CN201457085U - 一种can总线仪表总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种CAN总线仪表总成，包括电源模块、单片机、与单片机连接的显示模块以及车辆信号采集模块，其特征在于，它还包括一显示车辆状态及报警信息的指示模块、一控制电机运转的步进电机控制模块和一连接车辆CAN总线的CAN通讯模块；所述指示模块、步进电机控制模块和CAN通讯模块均与单片机相连接。本实用新型提高了指针指示的精确度，可以同时使用线束和CAN信息作为输入信号来源，可根据车辆具体上的情况选择输入信息来源，尽可能的减少线束的使用，减少仪表总成线索的复杂连接，使得结构简单，而且故障率低，通信速率高，提高了可靠性和灵活性；另具有数据指示精确、安装维护方便、车辆状态信息显示量大和外形美观的优点，适用于不同的车辆。

Description

一种CAN总线仪表总成

技术领域

本实用新型涉及的于CAN总线的汽车仪表，尤其涉及一种车辆使用的CAN总线仪表总成。

背景技术

不同汽车仪表板的仪表不尽相同，但是一般汽车的常规仪表有车速里程表、转速表、机油压力表、水温表、燃油表、充电表等。现代汽车上，汽车仪表还需要装置稳压器，专门用来稳定仪表电源的电压，抑制波动幅度，以保证汽车仪表的精确性。另外，大部分仪表显示的依据来自传感器，传感装置根据被监测对象的状态变化而改变其电阻值，通过仪表表述出来。

随着车载电子设备的发展，愈来愈多的车辆都是用了基于总线式电器结构，CAN总线和LIN总线是比较常见的两种总线结构。其中，CAN是ControllerAreaNetwork的缩写(以下称为CAN)，是ISO国际标准化的串行通信协议。CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，此后，CAN通过ISO11898及ISO11519进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。

目前，在国内小型乘用车辆大多使用了总线式仪表，而在客车和大型工程车辆领域应用不是很广泛。现有的总线仪表大多集成车辆状态显示、报警信息显示及部分车辆负载控制功能，一般包括电源模块，车辆信号采集电路，信号处理电路，信号输出电路，功率输出电路，总线通讯模块，电机驱动模块等。但传统仪表一般以线束形式与开关、传感器及其他电子控制器相连，这样就造成车辆线束复杂，可靠性差，维修安装困难等问题；而用于显示的指针多为磁动式驱动，精度低，容易损坏。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型提供了一种结构简单、数据指示精确、安装维护方便、车辆状态信息显示量大的CAN总线仪表总成。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种CAN总线仪表总成，包括表壳和表壳内电路板，所述电路板上的电源模块、单片机、与单片机连接的显示模块以及车辆信号采集模块，其特征在于，

它还包括一显示车辆状态及报警信息的指示模块、一控制电机运转的步进电机控制模块和一连接车辆CAN总线的CAN通讯模块；

所述指示模块、步进电机控制模块和CAN通讯模块均与单片机相连接。

所述步进电机控制模块作为车速、发动机转速、发动机冷却水水温、燃油液位、车辆供电电压、机油压力等重要车辆状态信息显示终端，提高指针指示的精确度；

所述数据存储模块在系统无供电情况下保存里程等重要数据。

根据所述的一种CAN总线仪表总成，其中，所述车辆信号采集模块包括一与车辆的控制开关相连接，用于采集车辆开关输入信号的可配置输入模块；一连接车辆参数传感器，用于采集车辆参数信号即水位、油位、电压、油压、气压等信号的模拟输入模块；一与输出为频率量的传感器相连的频率量输入模块，一采集按键输入信号的按键输入模块，一与外部视频采集设备相连的视频输入模块。

所述可配置输入模块还设有反向电流输出，供给其他控制器用于故障检测及提供给发电机励磁线圈使用。

根据所述的一种CAN总线仪表总成，其中，所述指示模块设有高亮度长寿命的LED，并作为报警信息符号片背光；设有亮度可调的LED，并作为仪表悲观。

根据所述的一种CAN总线仪表总成，其中，所述显示模块为TFT彩色液晶显示屏，即为高分辨率的彩色液晶显示屏。该TFT彩色液晶显示屏可显示非常多的信息，如各种状态指示、各种数值指示、各种信息的中文显示等，并可根据车辆上其他电子控制器提供CAN信息进行车辆状态诊断，还可调整软件增加基于CAN信息的一些功能(发动机故障诊断、油耗显示等)，使用灵活方便。

所述TFT彩色液晶显示屏同时可以用作倒车摄像头用，可以在4路视频之间切换。

根据所述的一种CAN总线仪表总成，其中，所述单片机上还连接有报警作用的蜂鸣器。所述蜂鸣器为变频蜂鸣器作为声音提醒，驾驶员可根据不同的声音判断车辆出现故障的严重程度，方便驾驶员对故障做出相应处理。

根据所述的一种CAN总线仪表总成，其中，所述开关输入与车辆的控制开关以线束形式连接，用于采集车辆开关输入信号，输入信号将用于控制对应的符号片的LED背光以显示故障报警或车辆状态信息，经单片机(MCU)处理后找出故障报警种类驱动蜂鸣器进行相应的报警。

所述模拟量输入与车辆参数传感器以线束形式连接，用于采集水位、油位、电压、油压、气压等传感器的输入信号。

所述频率量输入与车辆传感器以线束形式连接，用于采集车速，发动机转速等传感器的输入信号。

根据所述的一种CAN总线仪表总成，其中，所述CAN通讯模块设有作为网关使用的两路CAN通讯模块。

根据所述的一种CAN总线仪表总成，其中，所述两路CAN通讯模块中的其中一路CAN通讯模块使用J1939协议与车身网络连接控制器网络相连接，另一路CAN通讯模块使用ACTIA MULTIBUS协议与从控制器网络相连接。

上述开关输入信息、模拟量输入信息在其他控制器有CAN信息提供时均可使用CAN通讯代替，进一步减少车辆与仪表间的线束连接。

本实用新型电源模块与车辆供电模块相连，开关输入模块接收的输入信号将用于控制对应的符号片的LED背光以显示故障报警或车辆状态信息，经MCU处理后找出故障报警种类驱动蜂鸣器进行相应的报警；模拟量输入与车辆参数传感器以线束形式连接，采集水位、油位、电压、油压、气压等传感器的输入信号，经MCU处理后转化为步进电机控制信号传送给步进电机控制模块，步进电机控制模块驱动步进电机，带动指针指示，若MCU处理后的数据达到报警限值时，MCU将控制相应的LED和蜂鸣器报警，将部分信息显示在TFT上；CAN通讯模块可与其他控制器进行信息交换经由MCU处理转化为故障、状态信息用于控制指针、符号片、TFT彩色液晶显示屏、蜂鸣器等输出进行状态显示和报警.

本实用新型通过安装步进电机控制模块、车辆信号采集模块和TFT彩色液晶显示模块，提高了指针指示的精确度，使用灵活方便；可以同时使用线束和CAN信息作为输入信号来源，可根据车辆具体上的情况选择输入信息来源，尽可能的减少线束的使用，减少仪表总成线索的复杂连接，使得结构简单，而且故障率低；并拥有两路CAN控制器，可作为网关使用，既可以与其他控制器通讯使用J1939协议进行信息传递，也可使用ACTIA MULTIBUS协议进行信息传递来控制从车身控制器(该仪表可为主控制器)，通信速率高，提高了可靠性和灵活性；另外采用了变频蜂鸣器作为声音提醒，方便驾驶员对故障做出相应处理。本实用新型具有数据指示精确、安装维护方便、车辆状态信息显示量大和外形美观的优点，适用于不同的车辆。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型的内部电路模块示意图。

图2为本实用新型的外壳结构示意图。

图3为本实用新型的外壳底部结构示意图。

图4为本实用新型的应用在车辆中的系统框图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

参考图1和图2，一种CAN总线仪表总成，包括表壳、表壳内的电路板300、电源模块200、安装在电路板300上的单片机110、与单片机110连接的显示模块即TFT显示模块130、车辆信号采集模块120、显示车辆状态及报警信息的指示模块即LED指示模块140、与车辆CAN总线连接的CAN通讯模块160以及控制电机运转的步进电机控制模块150，所述步进电机控制模块150连接电路板300上的步进电机，该步进电机作为车速、发动机转速、发动机冷却水水温、燃油液位、车辆供电电压、机油压力等重要车辆状态信息显示终端，提高指针指示的精确度。并且在电路板300上设有显示车辆状态信息的车速表151、油量表152、水温表153、转速表154、油压表155以及电压表156，准确的反映出了车辆的状态信息、方便驾驶员对故障做出相应处理。本实用新型中，车辆信号采集模块120接收的状态信息传送到单片机110，该状态信息包括车速、发动机转速、水温、油量等信息，经单片机110进行处理后将信息在电路板300上的车速表151、油量表152、水温表153、转速表154、油压表155以及电压表156等进行显示，同时通过CAN通讯模块160传送给车体其它控件，如车辆的控制器、数字行驶记录仪、发动机电子控制单元(ECU)以及其它电控单元，或传送给TFT显示模块130、LED指示模块140以及步进电机控制模块150。

在本实用新型中，车辆信号采集模块120包括一与车辆的控制开关相连接，用于采集车辆开关输入信号的可配置输入模块121；一连接车辆参数传感器，用于采集车辆参数如水位、油位、电压、油压、气压等信号的模拟输入模块122；一按键输入信号的按键输入模块123以及与外部视频采集设备相连的视频输入模块131。其中可配置输入模块121还设有反向电流输出模块，用于供给其他控制器用于故障检测及提供给发电机励磁线圈使用。本实用新型的车辆信号采集模块120将采集到的开关量、模拟量、按键输入量等传送给单片机110进行处理和再发送；视频输入模块131将输入信号转换到TFT显示模块130上显示。该单片机110作为系统的中央处理器处理各个输入口发送过来的信息，并按照需要再次传送到车体的其它部件，如显示模块或报警器等，同时经单片机110判断将重要数据保存在数据储存模块170中。

另外，如图2所示，在本实施例的CAN总线仪表100上还设有4路输出，可满足一些小功率的输出。在单片机110上还连接有一报警作用的蜂鸣器180，该蜂鸣器180为变频蜂鸣器，使用变频蜂鸣器作为声音提醒，驾驶员可根据不同的声音判断车辆出现故障的严重程度，方便驾驶员对故障做出相应处理。本实施例中，电路板300的中间为TFT显示模块130，在TFT显示模块130上方LED符号片141，在LED指示模块140中安装有高亮度长寿命的LED，并作为报警信息LED符号片141背光用于显示车辆状态及报警信息。该TFT显示模块130为7寸的TFT彩色液晶显示屏，即TFT为薄膜晶体管有源矩阵液晶显示屏件。该TFT液晶显示屏在每个像素点上设计一个场效应开关管，这样就容易实现真彩色、高分辨率的液晶显示屏件。该7寸的TFT液晶显示屏可显示非常多的信息，如各种状态指示、各种数值指示、各种信息的中文显示等，并可根据车辆上其他电子控制器提供CAN信息进行车辆状态诊断，还可调整软件增加基于CAN信息的一些功能(发动机故障诊断、油耗显示等)，使用灵活方便。同时在视频输入模块131设有4路视频输入口，该7寸的TFT彩色液晶显示屏可以用作倒车摄像头用，并可以通过4路视频输入口进行4路视频之间切换(如图3所示)，增加了显示模块的功能性能。

参考图4，本实用新型中，电源模块200与车辆供电模块相连，配置输入模块121与车辆的控制开关以线束形式连接，用于采集车辆开关输入，输入信号将用于控制对应的符号片的LED背光以显示故障报警或车辆状态信息，经单片机(MCU)110处理后找出故障报警种类驱动蜂鸣器进行相应的报警；模拟量输入模块122与车辆参数传感器以线束形式连接，采集水位、油位、电压、油压、气压等传感器的输入信号，经单片机110处理后转化为步进电机控制信号，步进电机控制模块150驱动步进电机带动指针指示，若单片机110处理后的数据达到报警限值时，单片机110将控制相应的LED和蜂鸣器报警，将部分信息显示在TFT彩色液晶显示屏上；CAN通讯模块与车辆CAN总线连接，可与其他控制器进行信息交换经由单片机110处理转化为故障、状态信息用于控制指针、LED符号片141、TFT彩色液晶显示屏130、蜂鸣器180等输出进行状态显示和报警；上述开关输入信息、模拟量输入信息在其他控制器有CAN信息提供时均可使用CAN通讯代替，进一步减少车辆与仪表间的线束连接。

从控制器通过CAN总线接收到信号后，通过CAN总线发送给本实用新型CAN总线仪表总成，仪表将这些信息进行综合判断后通过CAN总线将执行命令发给从控制器由从控制器驱动输出来控制负载。

当从控制器与仪表失去通讯之后，从控制器会进入保护模式，同时仪表会通过蜂鸣器、TFT文字显示和LED高亮指示告知使用者或司机。

值得注意的是，上述的各种输入模块可以同时使用线束和CAN信息作为输入信号来源，并可根据车辆具体上的情况选择输入信息来源，可以尽可能的减少线束的使用，同时又可以适用于不同车辆。本实用新型拥有两路CAN控制器，该CAN通讯模块160为可作为网关使用的两路CAN通讯模块，其中一路CAN通讯模块使用J1939协议与车身网络连接控制器网络相连接，可以与其他控制器通讯使用J1939协议进行信息传递；其另一路CAN通讯模块CAN通讯模块使用ACTIA MULTIBUS协议与从控制器网络相连接，使用ACTIAMULTIBUS协议进行信息传递来控制从车身控制器(该仪表可为主控制器)。

其中，该CAN通讯模块160上还设有CAN接插件161，每个CAN接插件161对应接插的CAN通讯模块160上，并通过车辆的CAN总线网络连接有车辆的两个控制器、数字行驶记录仪、防锁死制动系统ABS(Anti-lock BrakeSystem)、电子控制空气悬架ECAS(electronically controlled air suspension)、发电机电控单元以及其它电控单元或根据需要的扩展模块，从控制器通过CAN总线接收到信号后，通过CAN总线发送给本实用新型的CAN通讯模块，单片机将这些信息进行综合判断后通过CAN总线将执行命令发给从控制器由从控制器驱动输出来控制负载。

基于上述，本实用新型拥有4路输出可满足一些小功率的输出，并可通过电脑进行更新程序和故障诊断，采用了变频蜂鸣器作为声音提醒，方便驾驶员对故障做出相应处理，使得本实用新型具有结构简单、数据指示精确、安装维护方便、车辆状态信息显示量大和外形美观的优点，适用于不同的车辆。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种CAN总线仪表总成，包括表壳、表壳内电路板，所述电路板包括电源模块、单片机、与单片机连接的显示模块、车辆信号采集输入模块、与外部负载相连的功率输出模块，其特征在于，

它还包括一显示车辆状态及报警信息的指示模块、一控制电机运转的步进电机控制模块、一无系统供电的情况下储存里程等重要数据的数据存储模块，一连接车辆CAN总线的CAN通讯模块；

所述指示模块、步进电机控制模块、数据存储模块和CAN通讯模块均与单片机相连接。

2.根据权利要求1所述的一种CAN总线仪表总成，其特征在于，所述车辆信号采集模块包括一与车辆的控制开关相连接，用于采集车辆开关输入信号的可配置输入模块；一连接车辆参数传感器，用于采集车辆参数信号即水位、油位、电压、油压、气压信号的模拟输入模块，一与输出为频率量的传感器相连的频率量输入模块，一采集按键输入信号的按键输入模块，一与外部视频采集设备相连的视频输入模块；

所述可配置输入模块还设有供给其他控制器用于故障检测及提供给发电机励磁线圈使用的反向电流输出模块。

3.根据权利要求1所述的一种CAN总线仪表总成，其特征在于，所述指示模块还设有作为仪表背光且亮度可调的LED。

4.根据权利要求1所述的一种CAN总线仪表总成，其特征在于，所述显示模块为TFT彩色液晶显示屏。

5.根据权利要求2所述的一种CAN总线仪表总成，其特征在于，所述模拟量输入和频率量输入均与车辆参数传感器以线束形式连接。

6.根据权利要求2所述的一种CAN总线仪表总成，其特征在于，所述可配置输入模块与车辆的控制开关以线束形式连接。

7.根据权利要求1所述的一种CAN总线仪表总成，其特征在于，所述单片机上还连接有报警作用的蜂鸣器。

8.根据权利要求7所述的一种CAN总线仪表总成，其特征在于，所述蜂鸣器为变频蜂鸣器。

9.根据权利要求1所述的一种CAN总线仪表总成，其特征在于，所述CAN通讯模块设有作为网关使用的两路CAN通讯模块。

10.根据权利要求9所述的一种CAN总线仪表总成，其特征在于，所述两路CAN通讯模块中的其中一路CAN通讯模块使用J1939协议与车身网络连接控制器网络相连接，另一路CAN通讯模块使用ACTIAMULTIBUS协议与从控制器网络相连接。

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