CN201816465U - 基于高速8位单片机的汽车仪表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型主要公开了一种基于高速8位单片机的汽车仪表，包括单片机、表头模块、电源模块、传感器采集模块、移位输入模块、PWM/分频模块、液晶模块、报警模块；传感器模块连接在单片机模拟量输入端，移位输入模块连接在单片机的输入端，PWM/分频模块连接在处理单元的输出端，表头模块通过步进电机驱动芯片与单片机相连，液晶模块通过液晶驱动芯片与单片机相连，报警模块连接在单片机输出端。本实用新型是设计简单，抗干扰能力强，稳定性高的汽车仪表。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车仪表装置，特别是与一种基于高速8位单片机的汽车仪表有关。
背景技术
随着单片机的发展成熟，单片机控制功能和提高产品性能方面得到了很大的提高，单片机的低功耗将工作电流从mA级降到uA级满足汽车熄火状态下蓄电瓶供电的情况。此外单片机的丰富的外围资源，比如AD模块，终端资源，多计数器以及异步时钟等对于汽车仪表的功能来说完全足够。
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，加上单片机成熟的开发环境和开发工具大大地缩短了汽车仪表的开发周期。
单片机的数字处理，可以提高汽车仪表的抗干扰性能。基于以上单片机的特点，单片机在汽车仪表领域的应用也越来越广泛。所以，本发明人基于单片机的优势，将其应用到汽车仪表的技术领域中，本案由此产生。
实用新型内容
本实用新型的目的就是提供一种基于高速8位单片机的汽车仪表，设计简单，抗干扰能力强，稳定性高的汽车仪表。
为了实现上述目的，本实用新型的解决方案为：
基于高速8位单片机的汽车仪表，包括单片机、表头模块、电源模块、传感器采集模块、移位输入模块、PWM/分频模块、液晶模块、报警模块；传感器模块连接在单片机模拟量输入端，移位输入模块连接在单片机的输入端，PWM/分频模块连接在处理单元的输出端，表头模块通过步进电机驱动芯片与单片机相连，液晶模块通过液晶驱动芯片与单片机相连，报警模块连接在单片机输出端。
所述单片机采用atmel公司AVR系列中的atmega16L芯片，atmega16L采用外置晶体的方式，确保处理单元的稳定运行。
所述表头模块包括里程、转速、燃油和水温四个单元，用来控制仪表指针的步进电机。
所述电源模块由可调整的线性稳压整流芯片LM317组成，提供仪表系统的工作电源。
所述单片机还连接有接口模块，接口模块为单片机传输汽车仪表所需信号。
所述传感器采集模块包括燃油传感器、冷却液温度传感器、里程传感器、转速传感器四个传感器，采集的信号输入至单片机内。
所述的移位输入模块包括一个并口输入串行输出的芯片CD4021，输入端连接有驻车制动，安全带报警，SRS报警，ABS报警，机油压力过低报警；
所述PWM/分频模块包括车速分频输出和背光亮度控制电路。
所述报警模块包括灯光报警和声音报警两种类型，灯光报警包括驱动芯片ULN2003A，ULN2003A输出端驱动报警灯，声音报警采用蜂鸣器。
采用上述方案后，本实用新型实现8位单片机atmega16L芯片，增强控制功能、提高安全保证、信息反映完全，抗干扰能力强。其中步进电机和液晶屏采用专门的驱动芯片来驱动，增强了仪表的模块独立性，也提高步进电机和液晶屏工作的性能。
附图说明
图1是本实用新型较佳实施例的模块结构示意图；
图2是本实用新型较佳实施例的处理模块电路图；
图3是本实用新型较佳实施例的表头模块电路图；
图4是本实用新型较佳实施例的电源模块电路图；
图5是本实用新型较佳实施例的传感器采集模块电路图；
图6是本实用新型较佳实施例的移位输入模块图；
图7是本实用新型较佳实施例的PWM/分频模块电路图；
图8是本实用新型较佳实施例的液晶模块电路图；
图9是本实用新型较佳实施例的报警模块电路图；
图10是本实用新型较佳实施例的接口模块电路图；
图11是本实用新型较佳实施例的调试端口电路图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型较佳实施例包括单片机1、表头模块2、电源模块3、传感器模块4、移位输入模块5、PWM(脉冲宽度调制)/分频模块6、液晶模块7、报警模块8、接口模块9。
单片机1中所采用的单片机是atmel公司生产的AVR系列中的atmega16L芯片，该芯片具有16K字节的系统内可编程Flash，512字节的EEPROM，1K字节的片内SRAM，独立振荡器的实时计数器RTC，两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器，一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器，PWM/分频输出，8路10位A/D，两个可编程的串行USART等资源，单片机1连接有晶振、电源等外围电路，可参见图2。
表头模块2由步进电机驱动芯片21和四个表头步进电机22两部分组成，如图3所示。电机驱动芯片21选用BY8290，四个表头步进电机22连接在BY8290的脉冲输出端。atmega16L单片机1通过控制步进电机驱动芯片BY8290的四组方向，使频率管脚达到驱动步进电机，四个表头步进电机22包括里程、转速、燃油和水温，其输出是控制仪表中表盘四个表盘指针的转动。
电源模块3如图4所示，包括稳压处理单元31、外部供电单元32和失电检测单元33。稳压处理单元31采用LM317可调整三端稳压器稳压将钥匙火或者蓄电池电源进行稳压处理，得到系统供电电压VCC。另外，外部供电单元32包括钥匙火和蓄电瓶正极两部分，失电检测单元33为汽车熄火仪表进行失电后指针回零，里程保存，进入休眠操作的一个判断。
传感器模块4如图5所示，主要对汽车仪表所需的传感器信号进行采集处理，包括里程脉冲信号处理41，转速脉冲信号处理42，燃油传感器信号处理43，水温传感器处理44四路。
里程脉冲信号处理41分为三个处理部分，第一部分是信号的低通滤波电路，滤除信号中的高频信号，由器件R7，R8，R9，R10和C15组成；第二部分为电平转换电路，由器件Q1和R11组成，里程传感器处理来的高电平为8～12V的脉冲转换成单片机可采集的高电平为5V脉冲信号；第三部分后级低通滤波电路由R11和C14组成。转速脉冲信号处理42与里程脉冲信号处理41的原理相同。里程脉冲信号反应当前汽车行驶的实时速度，记录汽车行驶的总里程数。转速脉冲信号反应当前发动机转动的快慢。燃油传感器信号处理43分为二个部分，第一部分是信号的上拉电阻，由器件R26，R44，R43，R47，R48，Q5，Q7组成，与传感器电阻信号相匹配提取传感器电阻上的电压信号，其中R43，R47，R48，Q5，Q7组成上拉电阻的电源控制电路，在汽车熄火状态可以断开电源使得燃油传感器处在不工作状态，确保仪表休眠时满足低功耗要求；第二部分是信号滤波电路，由器件R28，C18组成组要是对传感器过来的信号起到滤波的作用，同时R28还具有限流的作用，比如万一燃油传感器信号接口接了其他12V的信号，也不会破坏单片机，如果没有R28或者R28过小，则很可能损坏单片机的采集管脚。水温传感器处理44与水温传感器处理44的原理相同。
移位输入模块5如图6所示，包括信号采集处理单元和移位输入单元。信号采集单元包括驻车制动51，安全带报警52，SRS报警53，ABS报警54，机油压力过低报警55共5个部分，每一路经过处理后连接到CD4021的并行输入口，通过移位输入单元56连接到单片机1。
PWM/分频模块6如图7所示，包括车速分频输出单元63，背光PWM信号输入61和背光PWM信号输出62。背光控制采用负控的PWM信号控制方式，背光PWM信号输入61的占空比从1％～80％变化的时候，仪表的照明亮度从1％～100％变化。
液晶模块7如图8所示，包括液晶驱动单元71和液晶屏电路72组成，液晶驱动单元由HT1621B液晶驱动芯片完成，单片机1通过12C总线的方式控制HT1621B，达到驱动液晶的目的。
本实施例中的报警模块8主要有两种结构，一种是图9所示的指示灯电路81、83，一种是蜂鸣器电路84。其中指示灯电路81中一部分是汽车上引出的硬线直接控制，比如左转向，右转向等，另外一部分由单片机1根据采集到的开关量通过ULN2003A报警灯驱动芯片82控制指示灯进行报警。蜂鸣器电路84是直接连接在atmega16L芯片中蜂鸣器输出管脚上。
接口模块9如图10所示，是将单片机系统上的各类信号引入到汽车仪表中。
另外，本实施例中还配调试端口(如图11)，调试端口模拟提供仪表脉冲，模拟量实现对仪表各种信号调试的功能。
Claims (9)
1.基于高速8位单片机的汽车仪表，其特征在于：包括单片机、表头模块、电源模块、传感器采集模块、移位输入模块、PWM/分频模块、液晶模块、报警模块；传感器模块连接在单片机模拟量输入端，移位输入模块连接在单片机的输入端，PWM/分频模块连接在处理单元的输出端，表头模块通过步进电机驱动芯片与单片机相连，液晶模块通过液晶驱动芯片与单片机相连，报警模块连接在单片机输出端。
2.如权利要求1所述的基于高速8位单片机的汽车仪表，其特征在于：所述单片机采用atmel公司AVR系列中的atmega16L芯片，atmega16L采用外置晶体的方式，确保处理单元的稳定运行。
3.如权利要求1所述的基于高速8位单片机的汽车仪表，其特征在于：所述表头模块包括里程、转速、燃油和水温四个单元，用来控制仪表指针的步进电机。
4.如权利要求1所述的基于高速8位单片机的汽车仪表，其特征在于：所述电源模块由可调整的线性稳压整流芯片LM317组成，提供仪表系统的工作电源。
5.如权利要求1所述的基于高速8位单片机的汽车仪表，其特征在于：所述单片机还连接有接口模块，接口模块为单片机传输汽车仪表所需信号。
6.如权利要求1所述的基于高速8位单片机的汽车仪表，其特征在于：所述传感器采集模块包括燃油传感器、冷却液温度传感器、里程传感器、转速传感器四个传感器，采集的信号输入至单片机内。
7.如权利要求1所述的基于高速8位单片机的汽车仪表，其特征在于：所述的移位输入模块包括一个并口输入串行输出的芯片CD4021，输入端连接有驻车制动，安全带报警，SRS报警，ABS报警，机油压力过低报警。
8.如权利要求1所述的基于高速8位单片机的汽车仪表，其特征在于：所述PWM/分频模块包括车速分频输出和背光亮度控制电路。
9.如权利要求1所述的基于高速8位单片机的汽车仪表，其特征在于：所述报警模块包括灯光报警和声音报警两种类型，灯光报警包括驱动芯片ULN2003A，ULN2003A输出端驱动报警灯，声音报警采用蜂鸣器。
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|---|---|---|---|---|
| CN102520652A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-06-27 | 埃泰克汽车电子(芜湖)有限公司 | 一种汽车仪表用多功能控制模块 |
| CN109031990A (zh) * | 2018-09-07 | 2018-12-18 | 徐州树袋熊电子科技有限公司 | 一种汽车通用仪表开发平台 |
| CN112498109A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-16 | 航天科技控股集团股份有限公司 | 基于xhy256的组合仪表 |
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