CN201427527Y - 基于can总线技术的拖拉机智能组合仪表 - Google Patents

Abstract

基于CAN总线技术的拖拉机智能组合仪表，包括主控制器、电源电路、信号采集电路、总线电路、背光信号及照明电路、步进电机及液晶驱动电路等。主控制器采用16位单片机，带有4路CAN接口；用一个串行异步通讯接口与LIN收发器形成LIN总线电路；通过I/O口控制液晶模块及步进电机。背光信号电路，通过采集示宽灯信号或通过仪表的光敏元件，控制背光照明电路开启。电源电路，由点火开关及蓄电池电源供电。采用CAN总线通讯方式进行信号传输，拖拉机的性能参数及使用信息集中在仪表上显示，简化了系统构成。与传统的拖拉机仪表相比，具有显示精度高、实时性好等特点。

Description

基于CAN总线技术的拖拉机智能组合仪表

(一)技术领域

本实用新型属于拖拉机电子控制领域，涉及一种基于CAN总线技术的拖拉机智能组合仪表。

(二)背景技术

随着计算机技术及电子技术的快速发展，电子控制技术在拖拉机上得到了普遍应用，大功率拖拉机的自动化程度越来越高，电控发动机、电控变速箱、电控悬挂、应急操作系统、CAN总线通讯系统成为现代拖拉机的主流配置。为使操纵复杂的拖拉机易于操作及监控，应为拖拉机配置全面的性能监视系统。基于CAN总线技术的拖拉机智能组合仪表是在拖拉机电控系统全面发展的基础上进行研发的，以CAN总线通讯方式代替以往拖拉机采用的大量导线的信号传输方式，使现代拖拉机复杂系统的通讯得以简单化。尤其同电控发动机、电控变速箱、电控悬挂等电控单元的通讯，提高了拖拉机的可操纵性及可靠性。同时，由于采用CAN总线技术，使拖拉机大量的性能参数、使用信息及车辆状况信息能够在仪表上显示，这是传统拖拉机仪表所不能替代的。

(三)实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于现代大功率拖拉机的高可靠性、高精度、功能全面、实现CAN总线通讯、安装简便的拖拉机智能组合仪表。

智能组合仪表以CAN总线为主通讯方式，CAN总线通讯电路通过车辆总线与拖拉机的电控发动机控制单元ECU、电控变速箱控制单元TCU、整车控制单元VCU及电控悬挂系统控制单元HCU进行通讯，获得拖拉机所要求显示的参数。

本实用新型采用以下技术方案：基于CAN总线技术的拖拉机智能组合仪表，包括主控制器，同所述主控制器进行信号连接的电源电路、信号采集电路、CAN总线电路、LIN总线电路、背光信号电路、步进电机驱动电路、字段液晶模块、点阵液晶模块、LED指示灯驱动电路、LED背光照明驱动电路。

其中，同所述主控制器进行信号连接的电源电路与点火开关电源及蓄电池电源连接。

所述的主控制器采用16位S12X单片机，带有4路CAN接口与CAN总线电路连接；用一个串行异步通讯接口SCI，与LIN收发器形成LIN总线通讯电路；通过14路I/O口控制点阵液晶模块，4路I/O口控制字段液晶模块；6路I/O口控制步进电机的驱动电路；5路I/O口控制LED背光照明的驱动电路；2路I/O口控制电源电路。

所述的背光信号电路，驱动仪表背光的开启，当采集到示宽灯开启信号时，主控制器处理采集信号驱动LED背光照明电路开启。

所述的背光信号电路，驱动仪表背光的开启，可通过仪表的光敏元件，自动感应光线的强度，通过单片机处理来驱动LED背光照明电路开启。

所述的电源电路，由点火开关电源及蓄电池电源供电，点火开关电源接通后到内部的安全电路接通期间，通过点火开关电源向组合仪表供电。点火开关断开会切断电源，组合仪表开始进行掉电处理，此时仍然通过蓄电池电源向组合仪表供电，直到内部MCU控制关闭组合仪表。

本实用新型可以产生如下有益效果：

1、采用CAN总线通讯方式进行信号传输，信号传输仅仅使用两根线束，拖拉机大量的性能参数、使用信息及车辆状况信息能够集中在仪表上显示，这是传统拖拉机仪表所不能替代的。大大简化了系统构成，增加系统显示的信息量。

2、与传统的拖拉机仪表相比，采用CAN总线通讯方式，具有参数显示精度高、实时性好等特点，且系统抗干扰能力强，可靠性高。

3、采用LCD液晶屏集中显示方式及步进电机指针式指示仪表，能充分满足驾驶员对拖拉机性能参数、状态信息等信息快速、直观的读取要求，显示方式新颖直观；采用液晶显示大大降低了耗电量。

(四)附图说明

图1为本实用新型基于CAN总线技术的拖拉机智能组合仪表的原理框图。

图2为本实用新型基于CAN总线技术的拖拉机智能组合仪表的仪表盘布局示意图。

图3为本实用新型基于CAN总线技术的拖拉机智能组合仪表的电源电路示意图。

(五)具体实施方式

以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的原理框图，基于CAN总线技术的拖拉机智能组合仪表，包括主控制器8；同所述主控制器进行信号连接电源电路7、点火开关点源5、蓄电池电源6、信号采集电路1、CAN总线电路2、LIN总线电路3、背光信号电路4、步进电机驱动电路9、字段液晶模块10、点阵液晶模块11、LED指示灯驱动电路12、LED背光照明驱动电路13。

主控制器8采用16位S12X单片机，带有4路CAN接口，现使用2路；用一个串行异步通讯接口SCI，与LIN收发器形成LIN总线通讯电路；通过14路I/O口控制点阵液晶模块，4路I/O口控制字段液晶模块；6路I/O口控制步进电机的驱动；5路I/O口控制LED背光照明的驱动；2路I/O口控制电源电路。

信号采集电路1，包括：模拟信号采集电路、数字信号采集电路、开关信号采集电路；是CAN总线以外的模拟信号、数字信号及开关信号的采集通道。

CAN总线电2，符合SAEJ1939协议，CAN总线通讯电路通过车辆总线与拖拉机的电控发动机的控制单元ECU、电控变速箱控制单元TCU、整车控制器控制单元VCU及电控悬挂系统控制单元HCU进行通讯连接；从各控制单元取得需显示的信息量，通过单片机处理，分别驱动不同的部件进行数据与状态显示，并对电控变速箱控制单元TCU、整车控制器控制单元VCU发出相应的控制信号。

电源电路3，采用双电源供电，通过主控制器8的2个I/O口进行判断和控制电源电路，点火开关接通后到内部的安全电路接通期间，通过点火开关电源5向组合仪表供电。点火开关断开会切断电源5，组合仪表开始进行掉电处理，此时仍然通过蓄电池电源6向组合仪表供电，直到内部MCU控制关闭组合仪表；组合仪表内部集成了一个功率开关，该开关作为安全电路在发生故障的情况下切断蓄电池电源6的供电，在组合仪表彻底关闭之前，故障码和服务信息被存入内部EEPROM。

背光信号电路4能采集到两种背光开启信号，一种是当拖拉机示宽灯开启时，主控制器处理采集信号驱动LED背光照明开启；一种是通过仪表的光敏元件，自动感应光线的强度，通过主控制器处理来驱动LED背光照明开启。两种仪表背光开启信号是或的关系。

步进电机驱动电路9，用通过主控制器处理的CAN总线数据及传感器信号，驱动步进电机电路进行指针式仪表数据显示。

字段液晶模块10，包括两个字段液晶模块。一个模块显示电气系统电压、发动机工作时间。另一个模块显示发动机润滑油压力、后动力输出转速、后悬挂提升角度。

点阵液晶模块11，作为性能监视器，显示拖拉机车速、行驶里程、拖拉机工作时间、驱动轮打滑率、拖拉机作业面积、故障代码。显示功能通过按键进行切换，当有故障发生时，显示区域中会自动显示故障代码及相应的文字解释。性能监视器显示的参数均通过CAN总线从各电控单元ECU、TCU、VCU及HCU获得。

LED指示灯驱动电路12，采用低功耗、高量度的LED，如图2所示，可达到30个指示灯显示。通过CAN总线和信号采集电路采集所需信号，如空滤报警、工作灯指示、发动机机油压力报警等。

图2为本实用新型的仪表盘布局示意图，分为指示灯区14、燃油油量表15、数字仪表16、电压及发动机工作计时表18、发动机转速表17、性能监视器19、水温表20。

图3为本实用新型的电源电路示意图，系统采用双电源供电，当点火开关接通，点火开关电源VB+_5通过二极管D106，电阻R104、R105控制三极管Q103基极，使Q103导通，Q103的集电极控制MOS管Q102的门极，使Q102导通，蓄电池电源VB+_6通过F101、D101、Q102对组合仪表供电；由电阻R107、R108、R109，二极管D108构成点火开关状态判断电路，连接到主控制器的I/O口Power15；当点火开关关断时，点火开关电源VB+_5断电，主控制器的I/O口PA0，通过电阻R106，二极管D107连接到三极管Q103的基极，保持Q103导通，从而保持MOS管Q102导通，维持了蓄电池电源VB+_6对组合仪表的供电。主控制器通过点火开关状态判断电路获取点火开关关断的状态信号，激活关机程序，故障码和服务信息被存入内部EEPROM，之后主控制器的I/O口PA0通过电阻R106，二极管D107控制Q103关断，从而控制MOS管Q102关断，断开了蓄电池电源VB+_6的供电，组合仪表完全停止工作。

Claims (6)

1、一种基于CAN总线技术的拖拉机智能组合仪表，包括主控制器(8)，其特征在于：同所述主控制器(8)进行信号连接的电源电路(7)、信号采集电路(1)、CAN总线电路(2)、LIN总线电路(3)、背光信号电路(4)、步进电机驱动电路(9)、字段液晶模块(10)、点阵液晶模块(11)、LED指示灯驱动电路(12)、LED背光照明驱动电路(13)。

2、根据权利要求1所述的基于CAN总线技术的拖拉机智能组合仪表，其特征在于：同所述主控制器(8)进行信号连接的电源电路(7)与点火开关电源(5)及蓄电池电源(6)连接。

3、根据权利要求1所述的基于CAN总线技术的拖拉机智能组合仪表，其特征在于：主控制器(8)采用16位S12X单片机，带有4路CAN接口与CAN总线电路(2)连接；用一个串行异步通讯接口SCI，与LIN收发器形成LIN总线通讯电路(3)；通过14路I/O口控制点阵液晶模块(11)，4路I/O口控制字段液晶模块(10)；6路I/O口控制步进电机的驱动电路(9)；5路I/O口控制LED背光照明的驱动电路(13)；2路I/O口控制电源电路(7)。

4、根据权利要求1所述的基于CAN总线技术的拖拉机智能组合仪表，其特征在于：背光信号电路(4)，驱动仪表背光的开启，当采集到示宽灯开启信号时，主控制器处理采集信号驱动LED背光照明电路(13)开启。

5、根据权利要求1所述的基于CAN总线技术的拖拉机智能组合仪表，其特征在于：背光信号电路(4)，驱动仪表背光的开启，可通过仪表的光敏元件，自动感应光线的强度，通过单片机处理来驱动LED背光照明电路(13)开启。

6、根据权利要求1所述的基于CAN总线技术的拖拉机智能组合仪表，其特征在于：所述的电源电路(7)，由点火开关电源(5)及蓄电池电源(6)供电，点火开关电源(5)接通后到内部的安全电路接通期间，通过点火开关电源(5)向组合仪表供电，点火开关(5)断开会切断电源，组合仪表开始进行掉电处理，此时仍然通过蓄电池电源(6)向组合仪表供电，直到内部MCU控制关闭组合仪表。

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