機動車智能儀表的製作方法

2023-04-22 18:00:26

專利名稱：機動車智能儀表的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及車輛用儀表，特別是一種機動車用智能儀表。
目前，國內汽車、摩託車通常所使用的機械儀表，大多採用指針顯示車速、裡程、油量、水溫、油壓、充電電流，在劇烈振動、各種溫度、潮溼環境狀態下，性能不可靠、不穩定，存在使用壽命短、指示狹窄、技術落後、製作工藝繁雜等缺陷，特別是車速裡程所用軟軸，在機械剪切力作用下極易損壞，倒車還退裡程，未起到應有的作用。為克服這些缺陷，出現了電子式的車輛儀表，但仍然存在許多的缺陷。如專利號為ZL93239300.4的全電子汽車儀表就存在著不耐振動、因使用了電池、數據易丟失、無法實現防盜，顯示呆板、自動化程度低、沒有人機對話功能，顯示方式不能最大限度地解除駕駛員疲勞，報警範圍太窄，記憶存儲單一，不能自我診斷和電路自動檢測，夜間行駛會車時不能自動切換遠近光等不足。
本實用新型的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種採用微電腦控制的電子技術，使功能更完善、自動化程度更高、性能更穩定的機動車智能儀表。
本實用新型機動車智能儀表是採用以下的技術方案清楚完整地實施完成的即一種機動車智能儀表，包括接收並處理來自於車速、電壓、水溫、汽油量、機油量、剎車油量、夜間會車遠近光、夜間後面來車信息的傳感器信號的電路及其顯示儀錶盤，其特徵在於，電路包括輸入電路、A/D轉換電路、含單片機及存儲器的中央處理單元電路、電流放大電路、整形電路、驅動顯示電路、報警電路、電源電路、會車驅動繼電器電路和執行電路；來自傳感器的信號經輸入電路進行濾波、抗幹擾處理和電平轉換後輸入A/D轉換變為單片機能識別的數位訊號，經單片機運算處理，送電流放大電路放大，以動態掃描方式驅動顯示器件發光並分別顯示各自狀態；其中傳感器接收的夜間會車提示信號經單片機處理後送驅動電路執行遠近光切換；車速和發動機轉速是採取採用霍爾元件或光電元件製成的傳感器，將機械轉速轉換成電脈衝信號，經整形電路處理後送單片機運算處理，驅動顯示電路和報警電路；採用人機對話或防盜密碼按鍵與單片機連接，對其識別、運算處理後，控制執行停車的驅動電路，或改變儀表的顯示方式。
本實用新型機動車智能儀表與現有技術相比具有微電腦先進技術，能識別機動車所需要顯示的一切參量、信息，並進行自動處理，實現全自動人機對話，特別具有按實際需要逐項顯示，自動顯示或全面顯示，極限自動聲、光報警，夜間會車自動切換遠近光，後方來車自動提示，電路故障檢測指示，密碼防盜，自動斷電停車拒盜，發送被盜報警信息，不用電池確保數據不丟失及儀表自我診斷的優點，對機動車的維護，安全都有積極效果。
以下結合附圖對本實用新型的上述結構進一步敘述

圖1是本實用新型電路原理方框示意圖；圖2是本實用新型儀錶盤的示意圖；圖3是本實用新型的輸入濾波電路圖；圖4是本實用新型的A/D轉換電路圖；圖5是本實用新型的中央處理單元電路圖；圖6是本實用新型的驅動、顯示電路圖；圖7是本實用新型的整形電路圖；圖8是本實用新型的工作電源電路圖；圖9是本實用新型的防盜報警執行電路圖；圖10是本實用新型的會車驅動繼電器電路圖；圖11是本實用新型人機對話按鍵電路圖；圖12是本實用新型的蜂鳴報警電路圖；圖13、14是本實用新型車速或發動機轉速傳感器的結構示意圖。
參見附圖1，圖中的機動車智能儀表，包括接收並處理來自於車速、電壓、水溫、汽油量、機油量、剎車油量、夜間會車遠近光、夜間後面來車信息的傳感器信號的電路及其顯示儀錶盤，其特徵在於，電路包括輸入電路3、A/D轉換電路4、含單片機及存儲器的中央處理單元電路5、整形電路7、顯示驅動電路6、報警電路12、電源電路8、會車驅動繼電器電路10和執行電路9；來自傳感器的信號經輸入電路3進行濾波、抗幹擾處理和電平轉換後輸入A/D轉換電路4轉換為單片機能識別的數位訊號，經單片機運算處理，送顯示驅動電路6中的電流放大電路放大，以動態掃描方式驅動顯示器件發光並分別顯示各自狀態；其中傳感器接收的夜間會車提示信號經單片機處理後送驅動電路10執行遠近光切換；車速和發動機轉速是採用霍爾元件或光電元件製成的傳感器11，將機械轉速轉換成電脈衝信號，經整形電路7處理後送單片機運算處理，驅動顯示電路6和報警電路12；採用人機對話或防盜密碼按鍵AN與單片機連接，由其識別、運算處理後，控制執行停車的執行電路9，或改變儀表的顯示方式。
參見附圖2，在如圖所示的儀錶盤中，其中13為防盜報警狀態指示，14為機油壓力指示，15為剎車油量指示，16為電路故障指示，17為速度模擬顯示，18為小裡程顯示，19為總裡程顯示，20為水溫顯示，21為電瓶電壓顯示，22為汽油量指示，23為人機對話按鍵AN，24為自動調光窗，25為發動機轉速顯示，26為夜間小燈指示，27為遠近指示，28為左、右轉彎燈指示，29為倒車燈指示，30為剎車燈指示，31夜間後面來車提示。
參見附圖3，輸入濾波電路3的每個輸入端與其相應的傳感器連接，其中電瓶+12V電壓經R36和R37分壓，產生與輸入電壓成正比的電壓，經R81、C4組成的濾波電路濾波經101輸出端送至A/D轉換電路處理變為數位訊號，由單片機讀取，經運算處理送至電流放大驅動顯示，如果達到報警限量，單片機將運算處理後的信號送報警電路12的輸入端57執行報警；水溫、汽油量、機油量、剎車油量的信號分別由98～95輸入，進行濾波、抗幹擾處理和電平轉換後分別由102～105端接A/D轉換電路；自動調光信號通過光敏電阻R41的阻值隨環境光線的強弱變化而變化，經R39分壓後經R80與C13組成的濾波電路濾波後由100端送A/D處理變為數位訊號由單片機讀取，經運算處理後送入驅動顯示電路6，控制所有發光器件電流，從而達到自動調光目的；夜間會車自動切換遠近光信號通過光敏電阻R88感應後獲得，由106端輸出，經A/D變換後的信號再輸入單片機處理後送至驅動繼電器電路10的輸入端44驅動繼電器，實現遠近光自動切換；夜間車後來車提示信號由光敏電阻R91感應獲得，經A/D變換後的信號再輸入單片機處理後驅動顯示電路6電流放大電路後驅動顯示。
參見圖4，該A/D轉換電路4採用ADC0809集成晶片U1，其輸入端與輸入電路的輸出端連接，以逐次比較方式將輸入電路3的八路單端模擬量轉換為數位訊號供單片機讀取。
參見圖5，本實用新型的中央處理單元電路由51系列單片機U2和2隻74HC164串/並轉換器件及CPU監視電路(看門狗)MAX706及串行E2PROM93C46存儲器組成，其輸入端分別接收按鍵AN送來的信號、單穩態觸發電路送來的信號、讀取A/D的數據、處理數據，將需要存儲的數據儲存，並將信號分別輸送到驅動顯示電路6、報警電路12、驅動電路10和執行電路9分別進行顯示、報警、遠近光的自動切換和防盜停車。圖中的93C46是串行E2PROM、用來儲存適時小裡程、總裡程、防盜密碼、它具有在線改寫數據的功能，無論有無電源，數據不丟失。
參見圖6，驅動顯示電路將單片機送來的信號放大驅動LED發光，所有顯示可由LED完成，如圖所示的驅動顯示電路為電流放大電流，其數量由參加顯示的LED數量而決定。
參見圖7，由兩個觸發器U3和U4構成的單穩觸發整形電路7將傳感器11送來的車速頻率脈衝和發動機轉速信號進行整形，分別經R55和R56、R93和R94，送圖5單片機進行脈衝計數，運算後得出小裡程和總裡程並儲存，車速信號，送驅動顯示電路6顯示，發動機轉速信號只送驅動顯示電路6顯示，不存儲。
參見圖8，工作電源電路8將機動車+12V電瓶電壓進行濾波，穩壓後供給儀表使用。
參見圖9，防盜報警執行電路包括驅動管T9、與T9輸出端連接的開關繼電器J1，其中繼電器的吸合開關串接在汽車的電源迴路中；當輸入端49輸入信號後，J1吸合通過46端斷掉車上電源，實現停車拒盜，同時接通47端接通車上喇叭電源發出被盜報警鳴叫，同時通過48端送出數碼信息，供數碼接收器報警。
參見圖10，會車驅動繼電器電路10與防盜報警執行電路一樣，驅動管T10、由T10輸出端控制的開關繼電器J2，其中繼電器的吸合開關串接在汽車的遠光和近光燈電源的迴路中；當輸入端44收到信號後，J2吸合，通過42端將汽車上遠光電源切換至近光電源43端，從而達到自動切換遠近光。
參見圖11，按鍵AN電路完成密碼輸入和顯示方式選擇，小裡程清零均由按鍵AN輸入。
參見圖12，在蜂鳴報警電路中，當57端收到信號後，發出″嘀″聲報警信號。
參見圖13、14，該車速及發動機傳感器11由磁鋼或帶透光孔的轉盤，霍爾元件CH或光電元件CG構成，車速和發動機轉速經霍爾元件CH或光電元件CG上的輸出端80、81、82或83、84、85傳遞至整形電路7。其中任何一種均可取代軟軸。該傳感器安裝在機動車變速箱、輪彀上，將轉速變換成頻率脈衝信號送至整形電流處理。
現將本實用新型機動車智能儀表工作步驟、顯示狀態描述於下參見圖2，用鑰匙開啟通電儀表自檢，由紅、橙、綠色燈光依次顯示一次後轉成紅色並不斷閃爍、同時發出″嘀、嘀、嘀″音響，示意等待輸送密碼。機油壓力指示14，剎車油量指示15和電路故障指示16停止自檢，其顯示消失。其它顯示部位繼續周而復始自檢。密碼由按鍵AN輸入。密碼由三位數字組成，每位數以3秒時間內按鍵次數確定。防盜報警狀態指示13的三種顯示顏色紅、橙、綠，紅代表防盜報警未解除，要輸密碼機動車才能正常行駛；橙色代表解除防盜報警一次，斷電後要重新輸密碼，才能行駛，如未斷電，勿需再輸密碼機動車也能行駛；綠色代表長久解除防盜報警，相當於取消防盜功能。
在紅燈閃爍時，輸入密碼第一個數如″8″即按八下AN鍵，發出″嘀″聲便可輸入第二個數如″8″即按八下AN鍵，發出″嘀″聲便可輸入第三個數如″8″即按八下AN鍵，發出″嘀″聲隔三秒″嘀、嘀″聲響，示意輸密完成，防盜報警狀態指示13由紅色變橙色，顯示器件停檢，顯示全部數據，可以起步行駛。如需長久解除防盜報警，在上述操作完成後，重複輸入第三個數如″8″即按八下AN鍵，當發出″嘀、嘀″聲響，示意輸密完成，由紅色變綠色，顯示器件停檢，儀表顯示各種數據；啟動後機油壓力指示14由紅色變綠色，預熱後20顯示橙色並有″嘀、嘀″聲響，示意水溫適當，可以起步行駛。當車行駛5公尺各顯示除指示13、14、15、16、17外，其他均自動消失，(行車途中如汽油、水溫、電壓等超限量，均會自動報警、自動顯示)表面清晰、明了。
選擇顯示方式的操作按AN鍵一次，設置小裡程並清零，再按AN鍵一次，取消小裡程設置和顯示，按鍵可逆。按AN鍵二次，調出水溫顯示，再按二次，消失顯示，按鍵可逆。按AN鍵三次，調出電壓顯示，再按三次消失顯示，按鍵可逆。按AN鍵四次，調出汽油量顯示，再按四次，消失顯示，按鍵可逆。按AN鍵五次，全面顯示，再按五次，消失顯示，按鍵可逆。按鍵六次，恢復防盜報警功能，指示13由綠色變橙色，此時按鍵不可逆。(各種顯示消失時、內部仍在工作)當車速低於100km/h時，顯示100刻度內為綠色，無聲；當車速高於100kg/h時，顯示從100刻度起為紅色，″嘀、嘀、嘀″聲響五次，每間隔30秒鐘重複；當車速超過110km/h時顯示從100刻度起為紅色，″嘀、嘀、嘀″聲響五次，間隔10秒重複。當水溫超過95℃時顯示轉紅色，″嘀、嘀、嘀″響二次。當電壓低於或等於10V時，顯示顯紅色，″嘀、嘀、嘀″聲響二次。當汽油量還可維持行駛30km時，顯紅色，″嘀、嘀、嘀″聲響二次，十分鐘後″嘀、嘀、嘀″聲響連續五次。指示14、15、16、31發出報警時，紅燈閃爍，″嘀、嘀、嘀″聲響連續二次。
當指示13顯紅色閃動時強行起步(即錯輸或不輸密碼)機動車行駛五公尺就自動斷電停駛，喇叭長鳴，發出報警信息，斷電後只可再重新起步一次行駛五公尺，當輸入正確密碼又恢復正常行駛。
本實用新型機動車智能儀表應用微電腦技術，使儀表的結構、顯示、使用更趨合理，簡捷、壽命更長，解決了以往難以解決的難題，並增添了全新內容，能夠充分滿足駕駛員的需要。
權利要求1.一種機動車智能儀表，包括接收並處理來自於車速、電壓、水溫、汽油量、機油量、剎車油量、夜間會車遠近光、夜間後面來車信息的傳感器信號的電路及其顯示儀錶盤，其特徵在於，電路包括輸入電路(3)、A/D轉換電路(4)、含單片機及存儲器的中央處理單元電路(5)、整形電路(7)、顯示驅動電路(6)、報警電路(12)、電源電路(8)、會車驅動繼電器電路(10)和執行電路(9)；來自傳感器的信號經輸入電路(3)進行濾波、抗幹擾處理和電平轉換後輸入A/D轉換電路(4)轉換為單片機能識別的數位訊號，經單片機運算處理，送顯示驅動電路(6)中的電流放大電路放大，以動態掃描方式驅動顯示器件發光並分別顯示各自狀態；其中傳感器接收的夜間會車提示信號經單片機處理後送驅動電路(10)執行遠近光切換；車速和發動機轉速採用霍爾元件或光電元件製成的傳感器(11)，將機械轉速轉換成電脈衝信號，經整形電路7處理後送單片機運算處理，驅動顯示電路(6)和報警電路(12)；採用按鍵(AN)與單片機連接，由其輸入密碼或由其指示單片機控制執行停車的執行電路(9)，或改變儀表的顯示方式。
2.根據權利要求1所述的機動車智能儀表，其特徵在於儀錶盤上具有防盜報警狀態指示(13)，機油壓力指示(14)，剎車油量指示(15)，電路故障指示(16)，速度模擬顯示(17)，小裡程顯示(18)，總裡程顯示(19)，水溫顯示(20)，電瓶電壓顯示(21)，汽油量指示(22)，人機對話按鍵(AN)(23)，自動調光窗(24)，發動機轉速顯示(25)，夜間小燈指示(26)，大燈指示(27)，左、右轉彎燈指示(28)，倒車燈指示(29)，剎車燈指示(30)，夜間後面來車提示(31)。
3.根據權利要求1所述的機動車智能儀表，其特徵在於車速及發動機傳感器(11)由磁鋼或帶透光孔的轉盤，霍爾元件(CH)或光電元件(CG)構成，車速和發動機轉速經霍爾元件(CH)或光電元件(CG)上的輸出端(80、81、82)或(83、84、85)傳遞至整形電路(7)，傳感器(11)安裝在機動車變速箱、輪彀上，將轉速變換成頻率脈衝信號送至整形電路處理。
4.根據權利要求1所述的機動車智能儀表，其特徵在於A/D轉換電路(4)採用集成晶片U1，其輸入端與輸入電路的輸出端連接，以逐次比較方式將輸入電路(3)的八路單端模擬量轉換為數位訊號供單片機讀取。
5.根據權利要求1所述的機動車智能儀表，其特徵在於中央處理單元電路由單片機(U2)和兩隻串/並轉換器件及CPU監視電路、串行E2PROM組成；其輸入端分別接收按鍵(AN)送來的信號、單穩態觸發電路送來的信號、讀取A/D的數據、處理數據，將需要存儲的數據儲存，並將信號分別輸送到驅動顯示電路(6)、報警電路(12)、驅動電路(10)和執行電路(9)分別進行顯示、報警、遠近光的自動切換和防盜停車。
6.根據權利要求1所述的機動車智能儀表，其特徵在於防盜報警執行電路包括驅動管(T9)、與(T9)輸出端連接的開關繼電器(J1)，其中繼電器的吸合開關串接在汽車的電源迴路中。
7.根據權利要求1所述的機動車智能儀表，其特徵在於會車驅動繼電器電路(10)與防盜報警執行電路一樣，驅動管(T10)、由(T10)輸出端控制的開關繼電器(J2)，其中繼電器的吸合開關串接在汽車的遠光和近光燈電源的迴路中。
專利摘要本實用新型機動車智能儀表由傳感器、輸入電路3、A/D轉換電路4、含單片機及存儲器的中央處理單元電路5、整形電路7、顯示驅動電路6、報警電路12、電源電路8、驅動電路10、執行電路9及儀表顯示盤構成。具有識別機動車所需要顯示的一切參量、信息和自動處理能力、實現全自動人機對話,能按需要逐項顯示、自動顯示、全面顯示,極限自動聲、光報警，夜間會車遠近光自動切換,後方來車提示,電路故障檢測指示,密碼防盜、自動斷電拒盜停車、發送被盜報警信息。成本低,性能穩定可靠,顯示清晰。
文檔編號G01C23/00GK2407327SQ9924161
公開日2000年11月22日 申請日期1999年11月19日 優先權日1999年11月19日
發明者李容彬, 歐立元, 謝文學, 王德普 申請人:李容彬, 歐立元, 謝文學, 王德普