CN201181216Y

CN201181216Y - 摩托车电子智能控制仪表

Info

Publication number: CN201181216Y
Application number: CNU2007200947651U
Authority: CN
Inventors: 孙明远
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2017-12-12

Abstract

一种摩托车电子智能控制仪表，属于仪器仪表领域。本实用新型是由电子传感器、LED数字显示、三片单片机和三块集成电路、电源及线路板组成，能够同时用数字显示速度、累计里程和发动机转速、并具有磨合期更换机油自动提示、定期维护保养自动提示、超速自动提示、超速自动控制功能和转速模似显示功能。传感器和仪表部分没有任何机械接触和磨损没有传统的传动软轴。本仪表***性能稳定准确可靠抗干扰能力强、使用寿命长。还可根据使用要求增设更多提示报警和控制功能。

Description

摩托车电子智能控制仪表

技术领域：

本实用新型属于仪器仪表领域。

背景技术：

传统的速度里程表及转速表都是机械式仪表，都是由计数齿轮通过传动软轴把信号传送到机械指针式仪表中的，这种由机械齿轮、软轴、游丝、指针等构成的仪表都需要经常维护保养，清洗加油。需要有良好的润滑才能保证这种机械式仪表的正常使用，尤其是前轮中的计数齿轮和传动软轴，最容易损坏，在北方寒冷的冬季里润滑油极易凝固，从而造成计数齿轮的过度磨损，抱死和软轴扭断。指针式仪表还存在着指示不精确、不直观、反应速度慢等缺点。

机械式仪表更不能做到超速报警，维护保养自动提示等功能。

目前，也有一些电子速度里程表，虽然仪表部分做成了电子式的仪表，但在获取信号方面还没有彻底脱离传统的计数齿轮和软轴，有些虽然没有软轴但也还是要用前轮中的计数齿轮来获取转动信号，这样也就没有彻底脱离机械接触和机械磨损。

发明内容：

为了解决上述问题，本实用新型提供一种不采用直接机械接触而采用数字电子智能控制的摩托车电子智能控制仪表。

本实用新型在轮毂盖上安装有传感器的感应头，在对应感应头的轮轴上安装有感应块，其电路原理是：

a、传感器电路是由感应头和TCA305A集成电路及***电路组成感应式传感器；

b、传感器TCA305A的5脚送出的前轮转动信号，经里程单片机的外部中断P3.2接口INT012脚接收后，由里程单片机软件程序计算出结果再由P2口输出位扫描信号，P0口输出7段码送数码管LED显示；

c、传感器TCA305A送出的7脚前轮转动信号，同时送入速度单片机外部中断接口INT0和INT1即12脚和13脚，再由速度单片机软件程序计算出实际速度后，再由P2口输出位扫描信号P0口输出7段码，送入数码管LED显示实际车速。

本实用新型的发动机转速信号电路原理是：发动机的转速信号从磁电机的电压绕组或高压点火线圈的初极取出，经偶合电容C和降压电阻R1降压后，送入硬件分频集成电路CD4040的10脚，4极磁电机由CD4040的6脚输出分频信号；8极磁电机由2脚输出分频信号，分频后的信号可直接送入单片机的12脚和13脚，单片机采用外部定时，晶振为24MHZ由单片机的软件程序计算出实际转速后，由P2口和P0口输出位扫描和段码，再由LED数码管显示出转速。

本实用新形具有性能稳定、显示准确、不需维护、使用寿命长故障少等优点。

附图说明：

图1是本实用新型传感器感应头和感应块安装结构示意图；

图2是本实用新型电路原理总图。

具体实施方式：

本实用新型在轮毂盖上安装有传感器的感应头1，在对应感应头1的轮轴上安装有感应块2，电路部分主要包括初始化模块、速度里程计算模块、数据存储模块、里程速度显示控制模块，显示数据处理模块、LED数码管显示模块、BCD码转换模块等。

其电路原理是：

a、传感器电路是由感应头1和TCA305A集成电路及***电路组成感应式传感器；

该速度里程表的感应传感器能将检测到的前轮转动信号转换成方波直接输入单片机中，然后通过单片机计算出实际速度和里程，再将所得的里程数据存储到外部数据存储器中，并由LED数码模块准确显示出所测里程和速度。速度显示为三位数，里程为五位整数一位小数，共计六位数可精确到0.1km。转速表显示为三位数，其中包括一位小数，×1000转。可精确到100转/分钟。

由集成电路TCA305A和感应头及***电路组成的传感器从前轮毂中感应出车轮转动的信号，该信号为一个单片机可直接利用的方波信号，然后送入单片机AT89C52中计算出速度和里程，再由单片机将计算后的结果送入LED显示回路进行数字显示，同时也送入外部储存器24C02储存，以备断电后还能正常显示累计里程，为了在行驶中能方便清楚地观察行驶速度和里程，速度里程设计为分别同时显示，单片机也分别采用两片单片机来分别完成速度和里程的计算和控制。这样就可不再另设速度里程转换开关，就可避免高速行驶的状态下再松开车把去按动速度和里程转换开关。

新车磨合期和使用中定期更换机油提示：当新车行驶到300公里600公里1000公里时单片机P1.0口将有信号输出到三极管基极。使三极管导通，从而点亮提示发光二极管使其发光提示更换机油。当更换机油后按下恢复按钮提示灯熄灭，磨合期过后，将每隔一千公里提示一次。

时速提示与超速控制，行驶速度过高极易发生行驶事故。本实用新型设立了三极时速提示报警功能，在时速为60公里时有白色灯光提示时速已达60公里、80公里时绿色灯光提示，时速为100公里时有红色灯光提示报警，同时还有音响提示。提醒驾驶人员注意行车安全，超速控制功能：该项功能是超过行驶前预先设定好的时速时，速度表的控制芯片将会输出一超速信号，该信号通过三极管将点火触发器与地短路。使发动机熄火，车速将迅速下降。当车速下降到预先设定的车速时又会在车的行驶惯性下重新点燃发动机，一旦车速再次高于设定时速。发动机将再次熄火，这就有效地控制了车速。并提醒驾驶员注意行驶速度及安全。

发动机转速表同样采用单片机和LED数字显示来完成，转速显示用三位LED数码管显示三位数的转速。转速信号可从磁电机电压绕组或高压点火绕组初极中取出，再经过降压，隔直，硬件分频后再送入单片机的(12脚和13脚)中，根据摩托车磁电机电压的频率计算出发动机的转速，同时还有模拟转速显示，模拟显示是由多个发光二极管组成的显示器，是根据转速的快慢变化而变化的，转速低时点亮的二极管少，转速高时则点亮的二极管也多，就和指针的变化相似，不是直接显示数字。

本实用新型的电源部分为两级稳压抗干扰电源，一般摩托车的电源都为12V，而单片机的电源一般都为5V电压相差较大，如果只用一级三端稳压器稳压，性能将不稳定，抗干扰能力也差，故采用两级稳压。第一级稳压电源采用7809三端稳压第二级为7805三端稳压电源，采用二级稳压电源可长时间在较高温度下工作。

由于摩托车的电器***也存在很多干扰源，本实用新型也采取了防干扰措施，摩托车上的喇叭就是一个很强的干扰源并同时拥有高低音两个喇叭，两个喇叭的频率也不一样。所以在每片单片机的电源两端都要并入一个0.1微法的电容，外部存储器24C02的电源两端也必须并联一个0.1微法的电容，传感器的电源两端也都需要并联0.1微法的电容，如果还存在干扰那就要分清是高音喇叭的干扰还是低音喇叭的干扰。如果是高音喇叭的干扰就需要并联一个更小容量的电容，这样仪表才能正常工作而不受喇叭的干扰。

在图1中前轮毂盖上安装有传感器的感应头1，传感器感应头1的端面一但有金属感应块2掠过就会在集成电路TCA305A的输出端产生一个方波信号，该方波信号可直接被单片机AT89C52接收利用，感应头1端面与掠过的金属感应块2有1mm的距离，相互并不接触，不产生摩擦和磨损，金属感应块2为任何金属均可，这就可以和前轮毂是同样的金属材料。便于改装和生产。

感应头1由直径为6mm的高频磁芯制做，在磁芯上绕有感应线圈，感应线圈的两个头分别接到集成电路TCA305A的12、及1脚。在前轮毂上原安装计数齿轮的位置，即安装轴承的轴承座的端面上装有感应块2，每块感应块2高出轴承座圆周平面3mm，当前轮转动时感应块2掠过感应头1时在集成电路TCA305A的5脚和7脚就分别输出一个方波信号(一正一负)，前轮每转一周就有4个有效方波信号送入单片机的12和13脚，用来计算速度和里程。感应块宽5mm长7mm高3mm。前轮毂与前轮毂盖装配图1，从图1中可看出感应头1与感应块2的安装位置是相互平行的，间距为1mm。

感应头1和TCA305A集成电路及***电路组成了一个感应式传感器，该感应式传感器替代了原来的计数齿轮及软轴。成为该仪表的输入信号传感器。该传感器主要是以TCA305A为核心，***电路简单、元件少、可由集成电路TCA305A直接输出一方波，简化了电路。

在图2中单片机TCA305A的5脚和6脚，即P1口的P1.4和P1.5接口接有一个E²PROM存储器24C02，P1.4和P1.5接口控制存储器的存入取出。12、13脚即P3.2，P3.3接口为计数信号的外中断输入端，P0口和P2口用于七段LED显示器的段码和扫描输出。除去已占用的接口P1和P3接口外还剩余一部分接口，我们就可利用这些接口来完成超速报警和维护保养自动提示。

里程和速度分别采用两块单片机，分别同时在一块仪表中显示里程和速度。便于在高速行驶中观察速度和里程，避免高速行驶时再来操作速度里程转换开关。

由传感器TCA305A的5脚送出的前轮转动信号，经里程单片机的外部中断P3.2接口INT012脚接收后，由里程单片机软件程序计算出结果再由P2口输出位扫描信号。P0口输出7段码送数码管LED显示。累计里程可显示一位小数精确到百米。记满后可自动复零再从新计数。

速度也是由同一个传感器TCA305A送出的另一路(7脚)前轮转动信号，同时送入速度单片机外部中断接口INT0和INT1即12脚和13脚。再由速度单片机软件程序计算出实际速度后，再由P2口输出位扫描信号P0口输出7段码，送入数码管LED显示实际车速。

发动机转速表由一块独立的仪表来显示。发动机的转速信号从磁电机的电压绕组或高压点火线圈的初极取出，经偶合电容C和降压电阻R1降压后，送入硬件分频集成电路CD4040的10脚，4极磁电机由CD4040的6脚输出分频信号；8极磁电机由2脚输出分频信号，分频后的信号可直接送入单片机的12脚和13脚，单片机采用外部定时，晶振为24MHZ由单片机的软件程序计算出实际转速后，由P2口和P0口输出位扫描和段码，再由LED数码管显示出转速。转速以千转为单位，千转后有一位小数，即可精确到100转。最高可显示万转/分以上。转速表部分还同时设有模拟显示，即当急速加油时，转速讯速上升，在数字快速变化的同时还另有一排发光二极管依次发光，转速高则点亮的发光二极管就多，转速低点亮的发光二极管就少，随转速的变化而弯化，增加了转速表的趣味性。

更换机油提示，当新车行驶300、600、1000公里时单片机的P1.0接口将输出一个高电平到三极管的基极，使三极管9013导通，三极管的集电极接发光二极管的负极，三极管的发射极接地(电源负极)二极管的正极接电源正极，当单片机在更换机油的公里数到达时，在P1.0口就有一个高电平输出使三极管导通，二极管也同时导通点亮发光，发出提示信号。

磨合期后每隔1000公里更换一次机油也将由发光二极管来提醒。

每隔4000公里的维护保养将由P1.3接口来完成提示。完成的方法与上述方法相同。

时速报警设置了三级报警速度，60km、80km、100km三级，当速度达到60km里时由白色发光二极管提示速度已达60km。在80km时由绿色发光二极管提示。当速度达到100公里时，有红色发光二极管发出红光提示。并还有音响同时提示。

在速度到达60km时，单片机的P1.0口，将输出一提示信号，使三极管饱和导通，将白色发光二极管点亮。80km时由P1.1口输出信号，通过三极管的饱和导通点亮一绿色发光二极管，提示时速已达到80km、100km时则由P1.2口输出提醒信号。由三极管导通点亮一红色发光二极管提示速度已达100公里/小时。与发光二极管并联的讯响器也同时发出音响提示。

超速控制功能：在提示超速信号时60公里由P1.0口输出提示信号。80km由P1.1口，100km由P1.2口输出超速提示信号。在超速控制时，可先将接于P1.1口的拨动开关拨向“控制”一端，这就使车速在达到80km时单片机输出的信号通过拨动开关转向另一个控制三极管，该三极管的发射极接地。集电极接点火触发器，平时三极管是反向截止的发动机可正常点火，一旦时速超过80km时单片机P1.1口输出一低电平时三极管9012饱和导通，这就将点火触发信号与地短路。使点火可控硅失去触发信号而熄火，车速将逐渐减慢，发动机的熄火也更清楚地提醒了驾驶人员车速已达设定的最高车速，应于减速，当车速逐渐下降，低于设定的80km时单片机P1.1口输出一高电平使三极管截止点火恢复正常，发动机在行驶的惯性作用下又将发动机点燃，如果再次超速发动机将再次熄火，就使车速不能超出设定的80km这样速度就得到了控制，80km、100km均有相同的控制功能。100公里时还同时有音响提示。

如果控制拨动开关没有拨向“控制”一端，而还是在“提示”一端，则只有提示功能，超速时也不会熄火，而只有拨向“控制”一端后才能有超速熄火功能。

在80km、100km都分别设有功能转换拨动开关，可分别设定控制车速。驾驶人员可根据自身情况和道路等级来设定控制车速，从而避免不应发生的行驶事故。

软件***

数据处理过程：

里程表软件设计是根据前轮的周长在每行驶100米时累计的圈数乘以每圈的脉冲个数，当累计完100米所产生的脉冲个数后，计算程序将向上位进位并加1，软件即据此原理编写。

前轮的转动信号经过传感器TCA305A处理后，输出一个单片机可直接利用的方波，该方波脉冲加到单片机的P3.2接口(INT0)为单片机计算里程提供有效的输入信号。当单片机检测到P3.2接口(12脚)有输入后，里程计数程序用外中断0来实现加1计数，先将输入信号脉冲暂存于20H单元，当计数脉冲达到预置的100米所需脉冲个数后，再将20H清零，并进位加1。然后再经计算、储存、BCD码转换及数据处理后，最后就可在显示数码管组成的显示器中的小数位中加1，即显示出0.1km里程，同时将计算结果存入外部存储器24C02后，断电后数据也不会丢失，将会长期保存。

随着前轮脉冲的不断输入，里程计数程序不断地清0并进位加一，输出显示也不断地加一，即加0.1km最大可加到显示99999.9km，精确度可达到0.25％当计满99999.9公里后，***将自动复零，开始重新计数并继续显示里程。

速度处理：

速度是以前轮每转一圈所用的时间乘以前轮轮胎周长来计算的，速度的信号脉冲也取自同一个传感器TCA305A。

计数器T1由外中断1输入控制信号，高电平时计时开始，外中断1服务程序用于处理前轮转动一圈后的计时数据，当标志位(00H)为1时，说明计数器溢出，放入最大时间值(#0FFH)当标志位为0时，将计数单元(TL1、TH1、6CH、6DH)的值放入68H-6BH单元。经计算后送BCD码转换最后送显示模块显示，共计显示三位数，最高显示到百公里位。

转速软件***与速度用同一个相同程序。不同的是发动机转速较高，超出软件的计算频率，故在电压绕组取出的电压转速信号后，要先用硬件分频，分频用集成电路CD4040单片机采用AT89C52，晶振为24MHZ硬件分频前还须将转速信号的电压降低、转速输入信号电压一般为8-12V，降压可用0.1微法电容C与15K电阻R1串联后接入CD4040的输入端10脚，6脚输出分频后的信号，接至单片机AT89052的12脚13脚。并在电容C与电阻R1串联的中间接一个100K电阻R2电阻R2另一端接地。组成一降压回路。

当转速信号通过硬件分频后，由CD4040的6脚送到单片机的P3.2接口(INT0)P3.3(INT1)接口当单片机AT89C52检测到P3.2和P3.3的输入信号后，也由T0和T1中断程序计算处理后，再经BCD码转换。最后送显示程序由LED数码管显示为三位数。其中一位小数、小数前为个位数、个位数需×1000小数即显示100转，即精确到100转。

Claims

1、一种摩托车电子智能控制仪表，其特征在于：在轮毂盖上安装有传感器的感应头(1)，在对应感应头(1)的轮轴上安装有感应块(2)，

a、传感器电路是由感应头(1)和TCA305A集成电路及***电路组成感应式传感器；

2、根据权利要求1所述的摩托车电子智能控制仪表，其特征在于：发动机转速信号电路原理是：发动机的转速信号从磁电机的电压绕组或高压点火线圈的初极取出，经偶合电容C和降压电阻R1降压后，送入硬件分频集成电路CD4040的10脚，4极磁电机由CD4040的6脚输出分频信号；8极磁电机由2脚输出分频信号，分频后的信号可直接送入单片机的12脚和13脚，单片机采用外部定时，晶振为24MHZ由单片机的软件程序计算出实际转速后，由P2口和P0口输出位扫描和段码，再由LED数码管显示出转速。