CN113795064A - 多态亮块带仪表与扫描电路数码led屏智能部件电动车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多态亮块带仪表与扫描电路数码LED屏智能部件电动车。所述仪表包括中央处理电路、通讯与接口电路、电源电路、显示器、PCB板。所述显示器包括LED阵列、LCD屏、或VFD屏，并直接焊接在所述PCB板上。所述中央处理电路包括LCD屏驱动芯片、VFD屏驱动芯片、LED驱动芯片、或mcu芯片。所述中央处理电路包括LED驱动电路，其中包括XY扫描电路。所述显示器的显示内容以亮块带方式显示，其值越大亮块点亮的亮块数量越多。所述亮块带包括横线型、竖线型、斜线型、曲线型、或组合型。所述亮块带包括等宽型或渐宽型。所述曲线型包括上弯型、下弯型、左弯型、右弯型、或斜弯形。每个亮块包括方形、圆形、或多边型。还可以结合斜角型大码号的渐宽段码渐宽字体的数码，提升显示效果。

Description

多态亮块带仪表与扫描电路数码LED屏智能部件电动车

技术领域

电子技术领域，具体为电动车电器。

背景技术

为了本发明叙述方便，使用以下约定：

“电量”指涉及蓄电池剩余能量的参数，最精确的为安时数。粗约为蓄电池电压或其比值；

“电动车”指包括四轮电动车汽车、电动观光车、电动扫地车、电动叉车、儿童车、电动自行车、电动助力车、电动摩托车、电动三轮车等电池作动力的车辆；

“LED灯”指LED发光器件，1个LED灯就是1个LED件，通常为标贴的，如0603、0805、1206封装。有些应用也可以用插件类器件；

“LED阵列”指用于速度、电流、电量、通用灯指示的多个发光LED灯；

“mcu芯片”指微处理器，也包含FPGA、CPLD、PAL、GAL等能编程应用的逻辑芯片；

“智能部件”指电动车上除仪表外的把仪表显示信息过来的其它带mcu芯片的智能部件，如电机控制器、电器转接器（如中国专利CN201920296676.8）、充电器、大功率DC/DC转换器、ABS、安全气囊、转向助力、自动变速、自动空调、自动天窗、BMS电池管理***、太阳能控制器、燃料电池电堆控制器等电器部件；

“LED驱动芯片”泛指能控制LED开关的芯片，包括专用LED驱动芯片、或代用LED驱动芯片。专用LED驱动芯片如：AIP1818，AIP1639，AIP1616，AIP1629，AIP1820，TM1639，TM1820。代用LED驱动芯片指用于扩展io口用的带锁存器、寄存器、或锁触发器功能的小规模通用芯片，主要为TTL/CMOS通用集成芯片，包括74、54、4000系列，如：54HC244、74HC245、54HC373、74HC374、54HC377、74HC164等；

“LED屏”指专业厂家把LED灯显示电路板和膜板浇注成的模块，里面包括mcu电路、LED扫描驱动芯片、LED扫描驱动电路、PCB板，或外引线。在本发明说明书中，LED屏的工作原理直接参照LED阵列，说明书描述就不再重复了；

“仪表”指在电动车前端具有显示电动车参数功能的部件，包括与大灯组合在一起的部件（业内称为组合仪表、大灯总成、表头、灯头），也包括上述用于显示电动车参数的LED屏；

“P型电子管”指PNP三极管、P型mos管、或PNP型达林顿管。B极指三极管和达林顿管的B，mos管的G；E极指三极管和达林顿管的E，mos管的S；C极指三极管和达林顿管的C，mos管的D；

“N型电子管”指NPN三极管、N型mos管、或NPN型达林顿管。B极指三极管和达林顿管的B，mos管的G；E极指三极管和达林顿管的E，mos管的S；C极指三极管和达林顿管的C，mos管的D。

传统简易电动车仪表面板，其显示的内容很简单，4个离散的LED分别代表不同的电量，另外3个LED分别代表开机、大灯、欠压。无速度和电流指示。这种仪表业内称为339仪表，里面用一片339运放芯片完成。功能简单，显示效果较差。

图18为目前比较高级的数码仪表面板。多位数码代表速度电量温度，附加大灯、左右转指示。问题是：数码字体太小看不清，长时间视觉停留影响行车安全；而且字体为正方正角，显示画面呆板；仪表有mcu电路，成本高；无多重电压的XY扫描电路，LED电路复杂。

传统仪表还有用LCD屏显示的，基本按数码显示。问题同图18。

另外，传统仪表还没有引入VFD显示模式的，更没有电量电流速度的亮块带显示的。

而且，除339仪表外都带mcu电路，而且电路复杂。另外，数码显示因为笔画细小不好看，分散注意力，影响行车安全。

总之，传统仪表的不足是：显示效果差、电路复杂、元器件多、可靠性差、成本高、安全性低。

发明内容

本发明公开了一种多态亮块带仪表与扫描电路数码LED屏智能部件电动车，其目的就是改进传统仪表的以上不足。

用亮块带的方式显示速度、电流、电压、或温度等，或者结合斜角型大码号的渐宽段码渐宽字体的数码，即多态亮块带或多态数码，提高产品显示效果，同时提高行车安全性。

再利用多重电压的XY扫描电路简化电路，节省限流电阻。取消mcu电路和取消LED驱动专用芯片电路，直接由***智能部件控制。或采用TTL/CMOS小规模芯片控制LED发光。从而大幅度提高电路可靠性、降低成本。

一种多态亮块带仪表

所述仪表包括中央处理电路、通讯与接口电路、电源电路、显示器、PCB板。

所述显示器分为LED阵列、LCD屏、VFD屏，并直接焊接在所述PCB板上。

当选用LED阵列时，所述中央处理电路包括LED驱动电路；所述LED阵列通过所述LED驱动电路连接所述中央处理电路。

所述中央处理电路连接所述通讯与接口电路、所述电源电路。

所述中央处理电路连接所述LCD屏、所述VFD屏、所述LED阵列、或所述LED驱动电路。

所述中央处理电路、所述通讯与接口电路、所述电源电路、所述显示器直接焊接在所述PCB板上。

所述电源电路给所述仪表供电。包括给LCD屏驱动芯片、VFD屏驱动芯片、mcu芯片、或LED驱动芯片等提供所需的电源。还提供LCD屏的背光电源、或VFD屏的灯丝栅极阳极电源。这里需要应用电源芯片、或DC/DC转换电路。

所述通讯与接口电路分为通讯类、接口类。

所述接口类针对于所述显示器的显示数据由所述仪表自己采集并转化得来的。此仪表相对独立，必须自己带MCU电路和采样电路，所有要显示的内容完全自己解决，比如电量、速度、电流、故障转向等。此仪表成本较高，但工作独立，不依赖别的电器部件。此类仪表对外无通讯接口，所以此类仪表在电动车上无法组成总线控制***。

所述接口类的通讯与接口电路包括蓄电池电源正极线、地线、速度线(电机相线)、左转线、右转线、远近灯线、三挡线、故障线、或电流线等。根据客户的需求，需要显示什么功能，才有相应的引线。其中速度线业内基本都是从电机的相线引过来的，仅当需要显示速度或里程时才有。故障线仅当需要显示故障时才有，如转把故障、电机故障、刹车故障等。欠压故障不需要外引线，所述仪表自己能采集并辨别。电流线指的是蓄电池电源线消耗的电流信号引线，与蓄电池的输出功率有关，可由电机控制器的取样电阻放大后输出，或直接在电源线上外挂电流传感器得到。

所述通讯类针对于所述显示器的显示数据由通讯线按约定通讯协议由其它智能部件传来。此仪表功能灵活，成本较低。而且此类仪表在电动车上可应用于总线控制***，可作为电动车总线控制***中的一个部件。

所述通讯类的通讯与接口电路包括电源正极线、地线、通讯线。通讯线的数量与通讯模式有关。并行通讯速度快但引线多，串行通讯则相反。优选半双工串行通讯，即一线通，导线最少，只需要1条导线。对于无mcu电路的仪表，其它智能部件直接与所述LCD屏驱动芯片、所述VFD屏驱动芯片、或LED驱动芯片通讯。通讯线包括这些芯片的片选线、时钟线、数据线、读或写使能线等。

所述中央处理电路包括LCD屏驱动芯片、VFD屏驱动芯片、LED驱动芯片、或mcu芯片。什么样的显示器就选择其相关的驱动芯片，如LCD屏选HT1621芯片，VFD屏选PT6311芯片，LED阵列选mcu或LED驱动芯片。在一个仪表里并非LCD屏驱动芯片、VFD屏驱动芯片、mcu芯片、或LED驱动芯片全用。

所述LCD屏驱动芯片、所述VFD屏驱动芯片、或所述mcu芯片或LED驱动芯片分别驱动LCD屏、VFD屏、或LED阵列。

所述显示器的显示内容包括速度、电流、电量、温度、或通用提示等。其中电流指蓄电池放电电流，温度指环境温度或智能部件内部温度。通用提示包括左转、右转、倒车、远灯、近灯、行车(礼灯或开机)、三挡、欠压、过温、电机故障、刹车故障等。

所述显示器的显示内容以亮块带方式显示，其值越大亮块点亮的数量越多。这种方式比传统方式，更直观、更形象、更美观，动态感更强，也更大气。这是本发明最突出的亮点。通用提示不按亮块带方式显示。

所述亮块带方式是由4到64个LED亮块、LCD亮块、或VFD亮块，按链条方式串成带状。所述亮块是显示参量的基本单位。亮块越多，其参量显示越精准。

对于LED阵列，所述亮块带通过所述仪表的显示面板相应的孔展现出来的。LCD和VFD亮块是直接在屏上标识，由LCD屏和VFD屏专业厂家定制的。LED屏则靠面膜相应的孔展现出来。

所述每个LED亮块至少包括1个LED灯。LCD和VFD亮块直接在屏上排布，由若干连续亮点的区域组成亮块。

所述中央处理电路分为有mcu电路型、无mcu电路型。

针对所述有mcu电路型，所述中央处理电路包括所述mcu电路，所述mcu电路包括mcu芯片。所述mcu芯片连接所述LCD屏驱动芯片、所述VFD屏驱动芯片、LED驱动电路、或LED驱动芯片。所述仪表需要显示的数据直接由所述mcu采集，或从所述通讯与接口电路通过通讯线按约定通讯协议由智能部件传来，这里有2种数据来源。当通过通讯方式时，所述仪表可纳入电动车总线控制***。所述mcu电路控制所述LCD屏驱动芯片、所述VFD屏驱动芯片、LED驱动电路、或LED驱动芯片，完成所述显示器的驱动。此模式所述仪表成本较高。

针对所述无mcu电路型，所述中央处理电路无mcu芯片，所述仪表需要显示的数据从所述通讯与接口电路通过通讯线按约定通讯协议由智能部件传来。所述智能部件的mcu电路控制所述LCD屏驱动芯片、所述VFD屏驱动芯片、或所述LED驱动芯片，完成上述显示器的驱动。此模式所述仪表成本较低。所述仪表对所述智能部件来说就相当于一个外设模块。其通讯接口和通讯协议完全按所述LCD屏驱动芯片、所述VFD屏驱动芯片、或所述LED驱动芯片的使用规格书datasheet约定执行。此类仪表不能独立工作，必须与其它智能部件配合，这可能需要牵涉不同的生产厂家，如仪表厂和智能部件生产厂。

对于复杂LED阵列，所述LED驱动电路包括XY扫描电路，用于LED灯的驱动。所述XY扫描电路包括X横向信号m个、Y竖向信号n个，可控制m*n个LED灯的独立显示。对于简单的LED显示，由所述mcu芯片或LED驱动芯片直接完成，所述XY扫描电路就是过线而已。

所述亮块带的颜色分为单色、彩色。其中彩色含红、黄、蓝、绿、或白，这是目前LED灯通用的颜色。但VFD屏和普通的LCD屏的颜色各异，仪表开发工程师定制时灵活处理。亮块带的颜色主要看整体显示效果来定。

同一个亮块带采用的颜色分为同色、异色。亮块带用同一种颜色，电路和工艺简单，如整个亮块带都用绿色。“异色”即不同颜色，仪表显示效果更好，如：对于速度亮块带，低速以绿色亮块起步表示安全，高速以红色亮块警示危险；对于电流亮块带，小电流以绿色亮块起步表示安全，大电流以红色亮块警示危险；对于电量亮块带，满电以绿色亮块起步表示续行里程长，低电量以红色亮块警示注意电量不足。中间用黄蓝颜色过渡，增加仪表彩色效果。

不同的亮块带采用的颜色分为同色、异色。同色如速度电流电量亮块带全用绿色，异色如速度电流电量亮块带分别用绿蓝红。

所述亮块带边线的设置分为无边线、周边线、单拉线。如图1：横式无边线亮块布局。如图4：竖式周边线亮块布局。如图10：花式F单拉线的亮块带。

所述亮块作为一个单元，代表一个值。

针对于LED阵列，其值印刷在仪表面板或面膜的对应亮块里或亮块旁。由面膜或面板专业厂家制作。

针对于LCD屏或VFD屏，其值标示在所述LCD屏或VFD屏里该亮块的相邻位置。由LCD屏和VFD屏专业厂家定制的。

所述亮块带分为横线型、竖线型、斜线型、曲线型、或组合型。如图1：横线型。如图4：竖式型。如图10：曲线型。如图8：组合型，V,A为曲线型，B为竖线型。

所述组合型为横线型、竖线型、斜线型、或曲线型中的两种或两种以上混合起来的，如竖线与曲线、横线斜线与曲线。

所述曲线型分为上弯型、下弯型、左弯型、右弯型、斜弯形。如图5：上弯型。如图9：下弯型。如图7：左侧为左弯型。如图7：右侧为右弯型。如图6：斜弯型。

所述LED亮块带的形态由所述仪表面板或面膜专业厂家配套完成，LED灯的位置由所述仪表开发工程师在PCB板布局完成。

所述LCD或VFD亮块带的形态由LCD屏或VFD屏专业厂家排布在屏里。

所述亮块带由4-64个亮块组成，所述亮块分为方形、圆形、斜边型、多边型。如图3：方形亮块。如图6：G5为圆形亮块。如图6：Bk为斜边形亮块。如图6：Rf为多边形亮块。

所述亮块带分为等宽型、渐宽型。比较起来，渐宽型效果更好。

所述等宽型指随着显示数值的增加所述亮块带的宽度不变。如图9：V为等宽型。

所述渐宽型指随着显示数值的增加所述亮块带的宽度逐渐增加，亮块面积逐渐增大，以便更加直观形象美观展现出参量的变化。如图5：V为渐宽型。

对于所述渐宽型的LED亮块带，随着亮块面积的增加，逐渐增加相应亮块LED灯的数量，以便保持或提高亮块的光亮度，特别是末端亮块。增加的LED灯优选并联方式。如图7的V1面积小，只用1个LED灯；Vi面积大，可用3个LED灯。电路图如图13第一排，Y0为1个LED，Y7为3个LED，中间LED的数量逐渐过渡。增加的LED灯也可以串联方式，但此时该亮块的电源电压要增加。

所述LED亮块带的形状由所述仪表面板或面膜配套完成。

所述LCD或VFD亮块带的形状由LCD屏或VFD屏专业厂家定制在屏里。

一种扫描电路

目前LED灯有红、黄、蓝、绿、白5种颜色，但每种颜色的LED的工作额定电压不同，黄1.8-2.0V，红2.0-2.2V，绿3.0-3.2V，蓝和白3.3-3.4V。如果用同样的驱动电压，就需要串接不同的电阻。

如果使用相同的电源电压和相同端口控制电压，则必须串接限流电阻。如图14、图15。所述LED驱动电路能工作，但就是成本高些。

此时，如取消限流电阻，并使用相同电压端口控制，则会烧坏LED或控制芯片，或者亮度不够。因为如按黄色LED的电压，蓝色LED亮度不够；如按蓝色LED的电压，黄色LED可能过流烧坏，或者Y0..Y7关联的控制芯片可能过流烧坏。

传统的LED控制见：图14传统串联电阻LED低端驱动电路图，图15传统串联电阻LED高端驱动电路图。每一个LED用1个控制信号。但控制芯片的管脚是有限的，所以LED的应用数量就受到限制。而且每个LED需要单独的限流电阻，增加成本和耗电。

后来改为扫描电路控制LED，如图24传统XY扫描电路。这大大减少了控制信号的数量。其工作原理是XY扫描分时点亮。但这受限于XY信号的驱动电流。一般普通mcu和cmos芯片的驱动电流为25mA，如果16级扫描分时点亮，每个LED的电流为1.6mA，所以LED达不到足够的亮度。专用LED驱动芯片的电流稍微大一些，但也是有限度的。另外这种扫描电路针对于不同的颜色，每个LED需要串接一个限流电阻。

后来有LED驱动芯片的输出由限流功能，可以取消限流电阻了。但是因为限流值是固定的，整个LED阵列的亮度又会波动，不稳定。因为如1个Y信号驱动16个LED，总体限流80mA，但扫描点1需点亮16个LED，扫描点2需点亮1个LED，显然1个LED的亮度肯定与前面16个LED不同。

本发明的扫描电路就是要克服上述LED驱动的缺陷。发明目的：扩大LED阵列的数量并保持足够的亮度，或者更高的亮度；相同颜色的每一个LED的力度一致又稳定；取消LED回路的限流电阻；普通的mcu芯片和代用LED驱动芯片都可以用，特别TTL/CMOS通用集成芯片都能控制大规模LED阵列，不受专用LED驱动芯片的电流限制和驱动信号数量限制。

本发明的扫描电路结构如图22所示：X1..Xm为m个X横向信号，Y1..Yn为n个X竖向信号，V1..Vk为电源。图中画的是三极管，实际代表三极管、达林顿管、mos管，电子管是这3种器件的总称。与X横向信号对应的上面的电子管本发明称为上管，一般用P型电子管，也可以用N型电子管。与Y竖向信号对应的下面的电子管本发明称为下管，通常用N型电子管。图中上管画的是P型电子管，根据X横向信号的开关电平，也可以选N型电子管。m和n的范围4..128，k的范围根据LED颜色的种类而变化。

所述扫描电路包括X横向信号、上管、LED灯、Y竖向信号、下管。

所述X横向信号分别通过电阻或直接连接所述上管的B极。三极管和达林顿管需要电阻，对于mos管就不用电阻了，直连。

如上管选P型电子管，所述LED灯的阳极集中连接到所述上管的C极，所述上管的E极分别连接额定电源。

如上管选N型电子管，则所述LED灯的阳极集中连接到所述上管的E极，所述上管的C极分别连接额定电源.

所述Y竖向信号分别通过电阻或直接连接所述下管的B极。三极管和达林顿管需要电阻，对于mos管就不用电阻了，直连。

所述LED灯的阴极分别连接到所述下管的C极。所述下管的E极分别地。

如果上管用P型电子管下管用N型电子管，当所述X横向信号为0电平，且所述Y竖向信号为1电平时相关LED灯被点亮；如果上管下管都用N型电子管，当所述X横向信号为1电平，且所述Y竖向信号也为1电平时相关LED灯被点亮。

m个X横向信号和n个Y竖向信号能控制其乘积m*n个LED灯。

由于有所述上管、下管的大范围驱动电流调节范围，m和n可以大大增加，控制LED的数量可以大大增加。而且X横向信号和Y竖向信号是小电流的，所以普通mcu和TTL/CMOS通用芯片就可以驱动，LED阵列的电路设计灵活性更大，也不限于专用的LED驱动芯片了。

进一步，针对于不同颜色的LED灯，所述额定电源包括不同电压等级的电源。所述上管的E极或C极分别连接所述不同电压等级的电源，这取决于选P型还是N型电子管。

如图22所示，每一个X横向信号控制的LED选同样的颜色，并确定对应的电源电压。如第一排X1设定为红色LED，电源V1选2.0V；第二排X2设定为蓝色LED，电源V2选3.4V。这样无需限流电阻，确保了相同颜色的LED的亮度完全一致，而不管X1、X2扫描时点亮多少个LED，其亮度都一致。1个点亮和16个点亮都不影响其亮度。而且这些LED灯在PCB布板时是灵活的，可以放到任何位置，希望显示的项目完全由软件确定。所以同一个亮块带或同一个数码，可选用不同的颜色，其亮度的稳定性不受影响。如图23所示所示的应用，可省下8*8=64个限流电阻。所述不同电压等级的电源可用LDO、78L0x等专用电源芯片及其分压调节电阻获得。或者选用更大功率的电源片或电源电路。

对于所述X横向信号少，所述Y竖向信号的输出电流大的情形，所述Y竖向信号分别直接连接所述LED灯的阴极，无需通过所述下管了。这是针对亮度要求不高的应用情形。如果上管用P型电子管，当所述X横向信号为0电平，且所述Y竖向信号也为0电平时相关LED灯被点亮。如图23所示，这就是其中一个应用特例。8*8的XY信号控制64个LED灯，Y竖向信号来源于专用LED驱动芯片。一般LED驱动芯片的输出电流（source current）较小，吸入电流（sink current）相对较大，正好用起来。

一种数码

单个数码能显示0,1,..9共10个数，是人们日常见到的数字显示模式，一般用LED、LCD来实现的，也少有用VFD显示的。

每个数码分别由标号为ABCDEFG的共7个段码所组成的，见图16。

本发明就是要实现一种斜角大码号的渐宽段码渐宽字体，即多态数码，来提升显示效果。结合多态亮块带模式，可进一步提升电动车仪表的显示效果。具体技术点如下。

所述数码的驱动电路是按照所述亮块带仪表的控制电路原理，其中包括所述中央处理电路、所述通讯与接口电路、所述电源电路、所述PCB板。或采用了上述XY扫描电路。目的是节省数码电路的成本，同时增加可靠性。多重电压XY扫描电路是针对于LED型数码的，LCD、VFD无此电路。

所述数码的码段分为等宽型、渐宽型。传统数码是等宽的，见图18。

所述数码的码段分为直线型、或斜弯型。传统数码是直线的，见图18。

所述数码的字体高或宽为渐宽型。传统数码是等宽的，见图18。

所述数码的字体至少有1个角为斜角，斜度6°到65°。传统数码近似是直角，斜度一般小于5°。所述斜度指偏离正上方的角度值。

所述数码的字体以大码号布局，单个数码高宽范围在1*0.8cm到32*29cm之间。这比传统的大，辨识度高，方便看出显示值来。或者很远就能看得见。

所述数码的显示器件分为LED、LCD、或VFD。这里有3个应用领域，所述数码不只用于LED。

所述数码的颜色分为单色、或彩色。优选地，本发明选用彩色，包括红、黄、绿、蓝、白。

针对于大码号的LED数码，所述数码的所有段码或其中一部分段码里有2到19个LED灯，以便增加亮度。LCD和VFD不存在这个问题，小码号的LED数码也不用。

一种LED屏

所述LED屏是按照所述亮块带仪表的电路原理或亮块带排布模式，或采用了所述XY扫描电路，或应用了所述数码，把所述PCB板连同相关部件浇注成的独立的模块。所述电路原理包括所述中央处理电路、所述通讯与接口电路、所述电源电路、所述PCB板。所述相关部件包括模板、背板、面膜。

LED屏是专业厂家把LED灯显示电路板和膜板浇注成独立的模块，就好像超大号的多联数码管。里面包括mcu电路、LED驱动芯片、LED驱动电路（包括所述XY扫描电路）、PCB板，或外引线。如果应用于显示电动车的相关信息，它就是电动车仪表的表芯，外套塑料壳就是仪表成品了。

应用本发明的多态亮块带或数码，或应用了XY扫描电路后，可取消大量的限流电阻，所述LED屏会明显提高显示效果和降低成本。

进一步，原来LED屏必须有mcu电路，使用本发明后所述mcu电路可取消，进一步降低成本。这时，车上其它智能部件直接控制所述LED屏的LED驱动芯片，甚至直接控制TTL/CMOS通用芯片，直接按所述LED驱动芯片的通讯协议(datasheet约定的读写接口)交换数据。

一种智能部件

所述智能部件包括通讯电路，与所述多态亮块带仪表，或与所述LED屏，按约定通讯协议交换需要显示的数据。

一种电动车

所述电动车安装了所述多态亮块带仪表、应用了所述XY扫描电路，应用了所述数码、应用了所述LED屏、或安装了所述智能部件。

本发明的效果，与传统仪表相比，有如下好处：

1)与众不同：应用多色多态亮块及亮块带显示速度、电流、电量、温度等，特别是彩色曲线渐宽亮块带模式，使得仪表面板显示效果美观别致，与众不同；

2)直观明了：有多大的值就对应点亮多少亮块，还对应多大面积的亮块，构成“双对应”，显示效果直观明了；

3)动感效果：行车中，随着速度和电流的变动，其对应的亮块带适时闪动，显示效果动感十足；

4)安全性：电动车驾驶图中，滑眼就能看出电动车相关参量显示的值，然后视野迅速回到路况，确保行车安全。不像传统小亮点或小数码显示，笔画太细很难分辨，死盯一阵才能看出数值，影响行车安全。本发明的一个亮块的面积都可能比传统数码大，整个亮块带面积更大，当然目标更明显。而且视力较差的驾驶员都能看清仪表面板的显示，使得视野迅速回到路况，进一步提高安全行车；

5)无mcu电路：本发明的仪表可以不用mcu芯片及其关联电子器件，从而减少成本，同步增加电路的可靠性稳定性。元件越少越可靠；

6)多重电压扫描电路：本发明的仪表使用多重电压的XY扫描电路后，可以不用限流电阻，也不用LED驱动专用芯片，还节省SMT加工费和减小PCB面积，从而更多减少成本；

7)TTL/CMOS芯片：本发明的仪表可使用TTL/CMOS通用小规模集成芯片控制XY扫描电路来驱动LED阵列发光，还可以不用mcu芯片。因为这种TTL/CMOS芯片价格很低。这又进一步降低了成本。

8)VFD仪表：目前未有VFD用于电动车仪表的先例，特别是用于显示电动车速度、电流、电量。本发明又提高了电动车仪表的显示效果和客户的选型范围。这又是一个创新点；

9)可靠性：由于本发明的仪表节省了mcu芯片及其关联电子器件，还节省了大量限流电阻，还节省了LED驱动专用芯片。元器件的大幅减少，带来了电路板故障率的降低，从而提高了仪表的可靠性；

10) 特形数码：斜角型大码号的渐宽段码渐宽字体的数码的应用，再结合亮块带显示模式，再次提升了显示效果。见图17。

附图说明

图1：横式无边线亮块布局；

图2：竖式无边线亮块布局；

图3：横式周边线亮块布局；

图4：竖式周边线亮块布局；

图5：花式A亮块布局；

图6：花式B亮块布局；

图7：花式C亮块布局；

图8：花式D亮块布局；

图9：花式E亮块横向布局；

图10：花式F单拉线的亮块带；

图11：花式G亮块横向布局；

图12：单管多重电压XY扫描电路图；

图13：多管多重电压XY扫描电路图；

图14：传统串联电阻LED低端驱动电路图；

图15：传统串联电阻LED高端驱动电路图；

图16：本发明的一种斜角渐宽段码渐宽字体数码；

图17：本发明的一种渐宽亮块带和斜角渐宽数码组合形式的仪表面板；

图18：传统数码仪表面板；

图19：本发明仪表结构图；

图20：一种LCD屏电路图；

图21：一种VFD屏电路图；

图22：本发明XY扫描电路结构；

图23：本发明XY扫描电路简约化应用；

图24：传统XY扫描电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面对本发明的技术方案进一步详细说明。

一种多态亮块带仪表

图19为本发明仪表结构图。

仪表包括中央处理电路1、通讯与接口电路3、电源电路4、显示器2、PCB板10。

显示器2包括LED阵列6、LCD屏7、或VFD屏8，并直接焊接在PCB板10上。每个仪表的显示器2，只选这3种中的一种。

当选用LED阵列6时，中央处理电路1包括LED驱动电路9。LED阵列6通过LED驱动电路9连接LED驱动芯片或mcu芯片。

中央处理电路1连接通讯与接口电路3、电源电路4。

中央处理电路1连接LCD屏7、VFD屏8、或LED阵列6。

中央处理电路1中，如果LED阵列6的LED数量少，LED驱动芯片或mcu芯片直接驱动LED，此时LED驱动电路9相当于若干过线。

对于LED阵列6的控制，优选地，针对有mcu电路型的中央处理电路1，本发明采用mcu电路控制直接控制LED驱动电路9，借助其多重电压XY扫描电路，完成LED阵列6的显示。***智能部件与mcu电路通讯实现LED控制。驱动电路参见图12、图13、图22、图23。12个输出脚就能控制32个LED灯的显示。这里的技术点是节省了LED驱动专用芯片的成本。

对于LED阵列6的控制，再优选，针对无mcu电路型的中央处理电路1，本发明选用小规模TTL/CMOS通用集成芯片74HC374或74HC164直接控制LED驱动电路9，借助其多重电压XY扫描电路，完成LED阵列6的显示。***智能部件与所述74HC374或74HC164小规模TTL/CMOS通用集成芯片通讯实现LED控制。其中寄存器74HC374的应用相当于并行扩展输出端口，响应速度较快，但接口复杂引线多；寄存器74HC164的应用相当于串行扩展输出端口，而且74HC164可以级联串叠只用1个输入端口，芯片的接口电路简单引线少，但响应速度较慢。1片74HC374或74HC164能输出8个控制脚，2片输出16个控制脚，借助XY扫描电路，一般仪表的LED数码显示2片芯片就行了。所述智能部件直接控制74HC374或74HC164，并通过所述LED驱动电路9就能实现LED阵列的显示。驱动电路参见图12、图13、图22、图23。2片74HC374或74HC164的输出脚就能控制8*8个LED灯的显示。74HC374或74HC164的接口电路和通讯控制见相关datasheet应用手册。这里的技术点是节省了LED驱动专用芯片的成本。

当然，中央处理电路1中，也可以采用LED驱动专用芯片，如AIP1818，AIP1639，AIP1616，AIP1629，TM1639，TM1820等，直接控制LED阵列6或直接控制LED阵列6。而且可以无限mcu芯片，***智能部件直接控制所述LED驱动专用芯片。

中央处理电路1、通讯与接口电路3、电源电路4、显示器2直接焊接在PCB板10上。

电源电路10给仪表供电，包括LCD屏驱动芯片、VFD屏驱动芯片、mcu芯片、或LED驱动芯片所需的电源，LCD屏的背光电源，或VFD屏的灯丝栅极阳极电源。这里用电源芯片、或DC/DC转换电路实现。

对于LCD、VFD，中央处理电路1可以采用无mcu电路和有mcu电路两种模式。本发明优选无mcu电路型。

有mcu型的中央处理电路1包括mcu芯片及其***电路，是仪表的控制中心。mcu是智能芯片，有很强的处理能力，负责整个仪表的管理，包括信号采集、ADC转换、LCD/LED/VFD的显示驱动、通讯等。Mcu的选型主要考虑的技术参数是：运行的速度快慢、温度范围、GPIO数量、FLASH大小、RAM的大小、对外通讯口的模式等参数来考虑。目前市场上很多单片机都能满足这个要求，如Microchip、freescale、ST、infineon、cypress等厂家的多个品牌技术上都可用。

中央处理电路1可以包括LCD屏驱动芯片，电路连接参考图20,实现LCD屏7的控制。控制程序参见相关芯片datasheet应用手册。

中央处理电路1可以包括VFD屏驱动芯片，电路连接参考图21,实现VFD屏8的控制。控制程序参见相关芯片datasheet应用手册。

通讯类通讯与接口电路3包括电源正极线、地线、通讯线。正极线除提供电源外，所述仪表还可以直接采集电源电压，以此作为电量参数。所以此类仪表的电量除了可以从其它智能部件通讯传来外，还可以自己AD采集。

可供选择的通讯模式有：uart、lin、can、i2c、485、gpio模拟通讯等，其它的通讯方式成本比较高一般很少选用。在电动自行车、电动摩托车、电动三轮车等低端产品中一般选择uart、i2c、gpio模拟通讯；在电动汽车、电动巡逻车、电动观光车、电动消防车等高端产品应用中，一般选用485、lin、can通讯。具体电路根据通讯模式而不同。

uart、i2c、gpio模拟通讯口是直连的。在总线通讯是分主从的，一般主通讯的模块通讯线上需要一个上拉电阻。本发明中推荐使用仪表为主模块（master），其它智能部件为从模块（slave）。在这种情况下，通讯类通讯与接口电路3无任何元器件，把mcu的通讯口管脚直连出去就行了。

Lin、i2c、485通讯模式，通讯类通讯与接口电路3需要另外配通讯驱动芯片或驱动电路。这些芯片的型号很多，到专业的网站上就能查到。这时，通讯类通讯与接口电路3就需要把这些通讯驱动芯片或驱动电路设计进来。具体电路见相关芯片的使用资料datasheet。也有些mcu芯片里面已经集成了该通讯模式的驱动芯片，这时通讯功能电路3也无需添加任何元器件了。

无mcu型的仪表，***智能部件的通讯协议直接按LCD屏驱动芯片、VFD屏驱动芯片、或LED驱动芯片的应用手册约定执行。本发明优选无mcu型。

LED驱动电路9包括XY扫描电路，见图12单管多重电压XY扫描电路图。

4个X横向信号X0、X1、X2、X3，8个Y竖向信号P0、P1、..、P7。总共控制了4*8=32个LED。

由于LED的数量对等，适用于等宽型亮块带。

LED驱动电路9包括XY扫描电路，见图13多管多重电压XY扫描电路图。

由于使用了多重电源电压等级V1,V2,V3,V4，省下了32个限流电阻。

4个X横向信号X0、X1、X2、X3，8个Y竖向信号P0、P1、..、P7。总共控制了4*8=32个LED。

由于LED的数量逐渐增加，适用于渐宽型亮块带。

以下重点介绍亮块带及其亮块排布。为了减少重复描述，说明书附图中亮块带仪表中的V表示速度亮块带，A表示电流亮块带，B表示电量亮块带，G表示通用指示（行车指示或故障指示）。

说明书附图中亮块带中“..”表示中间亮块排列过渡。“..”表示该亮块带的亮块数量在4——64之间。图中画出的亮块数量，只是一种示例而已，最终产品的具体亮块数量根据客户功能要求确定。

说明书附图中Vi、Aj、Bk分别表示亮块的数量：速度亮块有i个、电流亮块有j个、电量亮块有k个。i,j,k的数值在4——64之间，它们3者之间的值可以相同，也可以不同。

G为通用指示，包括行车指示或故障指示，如：左转、右转、开机、夜行灯、远光灯、近光灯、三挡、欠压、刹车故障、转把故障、电机故障、或控制器故障等。具体产品的G通用指示数量依据客户定制。G通用指示亮块不按亮块带排列，按传统方法处理。

本发明所述的仪表，用亮块带或斜角型大码号的渐宽段码渐宽字体的数码显示，能更加直观形象美观展现出电量、电流、或速度的变化。以下说明书附图只是展现亮块带布局的一部分。根据这个原理还会有多种排布。

图1：横式无边线亮块布局、图2：竖式无边线亮块布局。这是最简单亮块带示意图。每个方块表示1个亮块。

图3：横式周边线亮块布局、图4：竖式周边线亮块布局。也是最简单亮块带示意图。LED屏或LED阵列用LED灯点亮框线，并且在PCB板用多个LED灯配合仪表显示面板完成。LCD屏或VFD屏在其相关区域完成。

图5：花式A亮块布局，是一种组合型布局。

Lf为左转闪烁指示，Rf为右转闪烁指示，G1..Gm为通用指示。

B为电量亮块带，按竖式等宽排布。

V为速度亮块带，按上弯型渐宽排布。

V1..3亮块用绿色，V4..5亮块用蓝色，V6..7亮块用黄色，V8..9亮块用红色。是同一个亮块带用不同的颜色排布的例子。

V1..6用1个LED，V7..8用2个LED，V9用3个LED。

LCD屏、VFD屏仿此排布。

图6：花式B亮块布局，是一种斜下弯渐宽布局。

G通用指示同上。

G5为开机指示，用圆形亮块，颜色选白色。

V,A,B从开机灯发散开去，全用斜下弯渐宽亮块带。

LED灯的数量安排参考图5的V。

V亮块用绿色，A亮块用蓝色，B亮块用红色。是同一个亮块带同一颜色，不同亮块带不同颜色排布的例子。

LCD屏、VFD屏仿此排布。

图7：花式C亮块布局。是一种左弯右弯渐宽布局。

G通用指示同上。

G7为开机指示，用圆形或月牙形亮块，颜色选白色。

V,A,B从开机灯发散开去，分别用左弯右弯渐宽亮块带。

LED灯的数量安排参考图5的V。亮块面积越大，该亮块的LED数量越多。

V亮块用白色，A亮块用蓝色，B亮块用绿色。是同一个亮块带同一颜色，不同亮块带不同颜色排布的例子。

LCD屏、VFD屏仿此排布。

图8：花式D亮块布局，是一种亮块带示意图。

V，A按上弯亮块带，B按竖式亮块带，对称排列。

图9：花式E亮块横向布局，是一种亮块带示意图。

V按下弯亮块带，B按竖式亮块带，对称排列。无A亮块带。

图10：花式F单拉线的亮块带，是一种亮块带示意图。

V,A,B全按上弯亮块带，横式对称排列。

有边拉线。

图11：花式G亮块横向布局，是一种亮块带示意图。

V,A按上弯亮块带，B按竖式亮块带，非对称排列。

一种数码

图18里是传统的数码模式，代码和字体都是等宽的，斜角很小近似直角。字体又太小。所以显示呆板又难于辨认。

图16是本发明的一种斜角渐宽段码渐宽字体数码。图中每个段码的形态都有所不同，包括宽度和斜弯程度。段码不是直线的。另外字体宽度也是变化的。而且竖向段码EGAB的框线按同一幅度弯曲，突现艺术效果。

图17为本发明的一种渐宽亮块带和渐宽数码组合显示的仪表面板。用亮块带B显示电量，用2位数码VH、VL显示速度。

图中2位数码的形态各异，段码是斜弯的渐宽的，且斜度和宽度变化率各异。

数码字体也是多形态的。斜度和宽度变化率各异，数码的4个角的角度也各不同。

这种速度多态数码再配合电量亮块带，使得电动车仪表的显示效果大大提升，特具感染力。

图中数码的码号较大，高宽为5.5*3.2cm左右，非常易于识别。

图中的段码由于面积大，为了增加亮度，每个段码里放了2个LED灯。

G通用指示同上。

G1为开机指示，用月牙亮块，颜色选红色。

V,B从月牙亮块的开机灯发散开去，分别用数码和亮块带显示。VH、VL选蓝色，B选红色黄色。VH、VL分别代表高低位数码。

图17中数码的控制电路板应用的是无mcu电路，直接用2片小规模通用芯片74HC374或74HC164完成，驱动电路采用多重电压等级XY扫描电路，电动车其它配套的智能部件直接控制74HC374或74HC164芯片完成显示，大幅降低成本。其中74HC164芯片接口更简单。也可以选用专用LED驱动芯片实现控制。

图17是针对于LED的，这种数码布局也同样应用于LCD和VFD，同样能达到提升显示效果的目的。

所述数码也能用于电动车仪表外的别的电子设备上，实现提升效果的作用。

一种LED屏

LED屏是按照所述的电路原理或亮块带排布模式，或应用所述数码，把所述PCB板连同相关部件浇注成的独立的模块，用于显示电动车参数。

一种智能部件

所述智能部件包括通讯电路，与所述多态亮块带仪表，与所述数码，或与所述LED屏，按约定通讯协议交换数据，把所需显示的信息传过来。

一种电动车

所述电动车安装了权利所述多态亮块带仪表、应用了所述数码、应用了所述LED屏、或安装了所述智能部件。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和其中一个例子，根据这个原理还会有各种变化和改进，这些变化和改进都是属于本发明的权利保护范围。

Claims (10)

1.一种多态亮块带仪表，其特征在于：所述仪表包括中央处理电路、通讯与接口电路、电源电路、显示器、PCB板；

所述显示器分为LED阵列、LCD屏、VFD屏，并直接焊接在所述PCB板上；

当选用LED阵列时，所述中央处理电路包括LED驱动电路；所述LED阵列通过所述LED驱动电路连接所述中央处理电路；

所述中央处理电路连接所述通讯与接口电路、所述电源电路；

所述中央处理电路连接所述LCD屏、所述VFD屏、所示LED阵列、或所述LED驱动电路；

所述中央处理电路、所述通讯与接口电路、所述电源电路、所述显示器直接焊接在所述PCB板上；

所述电源电路给所述仪表供电；

所述通讯与接口电路分为通讯类、接口类；所述接口类针对于所述显示器的显示数据由所述仪表自己采集并转化得来；所述通讯类针对于所述显示器的显示数据由通讯线按约定通讯协议由智能部件传来；

所述接口类的通讯与接口电路包括蓄电池电源正极线、地线、速度线、左转线、右转线、远近灯线、三挡线、故障线、或电流线；

所述通讯类的通讯与接口电路包括电源正极线、地线、通讯线；

所述中央处理电路包括LCD屏驱动芯片、VFD屏驱动芯片、LED驱动芯片、或mcu芯片；所述LCD屏驱动芯片、所述VFD屏驱动芯片、或所述mcu芯片或LED驱动芯片分别驱动LCD屏、VFD屏、或LED阵列；

所述显示器的显示内容包括速度、电流、电量、温度、或通用提示；

所述显示器的显示内容以亮块带方式显示，其值越大亮块点亮的数量越多；

所述亮块带是由4到64个LED亮块、LCD亮块、或VFD亮块，按链条方式串成带状；

对于LED阵列，所述亮块带通过所述仪表的显示面板相应的孔展现出来的；

每个所述LED亮块至少包括1个LED灯。

2.根据权利要求1所述的一种多态亮块带仪表，其特征在于：所述中央处理电路分为有mcu电路型、无mcu电路型；

针对所述有mcu电路型，所述中央处理电路包括所述mcu电路，所述mcu电路包括mcu芯片；所述mcu芯片连接所述LCD屏驱动芯片、所述VFD屏驱动芯片、LED驱动电路、或LED驱动芯片；所述仪表需要显示的数据直接由所述mcu采集，或从所述通讯与接口电路通过通讯线按约定通讯协议由智能部件传来；所述mcu电路控制所述LCD屏驱动芯片、所述VFD屏驱动芯片、LED驱动电路、或LED驱动芯片，完成所述显示器的驱动；

针对所述无mcu电路型，所述中央处理电路无mcu芯片，所述仪表需要显示的数据从所述通讯与接口电路通过通讯线按约定通讯协议由智能部件传来；所述智能部件的mcu电路控制所述LCD屏驱动芯片、所述VFD屏驱动芯片、或所述LED驱动芯片，完成上述显示器的驱动；

对于复杂LED阵列，所述LED驱动电路包括XY扫描电路。

3.根据权利要求1所述的一种多态亮块带仪表，其特征在于：所述亮块带的颜色分为单色、彩色；

同一个亮块带采用的颜色分为同色、异色；

不同的亮块带采用的颜色分为同色、异色；

所述亮块带边线的设置分为无边线、周边线、单拉线；

所述亮块作为一个单元，代表一个值；针对于LED阵列，其值印刷在仪表面板或面膜对应的亮块里或亮块旁；针对于LCD屏或VFD屏，其值标示在所述LCD屏或VFD屏里该亮块相邻的位置。

4.根据权利要求1所述的一种多态亮块带仪表，其特征在于：所述亮块带分为横线型、竖线型、斜线型、曲线型、组合型；

所述组合型为横线型、竖线型、斜线型、或曲线型中的两种或两种以上混合起来的，如竖线与曲线、横线斜线与曲线；

所述曲线型分为上弯型、下弯型、左弯型、右弯型、斜弯形；

所述LED亮块带的形态由所述仪表面板或面膜专业厂家配套完成，LED灯的位置由所述仪表开发工程师在PCB板布局完成；

所述LCD或VFD亮块带的形态由LCD屏或VFD屏专业厂家排布在屏里。

5.根据权利要求1所述的一种多态亮块带仪表，其特征在于：所述亮块带由4-64个亮块组成，所述亮块分为方形、圆形、斜边型、多边型；

所述亮块带分为等宽型、渐宽型；

所述等宽型指随着显示数值的增加所述亮块带的宽度不变；

所述渐宽型指随着显示数值的增加所述亮块带的宽度逐渐增加，亮块面积逐渐增大，以便更加直观明了展现出参量的变化；

对于所述渐宽型的LED亮块带，随着亮块面积的增加，逐渐增加相应亮块LED灯的数量，以便保持或提高亮块的光亮度，特别是末端亮块；

所述LED亮块带的形状由所述仪表面板或面膜配套完成；

所述LCD或VFD亮块带的形状由LCD屏或VFD屏专业厂家定制在屏里。

6.一种扫描电路，其特征在于：所述扫描电路适用于权利要求1到5所述的任何一项多态亮块带仪表的LED阵列显示；

所述扫描电路包括X横向信号、上管、LED灯、Y竖向信号、下管；

所述X横向信号分别通过电阻或直接连接所述上管的B极；

如上管选P型电子管，则所述LED灯的阳极集中连接到所述上管的C极，所述上管的E极分别连接额定电源；

如上管选N型电子管，则所述LED灯的阳极集中连接到所述上管的E极，所述上管的C极分别连接额定电源；

所述Y竖向信号分别通过电阻或直接连接所述下管的B极；

所述LED灯的阴极分别连接到所述下管的C极；所述下管的E极分别地；

m个X横向信号和n个Y竖向信号能控制其乘积m*n个LED灯；

针对于不同颜色的LED灯，所述额定电源包括不同电压等级的电源；所述上管的E极或C极分别连接所述不同电压等级的电源；

对于所述X横向信号少，所述Y竖向信号的输出电流大的情形，所述Y竖向信号直接连接所述LED灯的阴极，无需通过所述下管了。

7.一种数码，其特征在于：所述数码的驱动电路是按照权利要求1到5所述的任何一项控制电路原理，或采用了权利要求6所述的多重电压XY扫描电路；

所述数码的码段分为等宽型、渐宽型；

所述数码的码段分为直线型、或斜弯型；

所述数码的字体高或宽为渐宽型；

所述数码的字体至少有1个角为斜角，斜度6°到65°之间；

所述数码的字体以大码号布局，单个数码高宽范围在1*0.8cm到32*29cm之间；

所述数码的显示器件分为LED、LCD、或VFD；

所述数码的颜色分为单色、彩色；

针对于大码号的LED数码，所述数码的所有段码或其中一部分段码里有2到19个LED灯。

8.一种LED屏，其特征在于：所述LED屏是按照权利要求1到5所述的任何一项控制电路原理和亮块带排布模式，或采用了权利要求6所述的XY扫描电路，或应用了权利要求7所述的数码，把PCB板连同相关部件浇注成模块。

9.一种智能部件，其特征在于：所述智能部件包括通讯电路，与权利要求1到5所述的任何一项多态亮块带仪表通讯，或与权利要求8所述的LED屏通讯，按约定通讯协议交换需要显示的数据。

10.一种电动车，其特征在于：所述电动车安装了权利要求1到5所述的任何一项多态亮块带仪表、应用了权利要求6所述的一种XY扫描电路、应用了权利要求7所述的一种数码、应用了权利要求8所述的一种LED屏、或安装了权利要求9所述的一种智能部件。

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