機動車智能液晶儀表的製作方法
2023-05-09 08:33:06
專利名稱：機動車智能液晶儀表的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種機動車智能化液晶儀表，涉及機動車車輛的信號顯示及檢測儀表領域。
目前機動車行駛中的各種數據，信息大多採用各類機械式儀表，分別進行記錄和顯示。在本專利申請之前，曾有一種機動車智能型液晶數位化顯示儀表，已申請專利。它對現有的機械錶顯示作了不小的改進。該儀表採用計算機信號處理及數據記憶、存儲，並採用液晶顯示等技術，對機動車各種信息的綜合顯示以及對車輛某些狀態進行監視、控制。該技術的不足之處是不適合車輛在低溫及夜間行駛時使用，它沒有語音提示及報警系統，也沒有車輛自身狀況的自動檢測系統，因而其實用性受到一定限制。
本實用新型的目的在於為機動車輛提供一種智能化的綜合顯示儀表，能清晰、直觀、綜合光、聲顯示和提示各種信息，並適用於機動車在低溫和夜間行駛時使用。以改進和彌補現有技術的不足。
本實用新型是由以下技術方案實現的；本儀表是由兩塊PCB板、一塊低溫液晶LCD顯示屏、一塊EL型背光源膜，它們經導電橡膠及扁平電纜連接安裝在儀表盒中，組合成儀表的整體結構，操作鍵用電纜連接在表盒外圍，在顯示屏的背後的兩塊線路板其電路和電子器件包括將各個傳感器輸出的模/數信號進行處理的單片機主處理器8098及其外圍電路；將主處理器8098的低位地址鎖存的集成晶片74LS373；通過單片機主處理器將需要的信號進行顯示的可適用於低溫條件下的液晶顯示屏的配套的控制驅動電路；為液晶顯示屏提供背光源配套的電源逆變器；與主處理器8098相連的語音提示及報警系統。另外還有和主處理器8098通過輸入口相連的多個傳感器。現將本實用新型組成的7個部分即(1)多個各種傳感器；(2)主處理器8098及其外圍電路；(3)低溫液晶顯示屏及其驅動控制電路；(4)背光源EL及其電源逆變器；(5)語音提示報警系統；(6)「黑匣子」(7)供電系統。分述如下(1)各種傳感器本實用新型採用各種類型的傳感器包括安裝在發動機曲軸上的及機動車變速器輸出軟軸的光電碼盤，以便將發動機曲軸及輸出軟軸的轉速轉換為電脈衝信號送入計算機主處理器；包括安裝在發動機及其水箱上的溫度傳感器，安裝在油箱上的電流傳感器等，以便於將溫度及油量等信息轉換為電壓模擬量送入計算機主處理器；此外還包括採集各種指示燈及各種異常狀態的開關型傳感器。其中部分傳感器可採用車輛上原配備的傳感器。
(2)單片機主處理器8098及其外圍電路本實用新型計算機主處理器系統選用高檔INTEL8098單片微機，這種單片機包含高速輸入輸出口；A/D、D/A轉換輸出口；脈寬調製口PWM；8種中斷源；二個定時器及4個軟體定時器，運行速度快，指令系統豐富。外圍電路包括系統晶振電路；A/D轉換器參考電壓源電路；地址/數據復用總線鎖存器採用74LS373解碼電路採用器件74LS139，擴展一片U327128作為程序存貯器；擴展一片U56264作為數據存貯器及「黑匣子」用；擴展一片U12816作為總全程記錄。其構成如圖3-1所示。模擬量傳感器輸入的信號送入8098單片機的A/D輸入埠ACH4--ACH7；電脈衝型及開關型傳感器接到單片機的高速I/O口HSI0～HSI3及擴展的I/O埠U78255上。
(3)耐低溫液晶屏及其驅動控制電路本實用新型採用耐低溫液晶顯示屏以及相應的液晶驅動控制電路HD61602。該種液晶顯示屏封入特殊的耐低溫液晶材料(滿足機動車標準-40℃以下使用及貯運工況要求)。由於液晶在溫度變化時其驅動電壓也發生變化。故在液晶驅動電路的偏壓電路中加入溫度補償電路，以補償溫度變化時液晶驅動閾值電壓的變化。如圖3-1所示。
(4)背光源EL及電源逆變器本實用新型為使液晶儀表在夜間及光線昏暗時也能清晰可見，方便使用。故在液晶顯示屏背面加上背光式的電致發光(EL)的膜光源，這種光源為塑料膜型的冷光源，發光均勻、功耗小，接通這種光源之後可使液晶板在顯示的段位上透過光束，使其在環境光較差的條件下，也能得到清晰的顯示。EL面光源多為交流電壓型器件，工作時需要AC100～150V的驅動電源，為了將機動車的12伏的直流電壓轉換所需的交流工作電壓，需加入電壓逆變電路。其安裝如圖5所示。
(5)語音提示及報警系統本實用新型在液晶儀表內設計了語音提示及報警系統。該系統在單片處理器通過各個傳感器檢測機動車各個部位後，如發現有異常狀態時，能在液晶儀表顯示的同時，給出語音提示及報警，使用戶得到視覺與聽覺上的雙重提示。
本實用新型的語音提示報警系統採用大規模集成語音合成晶片YYH402，並為其擴展一片語音信號存貯晶片EPROM27512。該語音合成晶片的外圍電路包括一個晶振電路，輸出採用語音合成晶片通過一個LM386功放電路，驅動一個揚聲器。達到語音提示、報警的目的。如圖3-2所示。
(6)「黑匣子」黑匣子採用一片帶備用電池的U5 6264RAM加電時自動打開，掉電時備用電池接上。則可在RAM6264中自動保留機動車行駛的狀況，自動記錄車速，左右轉向燈等記錄功能，可將機動車停車前一分鐘內，行駛的狀況全部數據記錄下來。供分析事故提供可靠的依據。
(7)電源系統由電瓶提供+12V，經7805穩壓後輸出+5V，供儀表的晶片使用，+12V電經電源逆變電路供EL背景光源使用。
本實用新型的優點在於(1)能在低溫環境下正常工作；
(2)能在夜間能見度低的條件下照常清晰顯示；(3)不僅提供視覺的報警而且提供聽覺的語音提示及報警。
(4)車輛起動時及在行駛過程中定時對儀表系統及車輛各個傳感器進行測試以確定其工作狀況是否正常如不正常則提供光、聲的提示和報警。
(5)具備「黑匣子」功能，能將機動車出事故前一分鐘時的運行情況如車速、或燈、倒車、剎車等記錄下來，供事故分析。
圖1是本實用新型的整體結構示意圖；圖2是本實用新型的電原理框圖；圖3-1是本實用新型的主處理器及外圍電路圖；圖3-2是本實用新型的語音報警部分電路圖；圖4是本實用新型儀表系統軟體流程圖；圖5-1、圖5-2是本實用新型的背光源組裝圖；圖中1--儀表盒；2--PCB板；3--EL背光源；4--液晶顯示屏LCD；5--逆變器；6--支架；7--斑馬條；8--操作鍵；(1)—(28)是顯示屏上顯示的各種符號。
其中(1)是對發動機油壓力顯示(2)是對行車制動顯示(3)是對手剎車顯示(4)是危險警告(閃光器)顯示(5)是排氣管溫度顯示(6)是音響警告(喇叭)顯示(7)是客箱暖氣顯示(8)安全帶情況顯示(9)是對水箱缺水顯示(10)是對駕駛室鎖止顯示(11)是對車箱後車蓋，發動機蓋未蓋好顯示(12)是車門鎖鎖好否顯示(13)是後窗玻璃除霧除霜顯示(14)是四輪驅動顯示(15)是擋位顯示(16)是防抱死顯示(17)是前霧燈顯示(18)是風窗玻璃刮水器顯示(19)是阻風門(冷啟動器)顯示(20)是遠光燈顯示(21)是發動機轉速顯示(22)是車速顯示(23)是發動機冷卻液溫度顯示(24)是燃油量顯示(25)是時間，裡程積累計程三種功能顯示(26)是右轉向顯示(27)是蓄電池充電狀況顯示(28)是左轉向顯示
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步闡述，本實施例對外形結構的詳述如圖1所示；在儀表盒1的盒內安裝兩塊PCB板2和一塊LCD顯示屏3，在顯示屏面上顯示的符號包括發動機油壓力顯示(1)，行車制動顯示(2)，手剎車顯示(3)，危險警告顯示(4)，排氣管溫度顯示(5)，音響警告顯示(6)，客箱暖氣顯示(7)，安全帶情況顯示(8)，水箱缺水顯示(9)，駕駛室鎖止顯示(10)，車箱後車蓋發動機蓋未蓋好顯示(11)，車門鎖鎖好否顯示(12)，後窗玻璃除霧除霜顯示(13)，四輪驅動顯示(14)，擋位顯示(15)，防抱死顯示(16)，前霧燈顯示(17)，風窗玻璃刮水器顯示(18)，阻風門顯示(19)，遠光燈顯示(20)，發動機轉速顯示(21)，車速顯示(22)，發動機冷卻液溫度顯示(23)，燃油量顯示(24)，時間，裡程積累，計程三種功能顯示(25)，在上邊從右到左依次排列為右轉向顯示(26)，蓄電池充電狀況顯示(27)，左轉向顯示(28)，操作鍵8安裝在儀表盒1的外圍。
液晶LCD板加EL背光源的安裝如圖5-1和圖5-2所示在PCB板2的上面用斑馬條7將液晶屏LCD4連接在其上的支架6上，在二者之間加裝EL背光源膜3，逆變器5也加裝在PCB板2的背面。
本實施例將儀表工作原理詳述如下其工作原理按圖3-1電原理圖中所示，本實用新型儀表選用了在技術上先進的高性能的單片機8098(U11)作為該儀表的主處理器，它是該儀表的核心部分。它擔負著整個的信號的採集，信號的控制，信號的處理，驅動和擴展(包括存貯器擴展和接口擴展)。
信號的控制由U11發出讀RD寫WR控制信號，地址鎖存信號(ALE)，地址的低8位經U2 74LS373鎖存，可用來將數據線D0--D7和地址線A0--A7分開，地址線A14，A15經U874LS138地址解碼譯出CS1，CS2，CS3，CS4可用去作為片選信號，還有中斷控制，復位等信號。
信號的採集通過U11的內含帶採樣保持功能的四路模擬輸入10位A/D轉換器引腳40--43 CH4--CH7將發動機的油量，油壓，水溫等模擬量採集進來(如果比四路多的模擬量輸入，可增加多路開關電路即可)。而採集的開關電平量，則經接口擴展到U78255晶片的P1，0--7，P2，0—7，P3，0--7的輸入端。當A0，A1解碼選擇某一通道，當片選信號CS3為低時，則可選3個通道之一的數據進入到數據總線上。單片機把採集來的數據經處理後，將數據存放在數據存貯器中。擴展的存貯器有U3 27128用作程序存貯器，U5 6264用作數據存貯器，用作「黑匣子」功能。U1 2816用作車輛裡程等記錄。
驅動輸出經處理後的數據由液晶驅動器晶片HD61602U6把要顯示的數據報警信號送到低溫液晶顯示屏LCD相應顯示圖形的引腳上。則圖形符號點亮。
溫度補償電路由於此儀表在適用於低溫及夜間、採用了相應的技術、除選用低溫液晶材料外，還增設了溫度補償電路，此電路由Rt，Rs，R12，R19，T2組成，將此電路加到U6的偏壓上。以達到溫度補償的作用。驅動EL的電路在圖3-2中所示，增設了一個EL型背景光源。它是由電路U13，R9，T2，R8，R7，C9逆變器COU和EL組成。電路產生EL所需的AC115V，f＝400HZ的電壓，將EL型背景光源點亮，發出綠色光(顏色任選)。由圖3-1中的U11的引腳1，信號ELL送來一個低電平，則發光源便點亮。使此儀表在夜間工作正常，顯示清晰。語音提示和報警電路在圖3-2中所示。是由U10語音處理器YYH402，U9數據存貯器27512以及U12音頻功率放大器和喇叭組成。U10在此儀表中是作為付處理器，它主要是用來控制語音部分，當U10的引腳36PLAY接收到圖3-1中U11-10送來一個高電平時，則起動語音電路放音。分段放音是由C0，C1，C2對應的三位BCD碼。這樣將存貯器分成8段。每段是6秒鐘，每秒可放20個字，放的最長時間為6秒×8＝48秒。要放的內容事先錄好提示右轉，水溫超限等報警如車門未關好，自動測驗未通過等。
權利要求(1)一種機動車智能化液晶儀表是由儀表盒，液晶儀表顯示屏以及儀表的電子線路板組成，其特徵在於本儀表顯示板是由兩塊PCB板2，一塊耐低溫液晶屏LCD4-塊EL型背光源膜3，它們用導電橡膠及扁平電纜連接為一體，用儀表支架固定安裝在儀表盒1中，組成儀表的整體結構，本儀表的PCB電子線路板其上的電路及電子器件包括單片機主處理器INTEL8098及其外圍電路，擴展一片U327128作為程序存貯器，擴展一片帶失電保護的U5 6264作為數據存貯器及車輛黑匣子，擴展U7 8255作為數字型傳感器的輸入接口，擴展一片U1 2816作為車輛總裡程記錄存貯；耐低溫液晶顯示屏以及相應的液晶驅動控制電路HD61602，該種液晶屏封入特殊的耐低溫液晶材料，並在液晶驅動控制電路中的偏壓電路中加入一套溫度補償電路；在液晶顯示屏的背面加上一塊，EL型電致發光的背光源，並加入一套為背光源提供工作電壓的電壓逆變電路；與主處理器8098相連的語音顯示報警系統採用大規模集成語音晶片YYH402，並為其擴展一片語音存貯器EPROM27512，該合成晶片的外圍電路包括一個晶振電路，一個LM386功放電路和一個揚聲器；模擬量傳感器輸入的信號送入主處理器8098的A/D輸入端ACH4～ACH7，電脈衝型及開關型傳感器的輸入接到主處理的高速I/O口HSI0～HSI3以及擴展的I/O口8255中。
(2)如權利要求1所述的機動車智能化液晶儀表其特徵在於其外形特徵徵是在儀表盒1的盒內安裝兩塊PCB板2，在PCB板2控制的顯示屏上的顯示符號包括發動機機油壓顯示(1)，行車制動顯示(2)，手剎車顯示(3)，危險警告顯示(4)，排氣管溫度顯示(5)，音響警告顯示(6)，客箱暖氣顯示(7)，安全帶情況顯示(8)，水箱缺水顯示(9)，駕馳室鎖止顯示(10)，車箱後箱蓋發動機蓋未蓋好顯示(11)，車門鎖鎖好顯示(12)，後窗玻璃除霧除霜顯示(13)，四輪驅動顯示(14)，擋位顯示(15)，防抱死顯示(16)，前霧燈顯示(17)，風窗玻璃刮水器顯示(18)，阻風門顯示(19)，遠光燈顯示(20)，發動機轉速顯示(21)，車速顯示(22)，冷卻液溫度顯示(23)，燃油量顯示(24)，時間裡程積累、計程三種功能顯示(25)，在顯示屏的上邊從右到左依次排列的符號為右轉向顯示(26)，蓄電池狀況顯示(27)，左轉向顯示(28)，在盒外圍安裝的操作鍵8。
(3)根據權利要求1所述的機動車智能化液晶儀表其特徵在於其電原理特徵是主處理器採用U11 INTER8098單片機為儀表的核心部分，包括信號採集、信號控制、信號處理、驅動和擴展五個部分；信號控制由U118098發出讀RD寫WR控制信號，地址鎖存器ALE地址的低8位經U2 74LS373鎖存，可用來將數據線D0～D7和地址線A0～A7分開，地址線A14，A15經U874LS138地址解碼譯出CS1，CS2，CS3，CS4，可用作片選信號和中斷控制及復位等信號；信號採集處理通過U11 8098的內含帶來保持功能的四路模擬輸入10位A/D轉換器31腳40～43即CH4～CH7將發動機的轉速，裡程，油壓，水溫等模擬量採集進來，而採集的開關電平量則經接口擴展到U38255晶片的P1.0～7、P2.0～7、P3.0～7的輸入端，單片機把採集進來的數據處理後，將數據存放在數據存貯器中，擴展的存貯器有U3 27128用作程序存貯器，U56264用作數據存貯器，可用作「黑匣子」功能，U12816用作車輛裡程等記錄，經處理後的數據由液晶驅動器晶片U6 HD61602把要顯示的數據報警信號送到低溫顯示屏LCD相應顯示符號的31腳上則符號圖形點亮；溫度補償電路由Rt，Rs，R12，R19，T2組成將此電路加到U6的偏壓上達到溫度的補償；驅動EL的電路的EL背光源是由U4F，R9，T2，R8，R7，C9逆變器COU和EL組成，由U11 8098的引腳1信號ELL送來一個低電平則光源便點亮；語音顯示和報警電路由U10語音處理器YYH402、U9數據存貯器27125以及U12單頻功率放大器和啦叭組成，當U10的引腳36PLAY接收U11～10送來的一個高電平時則起動語音電路放音。
專利摘要本實用新型是一種機動車智能化液晶儀表，涉及機動車的信號顯示及檢測儀表領域。它是由兩塊PCB板，一塊低溫液晶LCD顯示屏，一塊背光源膜，經導電橡膠及扁平電纜連接安裝在儀表盒中構成其整體結構，電路和電子器件集中安裝在這兩塊PCB板上，儀表的核心是單片機主處理器U118098，及其外圍電路和主處理器相連的有語音提示及報警系統，低溫液晶顯示相應的液晶驅動電路及溫度補償電路，另外還有與主處理器輸入口相連的多個傳感器。
文檔編號G01D7/00GK2222391SQ9521292
公開日1996年3月13日 申請日期1995年6月13日 優先權日1995年6月13日
發明者胡金玉, 韓曉建, 李志剛, 胡瑞蘭, 王薇, 謝泰清, 劉玉雋 申請人:北京新國大科貿中心