3三只数码管驱动器74LS248上，每只74LS248驱动器再分别驱动每一只与其相连接的LS5011发光数码管，将锁存器74LS77锁存的百位、十位、个位车速数值显示出来。上述车速数字显示也可通过单片机8748的数据口将车速数值串行输出到液晶显示驱动器MC145453后，将车速数值显示出来。在此过程中，单片机8748不断重复上述动作，至汽车熄火为止。实现本发明第一实施例将速度指针所指示的车速值与电子速度数字同步显示计速的功能。

下面，以图2所示，继续说明本发明第二实施例(光盘光透射法)的具体细节：

在图2.6(b)光透射盘中，A0-A120导光孔按A_n*3：B_n*3+1：C_n*3+2阵列定孔，各孔在盘中位置与第一实施例中光反射条的装贴位置相同，其孔心位于光反射条的中心，当A、B、C各列导光孔重合在盘中同一半径上时，各列A、B、C孔间的直线距离，与光传感探头中各光传感器的间距相等；图2.7(b)为VA-VA′、VB-VB′、VC-VC′感应型光传感器组成的光传感探头，也与指针归零标定。该光传感探头与图1.7(a)反射型光传感探头不同之处在于将探头内部之发光原件VA、VB、VC及受光原件VA′、VB′、VC′分开，分别置于光透射盘6(b)的盘上和盘下，以便将盘上VA、VB、VC发出的光线通过光透射盘6(b)上的导光孔垂直透射到盘下之VA′、VB′、VC′的受光面上(光传感探头可以支架承接方式，将支架紧固于表壳内壁)。

依图2设计，当汽车点火时，位于光透射盘6(b)上之光传感探头7(b)内部光传感器VA发出的光线，正好通过光透射盘上A0导光孔照射到盘下VA′受光面上，由图4.1光电车速脉冲传感电路作用，从VA′输出代表0km/h的车速脉冲信号；当汽车起步行驶时，光透射盘随速度指针顺时针方向偏转，当速度指针指示在车速刻度盘的1km/h车速数码上时，随着A0导光孔的向上偏移，VA发出的光线偏离A0导光孔而无法停留照射在盘VA′受光面上，VA′输出的车速脉冲信号中止，而此时的B1导光孔正好处于VB与VB′之间，VB发出的光线通过B1导光孔垂直照射到盘下VB′受光面上，从VB′输出代表1km/h的车速脉冲信号；当车辆继续前进，车速使C2导光孔进入VC与VC′之间，此时的速度指针也正好指示在车速刻度盘2km/h的车速数码上，VB′输出的车速脉冲信号也中止，随之又从VC′输出代表2km/h的车速脉冲信号。这样，当车辆持续加速至某一车速值或者从某一车速值持续减速至某一车速值时，与光反射盘中光反射条阵列安装位置对应相同的光透射盘上的导光孔，按第一实施例所述加速或减速模式，将从光透射盘下光传感探头7(b)中之VA′、VB′、VC′输出一个个提供图4.2单片机内部作加减运算的车速脉冲信号(即图4.1VA′、VB′、VC′输入单片机P1口三根信号线之逻辑值电平信号)。再经图4.3车速数字显示电路中的锁存电路、驱动电路、显示电路从数码管或液晶显示器连续显示出与指针在车辆行驶过程中指示的车速值相同的车速数值.达到与图1第一实施例相同的作用和目的。

下面再以图3所示光反射环6(c)、光透射环6(D)，还有分别与之匹配的光传感探头7(C)、7(D)及与第一、二实施例相同电路，阐述本发明第三、四实施例的具体细节。

首先，在图3第三实施例(光环光反射法)中，除光反射环6(C)结构、光传感探头7(C)安装方式与第一、二实施例有所不同外，余图3中1、2、3、4、5、8、9、10各部分与图1，图2第一、二实施例完全相同，也即与现有机械传动磁感应式车速里程表完全相同。图3中，6(C)为安于指针轴5上的光反射环；环上的第一道光反射条A0与速度指针9标定归零；A0、B1、C2、A3……A120一道道光反射条，以指针轴5为轴心，与车速刻度盘8盘面垂直而处于车速刻度盘周缘车速数码相对应的位置上(环上的光反射条除A0外，余各道光反射条均以车速刻度盘上每十公里一刻度十等分间距装设)。在光传感探头方面，图3.7(c)光传感探头也为反射型光传感器VA-VA′、VB-VB′、VC-VC′组成的光传感探头，光传感探头7(C)装设于表壳内壁，其内部的三只光传感器位于与指针指向垂直的同一垂直面上，与速度指针9标定归零；以确保光反射环6(C)随指针轴5同轴转动时，环中的每一道光反射条均可进入与光传感探头7(C)内部光传感器VA-VA′、VB-VB′、VC-VC′之光照射面上，以便于汽车行驶过程中从该传感器探头7(C)准确产生用于计数的车速脉冲信号。这样，以上述设计及传统的机械传动磁感应式车速表计速原理检测产生的车速脉冲信号，经图4本发明光电车速脉冲传感电路；单片机车速运算电路；车速数字显示电路再行处理，也可以实现车速数字显示与指针模拟计速同步的目的(具体细节与第一、二实施例同，略)。

再以图3所示，(详见图3之1、2、3、4、5、6(D)、7(D)、8、9、10构成)，最后说明本发明第四实施例(光环光透射法)的具体结构及细节。

在图3中，图3.6(D)光透射环也象图3.6(c)光反射环一样，安于指针轴5上，与速度指针9标定归零；光透射环上从A0-A120的一个个导光孔排列，与本发明第三实施例光反射条排列位置相同，其孔心也正好落在每一道光反射条的中心位置上。因而，当汽车行驶时，从导光孔透射检测的车速脉冲信号，与本发明第三实施例光反射条反射检测的车速脉冲信号相同。

依上述关系，本发明第四实施例图3.7(D)所采用的感应型光传感探只须将第三实施例光传感探头内部的发光元件和受光元件分开，并按图2第二实施例相同的光信号检测方法，也同样能达到本实施例的设计目的。

以下，再就第四实施例所述的光传感探头，以图3.7(D)所示说明：

在图3中，光传感探头7(D)内部的VA、VB、VC发光管安于光透射环6(D)的外壁，VA′、VB′、VC′受光管则对应安于光透射环内壁，装配调校时，光传感探头7(D)中的第一只发光管VA需与光透射环6(D)中的A0导光孔对位标定，并保证光透射环随指针转动时，光传感探头内部发光管VA、VB、VC发出的光线能透过环上的一个个导光孔，将光线照射在相对应的VA′、VB′、VC′的受光面上。

显而易见，依图3第四实施例检测的车速脉冲信号，送入图4单机8748内部运算，其得出的车速数值，与指针指示在车速刻度盘上的车速值相同。(具体检测、运算过程与前各实施例同，略)。

正是本发明一、二、三、四实施例车速脉冲信号采用光电反射传感结合单片机运算方法，实现将指针指示的车速值与电子数字显示同步计速而获得车辆在行驶过程中的车速变化数值。那么，无论何种型号的车辆，都可以通过S＝V×T公式，由本发明图4.2单片机8748根据车辆速度及行驶时间计算出行驶里程，从而进一步实现本发明以里程数字化替代传统的里程计数器记录汽车行驶里程的目的。

下面就里程数字化问题，详细说明实现的具体方法和原理。

S＝V×T为车辆行驶里程计算公式。式中，S为车辆行驶距离；V为车辆行驶速度；T为车辆行驶时间。

假如某一车辆，以某一车速，均匀行驶过一个固定的时间后，所行驶的里程将是一个固定数值。根据S＝V×T公式，本发明图4.2单片机8748根据速度与时间的函数关系，将可容易的计算车辆的行驶里程。

然而车辆行驶过程中，车速是随机不断变化着的，是不可能以保持同一车速的方式或模式去计算行驶里程的。但是，在一个很短的时间段Δt内，车辆行驶的速度则可以是一个固定值，因而，在该时间段内，车辆行驶的里程段ΔS则是一固定值。将T时间内的所有时间段Δt所行驶的里程段ΔS相加，即S＝V1Δt1+V2Δt2+V3Δt3+……就可累计得出T时间内的里程值。式中Δt1、Δt2、Δt3……，全部时间段相同且相加为总行驶时间T；V1、V2、V3……是对应各个时间段Δtn时的车速数值。本发明中，选择时间段Δt设定为10ms，(也可大于10ms可小于10ms)，那么，所有车速值0，1，2，3，……120km/h在每10ms时间内行驶的里程段就可预先计算出来，并形成一个按车速由小到大顺序排列的车速里程段关系表格，计算公式为ΔS＝Vn÷3600÷1000×10，Vn是表格内车辆从0，1，2……120km/h预先设定好的车速数值(预先设定好的车速数值，视高速车需求而定)，而Vn÷3600÷1000则变成了每ms车速行驶的里程值，再乘10ms即可得出关系表中的各个里程段值ΔS，将此车速里程段关系表，与单片机8748的执行程序一起用专用编程工具如ALL-07等一并写入到单片机8748片内的EPROM存储器中，单片机8748就可随时根据现行车速数值去查找对应的里程段值，再进行累计工作就可得出总的行驶里程数值。总里程的累计工作可将上述里程公式，即：S＝V1Δt1+V2Δt2+V3Δt3+……变为Sn＝Sn-1+Vn×Δtn，式中Sn-1为此次时间段以前所有小时间段Δt内行驶里程的总和，Vn为本次时间段Δt内车辆行驶的车速数值。单片机8748每10ms一周期不停地计算里程值Sn，并且在每次里程值Sn计算完毕后，将其存入带有掉电保护的存储区RAM内(单片机8748片内具有)，以便下次计算使用并防止停车后丢失里程数值。然后可用与图4.3车速数字显示相同的方法，用七只数据锁存器分别将里程中的十万位、万位、千位、百位、十位、个位及小数点后一位(百米值)锁存，再由七只驱动器74LS248驱动七只数码管LC5011，即可获得车辆行驶的里程值处理及显示功能，实现本发明所提出的一种车速数字显示与指针模拟计速同步的车速里程表所述里程数字化目的。

说明：

1、本发明所述光反射盘上装设的光反射条可以是能用于反射光信号的光反射物体或光反射材料做成，如丝网印刷或光刻等工艺。

2、本发明所述光反射条或导光孔装设数量，不受附图图面标示数量限制，设计时可视高速车需求而定。

3、本发明单片机及TTL集成电路片不受图4.2、图4.3标示型号所限，也可以选用相同功能的单片机或TTL集成电路片。

4、本发明中的光反射条以“等角不等距”光陈列装设模式，是从整体技术及原理的表述理解而言。具体设计时，还需按现技术中车速高低速区的不同车速刻度，也即不同高低速区指针不同偏转角范围内，以“等角不等距”光陈列安装调整；同时，因盘及环的加装所引起的游丝阻尼力量变化，甚至包括软轴转速改变，都以现技术方法适应调校。

Claims (10)

1、一种车速里程表，具有机械传动磁感应式车速表结构，包括速度软轴、永久磁铁、磁屏、游丝、铝罩、指针轴、速度指针、车速刻度盘、还有光电传感装置，单片机及电路，其特征是：

一由三只发光管和光敏管组合的光传感探头，位于车速刻度盘盘下；

一可以反射光信号，也可以透射光信号的盘或环，安于指针轴上，与指针轴同轴转动；

一单片机及电路，与探头内部三只光敏管的信号输出线接口，对光敏管输入的电脉冲信号进行计数，并通过锁存电路，驱动电路，将脉冲计数以数字方式在数码管或液晶显示器上显示出来。

2、根据权利要求1所述车速里程表，其特征在于随指针轴同轴转动的盘或环上装贴有一排排用于反射光信号的光反射条。

3、根据权利要求1所述车速里程表，其特征在于随指针轴同轴转动的盘或环上开有一个个用于透射光信号的导光孔。

4、根据权利要求1、2所述车速里程表，其特征在于光传感探头中的发光管发出的光信号，可通过盘上光反射条或环上光反射条将光信号反射到探头内部光敏管的受光面上。

5、根据权利要求1、3所述车速里程表，其特征在于光传感探头中的发光管和光敏管可分开，分别置于盘的上下或环的外内壁，通过盘上或环上的导光孔，将光信号从一边透射到另一边光敏管的受光面上。

6、根据权利要求1所述车速里程表，其特征在于当光传感探头三根信号输出线依光敏管VA′→VB′→VC′信号输出方向向单片机P1口输入车速脉冲信号时，单片机按加法计数；当信号输出线依VC′→VB′→VA′信号输出方向向单片机P1口输入车速脉冲信号时，单片机按减法计数。

7、根据权利要求1所述车速里程表，其特征在于安于车速刻度盘盘下的光传感探头处于与车速刻度盘标定归零的位置上。

8、根据权利要求2所述车速里程表，其特征在于盘上或环上装贴的光反射条数量及位置与车速刻度盘上标示的模拟车速数码相同。

9、根据权利要求3所述车速里程表，其特征在于盘上或环上开的导光孔数量及位置与车速刻度盘上标示的模拟车速数码相同。

10、根据权利要求1、6所述车速里程表，其特征在于单片机内部的车速运算，可与时间对应函数关系，同时计算车辆行驶的速度和里程，并在数码管或液晶显示器上显示出来。

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