CN201075011Y - 汽车全电子智能型仪表*** - Google Patents

Abstract

一种汽车仪表，特别是一种采用嵌入式单片机、液晶显示、具有智能化功能的汽车仪表。本实用新型采用先进的电源自主控制、后备电池***、能源控制策略、高速多功能CPU、液晶显示、实时时钟、环境温度检测、模糊数据耦合技术以及CAN总线，开发了具有可靠性高、寿命长的全电子智能型仪表***。该***能够提供更多的信息，扩展性强，并使用了CAN总线传输信号、数据，减少整车布线。

Description

汽车全电子智能型仪表***

技术领域

本实用新型涉及一种汽车仪表，特别是一种汽车电子智能型仪表***。

背景技术

汽车仪表是指示汽车工况信息、帮助驾驶员安全、合理驾驶汽车的重要装置。传统的汽车仪表都采用机械指针示值方式，但由于汽车工况复杂，由于振动造成指针抖动将引起读数的多值性；且机械装置的可靠性、寿命等都存在许多缺陷；特别是常用的机械式车速检测，软轴故障频繁发生导致指示失灵。此外，目前的汽车组合仪表只能显示车辆基本的运行参数，无法监测汽车的运行状态，无法对这些参数进行进一步的分析，以便判断汽车的运行状态。

目前公开文献报道了一些汽车电子仪表的研究，有的提出利用单片机技术和VFD显示器件构成汽车电子智能仪表的方法，仪表以单片微型计算机为核心，具有实时显示和保存车速、发动机转速、水温、油位、总里程、子里程等车况参数，使汽车具有″黑匣子″功能；有的采用CAN总线技术，结合单片机技术，对汽车仪表进行改进。例如：东华理工学院电子与机械工程学院的王军波、邹继军等在《东华理工学院学报》2006年第3期研究了USB总线与CAN总线协议转换器设计，指出现场总线(Field bus)是将自动控制***中底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时控制通讯网络，是5C(Computer，Control，Communication，CRT，Change)技术相结合的产物。CAN(Control Area Network)总线是现场总线的一种，广泛应用于汽车行业、机械工业、家用电器、传感器等领域，已经形成国际标准，是被公认的几种最有前途的现场总线之一。提出了一种通过计算机USB接口实现现场总线CAN与计算机(服务器)之间通信的方案。具体介绍了使用USB总线接口芯片CH372和独立的CAN控制器SJA1000实现的硬件电路设计方法、本地端软件的编写方法，给出了主要程序模块的流程；江苏大学汽车与交通工程学院的陈效忠提出了一种基于CAN总线的、用软件实现汽车仪表的设计思想。该汽车仪表用软件完成数据在液晶显示屏的显示，充分利用汽车总线的优势，用CAN总线传输从各传感器采集的数据，便于与其他控制单元连接，可随时实现汽车仪表的升级扩展。该测试***由液晶显示器、PC-CAN接口卡、单片机、CAN控制器(SJA1000)、CAN总线发送/接收驱动器(PCA82C250)和各数据采集***组成。PC-CAN接口卡选用CAN232智能CAN接口卡，它适合CAN-bus的小流量数据传输应用，最高可达500帧/秒的数据传输速率，提供广泛和强大的软件支持。支持在VC++、C++Builder、Delphi和VB等开发环境下进行设计；该研究只有一个CAN节点，所以显示器所显示的数据只有转速、机油压力、水温、燃油消耗(博士研究论文)；李伟、洪运富、盛翊智在互联网发表的文章中研究了CAN总线技术在以摩托罗拉16位单片机MC9S12为中央控制器的某汽车仪表***中的应用，并对该***总体结构及其中CAN通信模块的软硬件设计作了详细说明。

但是目前公开文献介绍的汽车电子仪表使用的计算机的稳定性或者单片机的速度达不到汽车要求，对汽车工况信息与智能化功能还不多，如报警***智能化、灯光控制智能化、行车的百公里燃油消耗等，特别是扩充性功能还不多。

发明内容

为了克服如背景技术所述的现有汽车仪表***存在的不足，本实用新型提供一种采用嵌入式单片机、液晶显示、具有智能化功能的汽车仪表控制***。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本汽车全电子智能型仪表***，包括电源、显示器、单片机、CAN控制器、CAN总线发送和接收驱动器和监控***，其特点是：***采用嵌入式***控制器，同时具有多路AD和多路CAN总线控制器，电源装有自主控制及能耗监控***，CAN总线控制器嵌入模糊数据耦合技术的ARM微处理器***，CAN控制器为集成多路CAN总线控制器，电源及能耗监控***接到ARM***，ARM***前段有键盘和检测模块输入，ARM***后段接液晶显示器输出和CAN总线，CAN总线分别接到轮胎、发动机、水箱、燃油箱、蓄电池和车灯的传感器；并有线路接回车速表、里程表、发动机转速表、水温表、燃油表、电压表、电流表和车灯以及检测模块。

以上所述的汽车电子仪表***，车速表采用符合驾驶习惯的圆盘数字图形显示器，环境温度、水温、燃油量、蓄电池电压采用条形光标显示器，里程、行程采用数字显示器。

以上所述的汽车电子仪表***，***使用了电源自主控制功能与能源控制策略，电源部分采用自主控制、多级滤波和多级稳压、能源控制等功能的模块，还安装有能够减少汽车点火和充电对***的干扰的后备电池、能源控制策略适时的关闭不工作的模块，这样可以节约能源，***使用了一个独立的监控电源***的芯片，以便在电源干扰时自动重启***。

以上所述的汽车电子仪表***，***安装有根据行驶环境情况的灯光自动控制器。

以上所述的汽车电子仪表***，***安装有能够检测***运行情况的自检功能开关以及异常状态声音与显示的报警器。

以上所述的汽车电子仪表***，***安装有能够检测并显示驾驶员驾驶汽车时的百公里燃油消耗的数字显示。

以下给出本实用新型的操作以及各部件采用的结构和功能：

1.电源启动和关闭：电源启动和关闭由用户钥匙的控制信号控制。

2.电源自主控制：***的工作并不完全由用户的钥匙控制信号控制，而是用***自主抉择控制。引入自主控制功能在于***的关闭实现***可控性，保证***数据的有效存储。自主控制只在核心CPU使用，显示***不需要这种功能。

3.多级滤波和多级稳压：汽车的电子环境非常恶劣，为了保证***的稳定工作，电源***使用了多级的滤波和稳压，防止过强的纹波多***的干扰并保证核心***的电压稳定。

4.后备电池***：由于电池的“水塘效应”，后备电池***首先实现了一个强大的滤波稳压***，同时使用这个***能减少汽车点火和充电对***的干扰。

5.能源控制：能源控制策略适时的关闭不工作的模块，节约能源。

6.电源监控：***使用了一个独立的芯片监控电源***，以便在电源不稳定时关闭***，电源稳定后自动恢复***的运行。

7.CPU：***采用Philips的军工级嵌入***控制器。芯片是基于ARM7TDMI-S的32位CPU，并带有256kB的Flash和16kB的RAM。具有多路AD和多路CAN控制总线控制器。该CPU具有很好的稳定性和抗干扰性，能够在-40℃～+125℃下工作，完全达到汽车控制的要求。

8.运行速度：Cpu使用11.0592MHz的晶振，可以加速到接近60M的速度，同时ARM系列控制器是RISC结构的流水线指令***，所以指令执行速度基本接近时钟的运行速度。

9.***的IO：***使用的控制器具有144个引脚，具有多种灵活的串行、并行通讯总线供存储、显示、通讯、检测使用，具有70多个普通IO供信号检测、功能控制所使用，还有通用的AD接口、CAN总线接口等，适用性非常广。

10.显示：***使用了通用的液晶显示模块，这种液晶不仅能提供高亮度的显示界面，也能快速的为***显示车速、发动机转速、油量、水温、时间、环境温度、电池电压、充放电、***状态、大灯、转向灯等。

11.时钟：***使用了实时时钟，为用户显示当前的时间。

12.环境温度：***使用了一个I2C总线的温度检测芯片，实时高精度的检测当前环境的温度。

13.CAN总线：***使用的芯片具有can控制器。CAN模块为***的门检测等提供标准统一的信号、数据传输。

14.***自检、维护：***维护模块为***提供自检、维护等操作。

15.模糊数据耦合技术：***处理数据采用模糊数据耦合技术。

本实用新型的优点是：

1.本实用新型与公开文献比较，其技术特点是：仪表***综合应用ARM技术与CAN总线技术，硬件以嵌入式***作为中央控制器，同时采用CAN总线技术；具有加密与防改写功能和具有状态检测功能；电源***采用自主控制，多级滤波、多级稳压、能源控制和电源控制等功能以及能够减少汽车点火和充电对***的干扰的后备电池***。由于应用了现代数字信号检测技术、微电子技术和计算机技术研制开发全电子智能型汽车工况信息显示***，克服了传统的汽车仪表***的诸多缺陷，提高汽车工况信息指示的可靠性。其次，利用微处理器的强大的功能，可提供更丰富的汽车工况信息与智能化功能，如报警***智能化、灯光控制智能化、行车的百公里燃油消耗等，并具有很强的可扩充性，可根据需要不断扩充功能。因此本实用新型对提高汽车仪表***智能化水平、进一步提高汽车工况信息显示***集成智能化，帮助驾驶员更安全合理地驾驶，对提高汽车的行驶安全性、提高我国汽车电子技术水平与产品水平具有促进作用。

2.***使用全电子构成，具有可靠性高、寿命长的特点，能够提供更多的信息，扩展性强。

3.使用了CAN总线传输信号、数据，减少整车布线。

附图说明

图1汽车全电子智能型仪表***硬件框图。

图2仪表主电路电原理图。

图3汽车全电子智能型仪表******监控框图。

图4汽车全电子智能型仪表***水温检测框图。

图5汽车全电子智能型仪表***油量检测框图。

图6汽车全电子智能型仪表***转速检测框。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的全电子智能型仪表***CAN总线控制器嵌入模糊数据耦合技术的ARM微处理器***，CAN控制器为多路CAN总线控制器，电源输入接到ARM***，ARM***前段有键盘和检测模块输入，ARM***后段输出接液晶显示器和CAN总线。

如图2所示，本实用新型的全电子智能型仪表***主要由六个模块组成：CPU模块(CPU.SCH)、液晶显示模块(LCD.SCH)、电源模块(PWR.SCH)、按键模块(KEBOARD.SCH)、CAN总线接口模块(CAN.SCH)和检测模块(CHK.SCH)。图中，长菱形符号表示模块之间的连接，即不同模块中相同名称的线标在用PROTEL设计印制板图时将会连接在一起；六个模块对应六个用PROTEL设计的电路原理图。

如图3所示，CAN总线分别接到轮胎、发动机、水箱、燃油箱、蓄电池、和车灯；并有线路接回车速表、里程表、发动机转速表、水温表、燃油表、电压表、电压表和车灯以及检测模块。可以对发动机故障、发动机油压、制动液、蓄电池的情况进行数据处理和监控；并接到报警器作出安全提示。

如图4所示，如果本***对水温进行控制时，CAN总线有线路接到水箱中，通过传感器对水箱温度检测，传回数据，接水温显示器和报警器作出安全提示。

如图5所示，如果本***对油温进行控制时，CAN总线有线路接到油箱中，通过传感器对油箱温度检测，传回数据，接油温显示器和报警器作出安全提示。

如图6所示，如果本***对车速进行控制时，CAN总线有线路接到车轮中，通过传感器对速度检测，传回数据，接车速显示器和报警器作出安全提示。

Claims (6)

1.一种汽车全电子智能型仪表***，包括电源、显示器、接口卡、单片机、CAN控制器、CAN总线发送和接收驱动器和监控***，其特点是：***采用嵌入式***控制器，同时具有多路AD和多路CAN总线控制器，电源装有自主控制及能耗监控***，CAN总线控制器嵌入模糊数据耦合技术的ARM微处理器***，CAN控制器为多路CAN总线控制器，电源及能耗监控***接到ARM***，ARM***前段有键盘和检测模块输入，ARM***后段接液晶显示器输出和CAN总线，CAN总线分别接到轮胎、发动机、水箱、燃油箱、蓄电池和车灯；从轮胎、发动机、水箱、燃油箱、蓄电池和车灯的传感器有线路接回车速表、里程表、发动机转速表、水温表、燃油表、电压表、电流表以及检测模块。

2.根据权利1要求的汽车电子仪表***，其特征在于：车速表采用符合驾驶习惯的圆盘数字显示器，环境温度、水温、燃油量、电流、蓄电池电压采用条形光标显示器，里程、行程采用数字显示器。

3.根据权利1要求的汽车电子仪表***，其特征在于：电源部分采用自主控制、多级滤波和多级稳压、能源控制、电源控制等功能的模块，并安装有能够减少汽车点火和充电对***的干扰的后备电池、能源控制策略适时的关闭不工作的模块，还安装有一个独立的监控电源***，能够自动重启***的芯片。

4.根据权利1要求的汽车电子仪表***，其特征在于：***安装有根据行驶环境情况的灯光自动控制器。

5.根据权利1要求的汽车电子仪表***，其特征在于：***安装有能够检测***运行情况的自检功能开关以及异常状态声音与显示的报警器。

6.根据权利1要求的汽车电子仪表***，其特征在于：***安装有能够检测并显示驾驶员驾驶汽车时的百公里燃油消耗的数字显示。

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