專利名稱：雙軸步進(jìn)電機(jī)式汽車組合儀表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
雙軸步進(jìn)電機(jī)式汽車組合儀表技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及汽車儀表裝置，特別是與雙軸步進(jìn)電機(jī)的控制驅(qū)動技術(shù)有關(guān)。本研究成果運用于ZB267系列汽車組合儀表。
背景技術(shù)：
[0002]隨著單片機(jī)的發(fā)展成熟，單片機(jī)控制功能和提高產(chǎn)品性能方面得到了很大的提高，單片機(jī)的低功耗將工作電流從mA級降到uA級滿足汽車熄火狀態(tài)下蓄電瓶供電的情況。 此外單片機(jī)的豐富的外圍資源，比如AD模塊，終端資源，多計數(shù)器以及異步時鐘等對于汽車儀表的功能來說完全足夠。[0003]采用單片機(jī)技術(shù)的組合儀表可以很好地實現(xiàn)不同功能的儀表采用同一種控制軟件，避免多次開發(fā)，加上單片機(jī)成熟的開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具大大地縮短了汽車儀表的開發(fā)周期。[0004]單片機(jī)的數(shù)字處理，可以提高汽車儀表的抗干擾性能。基于以上單片機(jī)的特點，單片機(jī)在汽車儀表領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。所以，本發(fā)明人基于單片機(jī)的優(yōu)勢，將其應(yīng)用到汽車儀表的技術(shù)領(lǐng)域中，本案由此產(chǎn)生。實用新型內(nèi)容[0005]本實用新型的目的就是提供一種雙軸步進(jìn)電機(jī)式汽車組合儀表，設(shè)計簡單，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性高的汽車儀表。[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的解決方案為[0007]雙軸步進(jìn)電機(jī)式汽車組合儀表，包括單片機(jī)、表頭模塊、電源模塊、傳感器采集模塊、時鐘RTC模塊、PWM/分頻模塊、液晶模塊、報警模塊；傳感器模塊連接在單片機(jī)模擬量輸入端，移位輸入模塊連接在單片機(jī)的輸入端，PWM/分頻模塊連接在處理單元的輸出端，表頭模塊通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片與單片機(jī)相連，液晶模塊通過液晶驅(qū)動芯片與單片機(jī)相連，報警模塊連接在單片機(jī)輸出端。[0008]所述單片機(jī)采用atmel公司AVR系列中的atmegal6L芯片，atmegal6L采用外置晶體的方式，確保處理單元的穩(wěn)定運行。[0009]所述表頭模塊包括里程、轉(zhuǎn)速、燃油、水溫、氣壓1和氣壓2共6個指示表頭，用來控制儀表指針的步進(jìn)電機(jī)。另外尿素表用4個LED來指示。[0010]所述電源模塊由線性穩(wěn)壓整流芯片LM7812和開關(guān)電源模塊GM7130組成，提供傳感器電源和儀表系統(tǒng)的工作電源。[0011]所述單片機(jī)還連接有接口模塊，接口模塊為單片機(jī)傳輸汽車儀表所需信號。[0012]所述傳感器采集模塊包括燃油傳感器、冷卻液溫度傳感器、里程傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、氣壓1傳感器、氣壓2傳感器以及尿素傳感器七個傳感器，采集的信號輸入至單片機(jī)內(nèi)。[0013]所述的時鐘RTC模塊采用飛利浦公司PCF8563芯片。[0014]所述PWM/分頻模塊包括車速分頻輸出和背光亮度控制電路。[0015]所述報警模塊包括燈光報警和聲音報警兩種類型，燈光報警包括移位輸出芯片 CD4094, CD4094輸出端控制報警燈，聲音報警采用蜂鳴器。[0016]采用上述方案后，本實用新型實現(xiàn)8位單片機(jī)atmega16L芯片，增強(qiáng)控制功能、提高安全保證、信息反映完全，抗干擾能力強(qiáng)。其中步進(jìn)電機(jī)和液晶屏采用專門的驅(qū)動芯片來驅(qū)動，增強(qiáng)了儀表的模塊獨立性，也提高步進(jìn)電機(jī)和液晶屏工作的性能。


[0017]圖1是本實用新型較佳實施例的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；[0018]圖2是本實用新型較佳實施例的處理模塊電路圖；[0019]圖3是本實用新型較佳實施例的表頭模塊電路圖；[0020]圖4是本實用新型較佳實施例的電源模塊電路圖；[0021]圖5是本實用新型較佳實施例的傳感器采集模塊電路圖；[0022]圖6是本實用新型較佳實施例的時鐘RTC模塊圖；[0023]圖7是本實用新型較佳實施例的PWM/分頻模塊電路圖；[0024]圖8是本實用新型較佳實施例的液晶模塊電路圖；[0025]圖9是本實用新型較佳實施例的報警模塊電路圖；[0026]圖10是本實用新型較佳實施例的接口模塊電路圖；[0027]圖11是本實用新型較佳實施例的調(diào)試端口電路圖；具體實施方式
[0028]如圖1所示，本實用新型較佳實施例包括單片機(jī)1、表頭模塊2、電源模塊3、傳感器模塊4、時鐘RTC模塊5、PWM(脈沖寬度調(diào)制)/分頻模塊6、液晶模塊7、報警模塊8、接口模塊9。[0029]處理單元1中所采用的單片機(jī)是atmel公司生產(chǎn)的AVR系列中的atmega16L芯片， 該芯片具有16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，512字節(jié)的EEPROM，IK字節(jié)的片內(nèi)SRAM，獨立振蕩器的實時計數(shù)器RTC，兩個具有獨立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時器/計數(shù)器，一個具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時器/計數(shù)器，PWM/分頻輸出，8路10位 A/D，兩個可編程的串行USART等資源，單片機(jī)1連接有晶振、電源等外圍電路，可參見圖2。[0030]表頭模塊2由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片21，6個表頭步進(jìn)電機(jī)22和尿素表LED指示三部分組成，如圖3所示。電機(jī)驅(qū)動芯片21選用BY^90，六個表頭步進(jìn)電機(jī)22連接在BY8290 的脈沖輸出端。atmegal6L單片機(jī)1通過控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片BY8290的四組方向，使頻率管腳達(dá)到驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，六個表頭步進(jìn)電機(jī)22包括里程、轉(zhuǎn)速、燃油、水溫、氣壓1和氣壓 2，其輸出是控制儀表中表盤六個表盤指針的轉(zhuǎn)動。[0031 ] 電源模塊3如圖4所示，包括穩(wěn)壓處理單元31、外部供電單元32、失電檢測單元33 和傳感器電源34。穩(wěn)壓處理單元31采用GM7130開關(guān)電源將鑰匙火或者蓄電池電源進(jìn)行穩(wěn)壓處理，得到系統(tǒng)供電電壓VCC。另外，外部供電單元32包括鑰匙火和蓄電瓶正極兩部分， 失電檢測單元33為汽車熄火儀表進(jìn)行失電后指針回零，里程保存，進(jìn)入休眠操作的一個判斷。傳感器電源；34采用LM7812三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓將外部供電單元穩(wěn)壓成12V的傳感器電源。 傳感器模塊4如圖5所示，主要對汽車儀表所需的傳感器信號進(jìn)行采集處理，包括里程脈沖信號處理41，轉(zhuǎn)速脈沖信號處理42，燃油傳感器信號處理43，水溫傳感器處理44， 氣壓1傳感器處理45，氣壓2傳感器處理46和尿素表傳感器47七路。[0033]里程脈沖信號處理41分為三個處理部分，第一部分是信號的低通濾波電路，濾除信號中的高頻信號，由器件2R19，2R20, 2C10, 2R21和2R22組成；第二部分為電平轉(zhuǎn)換電路， 由器件2T6和2R23組成，里程傳感器處理來的高電平為8 12V的脈沖轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可采集的高電平為5V脈沖信號；第三部分后級低通濾波電路由2R23和2C11組成。轉(zhuǎn)速脈沖信號處理42與里程脈沖信號處理41的原理相同。里程脈沖信號反應(yīng)當(dāng)前汽車行駛的實時速度，記錄汽車行駛的總里程數(shù)。轉(zhuǎn)速脈沖信號反應(yīng)當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動的快慢。燃油傳感器信號處理43分為二個部分，第一部分是信號的上拉電阻，由器件2R4，2T1,2C2, 2R3，2R17， 2R18，2T5組成，與傳感器電阻信號相匹配提取傳感器電阻上的電壓信號，其中2T5，2R18， 2R17，2R4，2T1組成上拉電阻的電源控制電路，在汽車熄火狀態(tài)可以斷開電源使得燃油傳感器處在不工作狀態(tài)，確保儀表休眠時滿足低功耗要求；第二部分是信號濾波電路，由器件 2R2，2C1組成組要是對傳感器過來的信號起到濾波的作用，同時2R2還具有限流的作用，比如萬一燃油傳感器信號接口接了其他12V的信號，也不會破壞單片機(jī)，如果沒有2R2或者 2R2過小，則很可能損壞單片機(jī)的采集管腳。水溫傳感器處理44，水溫傳感器處理44，氣壓 1傳感器處理45，氣壓2傳感器處理46的原理相同。尿素表傳感器47由2D11，2R42，2D8， 2R43和2C14組成。其中2C14和2R42組成低通濾波電路，2D8將信號限幅在單片機(jī)可采集的4. 7V內(nèi)。[0034]RTC模塊5如圖6所示，采用飛利浦高性能的PCF8563RTC芯片，通過RTC的I2C接口與atmega16L芯片上的9，10管腳連接，為本實施例時鐘進(jìn)行準(zhǔn)確的計算。[0035]PWM/分頻模塊6如圖7所示，包括車速分頻輸出單元63，背光PWM信號輸入61和背光PWM信號輸出62。背光控制采用負(fù)控的PWM信號控制方式，背光PWM信號輸入61的占空比從 80%變化的時候，儀表的照明亮度從 100%變化。[0036]液晶模塊7如圖8所示，包括液晶驅(qū)動單元71和液晶屏電路72組成，液晶驅(qū)動單元由HT1621B液晶驅(qū)動芯片完成，單片機(jī)1通過I2C總線的方式控制HT1621B，達(dá)到驅(qū)動液晶的目的。[0037]本實施例中的報警模塊8主要有兩種結(jié)構(gòu)，一種是圖9所示的指示燈電路81、83， 一種是蜂鳴器電路84。其中指示燈電路81中一部分是汽車上引出的硬線直接控制，比如左轉(zhuǎn)向，右轉(zhuǎn)向等，另外一部分由單片機(jī)1根據(jù)采集到的開關(guān)量或者傳感器信號通過CD4094 報警燈移位控制芯片82控制指示燈進(jìn)行報警。蜂鳴器電路84是直接連接在儀表接口 B上的第4腳。[0038]接口模塊9如圖10所示，是將單片機(jī)系統(tǒng)上的各類信號引入到汽車儀表中。[0039]另外，本實施例中還配調(diào)試端口(如圖11)，調(diào)試端口模擬提供儀表脈沖，模擬量實現(xiàn)對儀表各種信號調(diào)試的功能。
權(quán)利要求1.雙軸步進(jìn)電機(jī)式汽車組合儀表，其特征在于包括單片機(jī)、表頭模塊、電源模塊、傳感器采集模塊、時鐘RTC模塊、PWM/分頻模塊、液晶模塊、報警模塊；傳感器模塊連接在單片機(jī)模擬量輸入端，移位輸入模塊連接在單片機(jī)的輸入端，PWM/分頻模塊連接在處理單元的輸出端，表頭模塊通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片與單片機(jī)相連，液晶模塊通過液晶驅(qū)動芯片與單片機(jī)相連，報警模塊連接在單片機(jī)輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的雙軸步進(jìn)電機(jī)式汽車組合儀表，其特征在于所述單片機(jī)采用 atmel公司AVR系列中的atmegal6L芯片，atmegal6L采用外置晶體的方式，確保處理單元的穩(wěn)定運行。
3.如權(quán)利要求1所述的雙軸步進(jìn)電機(jī)式汽車組合儀表，其特征在于所述表頭模塊包括里程、轉(zhuǎn)速、燃油、水溫、氣壓1和氣壓2共6個指示表頭，用來控制儀表指針的步進(jìn)電機(jī)； 同時還包括4個LED燈指示的尿素表。
4.如權(quán)利要求1所述的雙軸步進(jìn)電機(jī)式汽車組合儀表，其特征在于所述電源模塊由線性穩(wěn)壓整流芯片LM7812和開關(guān)電源模塊GM7130組成，提供傳感器電源和儀表系統(tǒng)的工作電源。
5.如權(quán)利要求1所述的雙軸步進(jìn)電機(jī)式汽車組合儀表，其特征在于所述單片機(jī)還連接有接口模塊，接口模塊為單片機(jī)傳輸汽車儀表所需信號。
6.如權(quán)利要求1所述的雙軸步進(jìn)電機(jī)式汽車組合儀表，其特征在于所述傳感器采集模塊包括燃油傳感器、冷卻液溫度傳感器、里程傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、氣壓1傳感器、氣壓2 傳感器以及尿素傳感器七個傳感器，采集的信號輸入至單片機(jī)內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的雙軸步進(jìn)電機(jī)式汽車組合儀表，其特征在于所述的時鐘RTC 模塊為飛利浦公司PCF8563芯片。
8.如權(quán)利要求1所述的雙軸步進(jìn)電機(jī)式汽車組合儀表，其特征在于所述PWM/分頻模塊包括車速分頻輸出和背光亮度控制電路。
9.如權(quán)利要求1所述的雙軸步進(jìn)電機(jī)式汽車組合儀表，其特征在于所述報警模塊包括燈光報警和聲音報警兩種類型，燈光報警包括移位輸出芯片CD4094，CD4094輸出端控制報警燈，聲音報警采用蜂鳴器。
專利摘要本實用新型主要提供一種雙軸步進(jìn)電機(jī)式汽車組合儀表，包括單片機(jī)、表頭模塊、電源模塊、傳感器采集模塊、時鐘RTC模塊、PWM/分頻模塊、液晶模塊、報警模塊；傳感器模塊連接在單片機(jī)模擬量輸入端，移位輸入模塊連接在單片機(jī)的輸入端，PWM/分頻模塊連接在處理單元的輸出端，表頭模塊通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片與單片機(jī)相連，液晶模塊通過液晶驅(qū)動芯片與單片機(jī)相連，報警模塊連接在單片機(jī)輸出端。本實用新型實現(xiàn)8位單片機(jī)atmega16L芯片，增強(qiáng)控制功能、提高安全保證、信息反映完全，抗干擾能力強(qiáng)。
文檔編號B60K35/00GK202243023SQ20112030707
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月20日
發(fā)明者馬敏杰 申請人:浙江汽車儀表有限公司