汽車組合儀表步進電機控制器及其控制方式的製作方法
2023-07-29 18:43:16 1
專利名稱：汽車組合儀表步進電機控制器及其控制方式的製作方法
技術領域：
本發明汽車組合儀表步進電機控制器及其控制方式是一種使用微控制器進行信號採集處理並直接控制步進電機來指示汽車工作狀態的組合儀表，其結構適用於卡車、客車、轎車、機動車等，在技術上適用於各種車型。
背景技術：
目前國內汽車儀表主要是採用傳統的機械式結構，在少量電子儀表中則主要採用十字線圈來帶動指針指示汽車工作狀態。傳統的機械式結構儀表存在成本高、性能不穩定、結構複雜、不夠美觀等不足之處；而目前國內的部分採用十字線圈方式的電子儀表，則存在指示精度不高、易產生積累誤差、容易損壞等不足之處。
發明內容
本發明的目的是針對上述不足之處提供一種汽車組合儀表步進電機控制器及其控制方式，採用兩片微處理器作為核心，採集汽車行駛的速度、發動機電壓、水溫、燃油、機油壓、氣壓信號，經微處理器處理後輸出，取消了傳統的機械及十字線圈方式帶動指針運行的方法，採用若干個步進電機指示上述信號狀態來反映汽車運行狀況，能夠達到指針運行平穩、指示準確、不產生積累誤差，並能各自獨立運行，不會產生相互影響。
汽車組合儀表步進電機控制器及其控制方式是採取以下方案實現的汽車組合儀表步進電機控制器結構具有控制器外殼，控制器外殼設置有面板，控制器外殼內裝置有印製電路板、電子線路、電子元器件。
電子線路包括兩片主控晶片(微處理器)MCU IC1、IC2、存儲器IC3、若干個步進電機、蜂鳴器、若干個(發光二極體)LED報警燈、液晶顯示器LCD、異步串行總線UART。主控晶片IC1通過串行線與存儲器IC3相連，主控晶片IC1、IC2分別通過信號線與多個步進電機P相連，主控晶片IC1分別通過信號線與液晶顯示屏LCD、發光二極體報警燈LED、蜂鳴器EF相連，主控晶片IC2分別通過信號線與發光二極體報警燈LED、蜂鳴器EF相連，主控晶片IC1、IC2分別連接有若干根信號線，採集模擬信號、數位訊號、開關量信號。模擬信號包括水溫、燃油、電壓、機油壓力、氣壓，數位訊號包括速度、發動機轉速，開關量信號包括遠光燈、近光燈、駐車燈、軸間差速、排氣制動。
汽車組合儀表步進電機控制器控制方式主控晶片IC1通過信號線將採集的車輛運行速度信號進行計算車輛運行的裡程和速度，並將裡程累積保存在存儲器IC3中，同時通過LCD顯示，並計算所需要輸出的脈寬調製PWM信號，同時啟動控制速度指針的步進電機，指示當前的速度值，當檢測到車速達到報警值時接通蜂鳴器進行聲音提示。
主控晶片通過信號線將採集到的發動機轉速信號計算發動機轉速，並計算所需要輸出的脈寬調製PWM信號，並啟動發動機轉速指示針的步進電機，指示出當前發動機的轉速。
主控晶片IC1通過信號線將採集到的水溫、燃油信號計算出當前水溫、燃油量並計算所需要輸出的脈寬調製PWM信號，並啟動控制水溫指針的步進電機，指示出當前的水溫、燃油量，當水溫、燃油量達到限定值時，啟動蜂鳴器進行聲音報警，並啟動LED二極體報警指示。
主控晶片IC2通過信號線將採集到的電壓、機油量、前後剎車氣壓A、氣壓B信號計算出當前電壓、機油量、前後剎車氣壓A、氣壓B並計算所需要輸出的脈寬調製PWM信號，並啟動控制電壓、機油量、前後剎車氣壓A、氣壓B指針的步進電機，指示出當前的電壓、機油量、前後剎車氣壓A、氣壓B，當電壓、機油量、前後剎車氣壓A、氣壓B達到限定值時，啟動蜂鳴器進行聲音報警，並啟動LED二極體報警指示。
汽車組合儀表步進電機控制器及其控制方式採用脈寬調製PWM技術，其原理是在周期不變的條件下改變脈衝的佔空比，即改變正電平在整個脈衝中的時間，利用電壓和電流之間微積分原理，在電壓不變的情況下改變電平維持的時間，即可改變瞬間電流的大小，從而在步進電機的線圈中產生不同大小的電流來驅動步進電機的運行並帶動指針轉動。在驅動多個步進電機時，採用協調控制技術以達到運行中相互不受影響。其特徵是採用PWM技術可以在很大範圍內改變佔空比，即可將電機線圈上的電流細分到很小的變化，從而能夠精確地改變步進電機的指示位置。使用兩片微處理器(MCU)upd78F0828B作為核心，採集汽車的速度、發動機轉速、電壓、水溫、燃油、機油壓力、氣壓信號，經處理後輸出。並取消了傳統的機械式及十字線圈帶動指針運行的方法，而採用8個步進電機指示上述信號狀態來反映汽車運行狀況，同時採用液晶數位化顯示裡程、總裡程及時間。發明中使用PWM(pulse width modulation脈寬調製)技術驅動步進電機，能達到指針運行平穩、指示準確、不產生累積誤差；同時採用協調控制技術來同時控制8個步進電機(每片MCU驅動4個)，並能各自獨立運行，不會產生相互影響。
以下將結合附圖對本發明作進一步說明。
圖1是汽車組合儀表步進電機控制器示意圖。
圖2是汽車組合儀表步進電機控制器及其控制方式電路原理圖。
圖3是汽車組合儀表步進電機控制器控制方式主程序流程圖。
圖4是汽車組合儀表步進電機控制器控制方式中斷程序流程圖。
具體實施例方式
參照附圖1、2，汽車組合儀表步進電機控制器結構具有控制器外殼1，控制器外殼設置有面板2，面板2上裝有電壓表3、水溫表4、氣壓表A5、氣壓表B6、機油壓力表7、燃油表8、轉速表9、速度表10、報警指示燈11。電壓表3、水溫表4、氣壓表A5、氣壓表B6、機油壓力表7、燃油表8、轉速表9、速度表10指針分別由8個步進電機P1～P8驅動。
控制器外殼內裝置有印製電路板、電子線路、電子元器件。電子線路包括電子線路包括兩片主控晶片(微處理器)MCU IC1、IC2、存儲器IC3、若干個步進電機、蜂鳴器、若干個(發光二極體)LED報警燈、液晶顯示器LCD、異步串行總線UART。主控晶片IC1通過串行線與存儲器IC3相連，主控晶片IC1、IC2分別通過信號線與多個步進電機P相連，主控晶片IC1分別通過信號線與液晶顯示屏LCD、發光二極體報警燈LED、蜂鳴器EF相連，主控晶片IC2分別通過信號線與發光二極體報警燈LED、蜂鳴器EF相連，主控晶片IC1、IC2分別連接有若干根信號線，採集模擬信號、數位訊號、開關量信號。模擬信號包括水溫、燃油、電壓、機油壓力、氣壓，數位訊號包括速度、發動機轉速，開關量信號包括遠光燈、近光燈、駐車燈、軸間差速、排氣制動等。
主控晶片IC1、IC2採用upd78F0828B，存儲器IC3採用93C66，步進電機P1～P8採用SWITECX15.589。
參照附圖2、3、4，汽車組合儀表步進電機控制器控制方式主控晶片IC1通過信號線將採集的車輛運行速度信號計算車輛運行的裡程和速度，並將裡程累積保存在存儲器IC3中，同時通過LCD顯示，並計算所需要輸出的脈寬調製PWM信號，同時啟動控制速度指針的步進電機，指示當前的速度值，當檢測到車速達到報警值時接通蜂鳴器進行聲音提示。
主控晶片通過信號線將採集到的發動機轉速信號計算發動機轉速，並計算所需要輸出的脈寬調製PWM信號，並啟動發動機轉速指示針的步進電機，指示出當前發動機的轉速。
主控晶片IC1通過信號線將採集到的水溫、燃油信號計算出當前水溫、燃油量並計算所需要輸出的脈寬調製PWM信號，並啟動控制水溫指針的步進電機，指示出當前的水溫、燃油量，當水溫、燃油量達到限定值時，啟動蜂鳴器進行聲音報警，並啟動LED二極體報警指示。
主控晶片IC2通過信號線將採集到的電壓、機油量、前後剎車氣壓A、氣壓A信號計算出當前電壓、機油量、前後剎車氣壓A、氣壓B並計算所需要輸出的脈寬調製PWM信號，並啟動控制電壓、機油量、前後剎車氣壓A、氣壓B指針的步進電機，指示出當前的電壓、機油量、前後剎車氣壓A、氣壓B，當電壓、機油量、前後剎車氣壓A、氣壓B達到限定值時，啟動蜂鳴器進行聲音報警，並啟動LED二極體報警指示。
主控晶片IC1、IC2通過信號線將採集到的開關量信號，例如擋位、轉向燈信號，開關相應指示燈。
權利要求
1.一種汽車組合儀表步進電機控制器，具有控制器外殼，控制器外殼設置有面板，控制器外殼內裝置有印製電路板、電子線路、電子元器件，其特徵在於電子線路包括兩片主控晶片IC1、IC2、存儲器IC3、若干個步進電機、蜂鳴器、若干個LED報警燈、液晶顯示器LCD、異步串行總線UART；主控晶片IC1通過串行線與存儲器IC3相連，主控晶片IC1、IC2分別通過信號線與多個步進電機P相連，主控晶片IC1分別通過信號線與液晶顯示屏LCD、發光二極體報警燈LED、蜂鳴器EF相連，主控晶片IC2分別通過信號線與發光二極體報警燈LED、蜂鳴器EF相連，主控晶片IC1、IC2分別連接有若干根信號線，採集模擬信號。
2.根據權利要求1所述的汽車組合儀表步進電機控制器，其特徵在於模擬信號包括水溫、燃油、電壓、機油壓力、氣壓。
3.根據權利要求1所述的汽車組合儀表步進電機控制器，其特徵在於數位訊號包括速度、發動機轉速，開關量信號包括遠光燈、近光燈、駐車燈、軸間差速、排氣制動。
4.根據權利要求1所述的汽車組合儀表步進電機控制器，其特徵在於控制器面板上裝置有電壓表、水溫表、氣壓表A、氣壓表B、機油壓力表、燃油表、轉速表、速度表，表指針分別由步進電機驅動。
5.權利要求1所述的汽車組合儀表步進電機控制器控制方式，其特徵在於主控晶片IC1通過信號線將採集到的車輛運行速度信號計算車輛運行的裡程和速度，並將裡程累積保存在存儲器IC3中，同時通過LCD顯示，並計算所需要輸出的脈寬調製PWM信號，同時啟動控制速度指針的步進電機，指示當前的速度值，當檢測到車速達到報警值時接通蜂鳴器進行聲音提示；主控晶片通過信號線將採集到的發動機轉速信號計算發動機轉速，並計算所需要輸出的脈寬調製PWM信號，並啟動發動機轉速指示針的步進電機，指示出當前發動機的轉速；主控晶片IC1通過信號線將採集到的水溫、燃油信號計算出當前水溫、燃油量並計算所需要輸出的脈寬調製PWM信號，並啟動控制水溫指針的步進電機，指示出當前的水溫、燃油量，當水溫、燃油量達到限定值時，啟動蜂鳴器進行聲音報警，並啟動LED二極體報警指示；主控晶片IC2通過信號線將採集到的電壓、機油量、前後剎車氣壓A、氣壓B信號計算出當前電壓、機油量、前後剎車氣壓A、氣壓B並計算所需要輸出的脈寬調製PWM信號，並啟動控制電壓、機油量、前後剎車氣壓A、氣壓B指針的步進電機，指示出當前的電壓、機油量、前後剎車氣壓A、氣壓B，當電壓、機油量、前後剎車氣壓A、氣壓B達到限定值時，啟動蜂鳴器進行聲音報警，並啟動LED二極體報警指示。
6.根據權利要求5所述的汽車組合儀表步進電機控制器控制方式，其特徵在於主控晶片IC1、IC2通過信號線將採集到的開關量信號，開關相應指示燈。
全文摘要
本發明汽車組合儀表步進電機控制器及其控制方式是一種使用微控制器進行信號採集處理並直接控制步進電機來指示汽車工作狀態的組合儀表，其結構適用於卡車、客車、轎車、機動車等，在技術上適用於各種車型。結構具有控制器外殼，控制器外殼設置有面板，控制器外殼內裝置有印製電路板、電子線路、電子元器件，其特徵在於電子線路包括兩片主控晶片IC1、IC2、存儲器IC3、若干個步進電機、蜂鳴器、若干個LED報警燈、液晶顯示器LCD、異步串行總線UART。主控晶片IC1、IC2分別連接有若干根信號線，採集模擬信號、數位訊號、開關量信號。模擬信號包括水溫、燃油、電壓、機油壓力、氣壓，數位訊號包括速度、發動機轉速，開關量信號包括遠光燈、近光燈、排氣制動等。
文檔編號H02P8/00GK1490191SQ0313233
公開日2004年4月21日 申請日期2003年8月15日 優先權日2003年8月15日
發明者袁光輝, 冷雲恆, 陳宇, 李勁松 申請人:南京金陵紫光系統工程有限公司