CN204998343U - 汽车的按钮式换挡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车的按钮式换挡装置，包括按钮模块、主处理器模块、PWM信号发送及检测模块、档位显示模块、以及电源模块，所述按钮模块包括分别代表D档、R档、P档的按钮，所述主处理器模块对按钮模块进行实时检测，当主处理器模块检测到有按钮被有效按下时，主处理器模块将对应该按钮的档位信号按照一定频率和占空比的PWM_control信号发送，主处理器模块检测上述PWM_control信号、汽车内接收档位信号的节点的接收信号所转换成的主处理器模块能识别的PWM_IN信号、汽车内接收档位信号的节点所反馈至主处理器模块的reply_PWM信号，三个信号均正确时主处理器模块才确定档位信号被成功发送。优点：能正确识别换档信号和短路信号、开路信号，识别可靠性高，成本降低。

Description

汽车的按钮式换挡装置

技术领域

本实用新型涉及汽车换挡装置，尤其涉及一种汽车的按钮式换挡装置。

背景技术

现在的电动汽车或其他自动挡的汽车，因为其换挡装置较大，普遍布置在主驾驶座与副驾驶座之间，这样较浪费空间，目前有些汽车已经将其布置在中控台的地方，方便用户换挡的同时，还节约了空间。但是，目前换档装置输出基本上都是开关信号，需要相应的处理器采样，档位有多少档，则其相应线束也要增加多少条，导致浪费线材和增加整车重量。并且，假设汽车处于N档，D档和R档换档信号低有效，如若此时D档开关信号发生对地短路，这时汽车内接收档位信号的节点接收到低电平的短路信号，该短路信号与正常换档时接收到的低电平的换档信号相同，此时汽车内接收档位信号的节点会将该短路信号误认为是正常换档信号，也即，汽车内接收信号的节点会将该短路信号误以为是要转换至D档的换档信号，如果此时用户刚好踩了油门，会导致严重事故发生。

为了正确识别正常换档状态或是其他短路状态，公布号为CN103047401A的专利公开了将按钮将档位信号通过CAN信号发送给汽车内接收档位信号的节点的方案，通过第一指示灯和第二指示灯来分别提示是否换挡成功，并有语音报警。但是其方案采用CAN信号发送给汽车内接收档位信号的节点，要求其信号发送电路必须要集成CAN转换模块，接收档位信号的电路也必须对应集成CAN转换模块，这样无疑会增加成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可以将换挡信号通过PWM信号的方式发送的汽车的按钮式换挡装置，该按钮式换档装置可以正确识别换档信号是否发送成功，可以识别出档位信号线和反馈信号线发送短路、开路的情况，在提高换档装置识别可靠性的基础上，还降低了按钮式换档装置的成本。

本实用新型的目的可通过如下技术方案来实现：

汽车的按钮式换挡装置，包括按钮模块、主处理器模块、PWM信号发送及检测模块、档位显示模块、以及电源模块，所述按钮模块包括多个分别代表D档、R档、P档的按钮，所述按钮模块连接于所述主处理器模块，所述主处理器模块内置有PWM产生和测量模块，所述主处理器模块对所述按钮模块进行实时检测，当所述主处理器模块检测到按钮模块中的某个按钮被有效按下时，所述主处理器模块通过所述PWM产生和测量模块将对应该按钮的档位信号按照一定频率和占空比的PWM_control信号发送，D档、R档、P档的按钮对应的PWM_control信号的占空比不同，所述主处理器模块通过所述PWM信号发送及检测模块与汽车内接收档位信号的节点连接，所述PWM信号发送及检测模块将主处理器模块发送的所述PWM_control信号转换成汽车内接收档位信号的节点所能识别电平的PWM_OUT信号，同时将汽车内接收档位信号的节点接收的所述PWM_OUT信号转换成主处理器模块所能识别电平的PWM_IN信号并连接至主处理器模块，同时还将汽车内接收档位信号的节点的反馈信号转换成主处理器模块所能识别电平的reply_PWM信号并连接至主处理器模块，主处理器模块通过PWM_IN信号识别PWM_OUT信号，通过reply_PWM信号识别反馈信号in_reply_PWM，所述主处理器模块综合以下三个PWM信号：主处理器模块发送的PWM_control信号、汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号所转换成的主处理器模块能识别的PWM_IN信号、汽车内接收档位信号的节点所反馈至主处理器模块的reply_PWM信号，上述三个信号通过所述PWM产生和测量模块测量后均正确时，所述主处理器模块才确定按下按钮的档位信号被成功发送；

所述汽车内接收档位信号的节点连接档位处理器，档位处理器根据汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号产生所述反馈信号in_reply_PWM，当汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号正确时，档位处理器输出预先约定占空比的反馈信号in_reply_PWM，当汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号对电源或对地短路时，PWM_OUT信号对应为高电平或低电平，主处理器模块通过PWM_IN信号识别该状态，当汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号开路时，档位处理器输出预先约定另一占空比的反馈信号in_reply_PWM，当汽车内接收档位信号的节点的反馈信号线对电源短路时，反馈信号in_reply_PWM为高电平，当汽车内接收档位信号的节点的反馈信号线对地短路时，反馈信号in_reply_PWM为低电平，汽车内接收档位信号的节点的反馈信号in_reply_PWM通过电平转换后形成主处理器模块所能识别的reply_PWM信号；

所述主处理器模块连接所述档位显示模块，所述档位显示模块有3路分别与D档、R档、P档对应的LED显示电路，当所述主处理器模块确定成功发送了按下按钮的档位信号后，所述主处理器模块点亮所述档位显示模块中的对应档位的发光二极管，以告知驾驶员换档成功，当所述主处理器模块确定没有成功发送按下按钮的档位信号后，所述档位显示模块中的对应档位的发光二极管在所述主处理器模块的控制下闪烁报警，以告知驾驶员出现问题，如果接收到的PWM_OUT信号不正确，汽车内接收档位信号的节点的档位处理器进入错误保护模式，错误保护模式下不启动油门或降低功率，以避免事故发生或升级；所述电源模块连接汽车的点火电源，所述电源模块将12V的点火电源转换成5V，为按钮模块、主处理器模块、PWM信号发送及检测模块供电，所述汽车的点火电源还为所述档位显示模块供电。

进一步地，所述主处理器模块采用飞思卡尔的20脚的S12GN16芯片，该S12GN16芯片内置有PWM产生和测量模块。

进一步地，所述PWM信号发送及检测模块包括均为NPN型的第一三极管、第二三极管、第三三极管，第一三极管的基极通过电阻连接主处理器模块的PWM_control端，第一三极管的集电极通过电阻连接12V的汽车内的点火电源，第一三极管的集电极还连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极连接汽车内接收档位信号的节点，第一三极管的发射极接地，由此将主处理器模块发送的PWM_control信号转换成汽车内接收档位信号的节点所能识别电平的PWM_OUT信号；

上述汽车内接收档位信号的节点通过电阻连接第二三极管的基极，第二三极管的集电极通过电阻连接输出为5V的所述电源模块，第二三极管的集电极还连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极形成PWM_IN信号，第二三极管的发射极接地，所述PWM_IN信号为汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号所转换成的主处理器模块所能识别电平的PWM_IN信号；

汽车内的PWM信号反馈端in_reply_PWM通过电阻连接第三三极管的基极，第三三极管的集电极通过电阻连接输出为5V的所述电源模块，第三三极管的集电极还连接第三三极管的阳极，第三三极管的阴极形成reply_PWM信号，第三三极管的发射极接地，所述reply_PWM信号为汽车内接收档位信号的节点的反馈信号所转换成的主处理器模块所能识别电平的reply_PWM信号；

所述主处理器模块综合上述PWM_control信号、PWM_IN信号、reply_PWM信号，上述三个PWM信号均正确时，主处理器模块才确定按下按钮的档位信号被成功发送。

进一步地，所述档位显示模块的3路LED显示电路采用三极管实现，三极管为NPN型三极管，三极管的基极通过电阻连接所述主处理器模块，三极管的集电极通过电阻连接所述汽车的点火电源，三极管的发射极连接一发光二极管，发光二极管的阴极接地，当所述主处理器模块确定成功发送了按下按钮的档位信号后，所述主处理器模块输出5V电平，三极管导通使得发光二极管发光，当所述主处理器模块确定没有成功发送按下按钮的档位信号后，所述主处理器模块输出5V和0V交替的电平，三极管在输入5V时导通，输入0V时截止，于是发光二极管间歇点亮实现闪烁报警。

进一步地，所述按钮模块包括3路按钮检测电路，各路按钮检测电路中，按钮的一端通过电阻连接所述主处理器模块，按钮的一端还通过电阻连接输出为5V的所述电源模块，按钮的另一端接地，当按钮被有效按下时，主处理器模块接收到的电平为0V，当按钮没有有效按下时，主处理器模块接收到的电平为5V，如果主处理器模块同时接收到两个或两个以上的0V电平，则主处理器模块认为该按钮信号无效并且丢弃该按钮信号；针对按钮抖动按下的情况，主处理器模块的软件具有防抖动的处理功能。

进一步地，所述电源模块采用Lm7805开关芯片，将12V的点火电源转换成5V。

优选地，所述主处理器模块发送的对应D档的PWM_control信号为频率50HZ、占空比为10％的方波信号，所述主处理器模块发送的对应R档的PWM_control信号为频率50HZ、占空比为20％的方波信号，所述主处理器模块发送的对应N档的PWM_control信号为频率50HZ、占空比为30％的方波信号，当汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号正确时，反馈信号in_reply_PWM与PWM_OUT信号相同，当汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号开路时，反馈信号in_reply_PWM为频率50HZ、占空比为50％的方波信号，以上的占空比按高电平有效计算。

进一步，所述按钮式换挡装置布置在汽车仪表的周围，方便驾驶员换档以及用余光查看目前档位。

本实用新型的有益效果是：(1)主处理器模块同时检测PWM_control信号、PWM_IN信号、reply_PWM信号，上述三个PWM信号均正确时，主处理器模块才确定按下按钮的档位信号被成功发送，本换档装置可以正确识别档位信号线和反馈信号线对电源或地的短路情况和开路情况，和正确的换档信号明显区分，不会出现将短路信号、开路信号误认为是换档信号，进而可能出现的事故，和现有技术中仅检测汽车内接收档位信号的节点所接收的开关信号相比，可靠性显著提高；(2)当主处理器模块确定成功发送了按下按钮的档位信号后，档位显示模块中的对应档位的发光二极管被点亮，当主处理器模块确定没有成功发送按下按钮的档位信号后，档位显示模块中的对应档位的发光二极管闪烁报警，以告知驾驶员出现问题；(3)本装置采用PWM信号检测按下按钮的档位信号是否发送成功，只需要发送和反馈两条线即可，线束成本降低,和将换档信号通过CAN信号发送的装置相比，无需CAN模块，成本降低很多；(4)该汽车的按钮式换挡装置，因按钮本身体积较小，可以布置在汽车仪表周围，方便驾驶员换挡，驾驶员可以在驾驶同时，用余光去查看目前档位。

附图说明

图1为本实用新型汽车的按钮式换挡装置的结构图；

图2为本实用新型一具体实施方式中主处理器模块的电路图；

图3为与图2所示的主处理器模块对应的汽车接口图；

图4为本实用新型一具体实施方式中电源模块的电路图；

图5为本实用新型一具体实施方式中PWM信号发送及检测模块的电路图；

图6为本实用新型一具体实施方式中按钮模块的电路图；

图7为本实用新型一具体实施方式中档位显示模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述：

参照图1-7，图1为本实用新型汽车的按钮式换挡装置的结构图，该汽车的按钮式换挡装置，由主处理器模块1、按钮模块2、PWM信号发送及检测模块3、档位显示模块4和电源模块5组成。

按钮模块2中包括多个分别代表D档、R档、N档的按钮，按钮模块2连接于主处理器模块1，所述主处理器模块1内置有PWM产生和测量模块，主处理器模块1对按钮模块2进行实时检测，当主处理器模块1检测到按钮模块2中的某个按钮被有效按下时，主处理器模块1通过所述PWM产生和测量模块将对应该按钮的档位信号按照一定频率和占空比的PWM_control信号发送，D档、R档、P档的按钮对应的PWM_control信号的频率相同、占空比不同，本实施例中，主处理器模块1发送的对应D档的PWM_control信号为频率50HZ、占空比为10％的方波信号，主处理器模块1发送的对应R档的PWM_control信号为频率50HZ、占空比为20％的方波信号，所述主处理器模块发送的对应N档的PWM_control信号为频率50HZ、占空比为30％的方波信号，以上的占空比按高电平有效计算。

所述主处理器模块1通过所述PWM信号发送及检测模块3与汽车内接收档位信号的节点21连接，所述PWM信号发送及检测模块3将主处理器模块1发送的所述PWM_control信号转换成汽车内接收档位信号的节点21所能识别电平的PWM_OUT信号，PWM_OUT信号与汽车内接收档位信号的节点21相连接，PWM信号发送及检测模块3还将汽车内接收档位信号的节点21接收的所述PWM_OUT信号转换成主处理器模块1所能识别电平的PWM_IN信号并连接至主处理器模块1，同时还将汽车内接收档位信号的节点21的反馈信号in_reply_PWM转换成主处理器模块1所能识别电平的reply_PWM信号并连接至主处理器模块1，主处理器模块1通过PWM_IN信号识别PWM_OUT信号，通过reply_PWM信号识别反馈信号in_reply_PWM，所述主处理器模块1综合以下三个PWM信号：主处理器模块1发送的PWM_control信号、汽车内接收档位信号的节点21接收的PWM_OUT信号所转换成的主处理器模块1能识别的PWM_IN信号、汽车内接收档位信号的节点21所反馈至主处理器模块1的reply_PWM信号，上述三个信号通过所述PWM产生和测量模块测量后均正确时，所述主处理器模块才确定按下按钮的档位信号被成功发送。

图2为本实用新型一具体实施方式中主处理器模块的电路图，主处理器模块1采用飞思卡尔的20脚的S12GN16芯片，该S12GN16芯片内置有PWM产生和测量模块，通过该PWM产生和测量模块3可针对不同按下按钮发送对应占空比的PWM_control信号，PWM_control信号由主处理器模块1的PWM_control端发送至PWM信号发送及检测模块3，主处理器模块1还具有接收PWM信号发送及检测模块3所传送信号的PWM_IN端和reply_PWM端。

图3为与图2所示的主处理器模块对应的汽车接口图，该图中汽车具有点火电源端、接地端、PWM_OUT端、in_reply_PWM端，点火电源端点火后形成12V的点火电压，主处理器模块1发送的PWM_control信号由PWM信号发送及检测模块3转换电平后形成PWM_OUT信号并连接汽车接口的PWM_OUT端，汽车接口的PWM_OUT信号经PWM信号发送及检测模块3转换电平后形成PWM_IN信号并连接至主处理器模块1的reply_PWM端，in_reply_PWM信号为汽车接口的反馈信号，该反馈信号经过PWM信号发送及检测模块3转换成主处理器模块1所能识别电平的reply_PWM信号并连接至主处理器模块1的reply_PWM端。

主处理器模块1能识别的是5V电平信号，上述与主处理器模块1连接的PWM_control信号、PWM_IN信号、reply_PWM信号是高电平为5V的PWM信号，而汽车内接收档位的节点21能识别的是12V的点火电压信号，上述与汽车内接收档位的节点21连接的PWM_OUT信号、in_reply_PWM信号是高电平为12V的PWM信号。主处理器模块1为了检测PWM_OUT信号是否接收成功以及in_reply_PWM信号是否正确，需要将高电平为12V的PWM_OUT信号转换成高电平为5V的PWM_IN信号进行检测，高电平为12V的in_reply_PWM信号也要转换成电平为5V的reply_PWM信号进行检测。

所述汽车内接收档位信号21的节点连接档位处理器，档位处理器根据汽车内接收档位信号的节点21接收的PWM_OUT信号产生所述反馈信号in_reply_PWM，当汽车内接收档位信号的节点21接收的PWM_OUT信号正确时，档位处理器输出与PWM_OUT信号相同的预先约定占空比的反馈信号in_reply_PWM，当汽车内接收档位信号的节点21接收的PWM_OUT信号对电源或对地短路时，PWM_OUT信号对应为高电平或低电平，主处理器模块1通过PWM_IN信号识别该状态，当汽车内接收档位信号的节点21接收的PWM_OUT信号开路时，档位处理器输出50HZ、占空比为50％的反馈信号in_reply_PWM，当汽车内接收档位信号的节点21的反馈信号线对电源短路时，反馈信号in_reply_PWM为高电平，当汽车内接收档位信号的节点21的反馈信号线对地短路时，反馈信号in_reply_PWM为低电平，汽车内接收档位信号的节点的反馈信号in_reply_PWM通过电平转换后形成主处理器模块所能识别的reply_PWM信号。

所述主处理器模块1连接所述档位显示模块4，所述档位显示模块4有3路分别与D档、R档、P档对应的LED显示电路，当所述主处理器模块1确定成功发送了按下按钮的档位信号后，所述主处理器模块1点亮所述档位显示模块4中的对应档位的发光二极管，以告知驾驶员换档成功，当所述主处理器模块1确定没有成功发送按下按钮的档位信号后，所述档位显示模块4中的对应档位的发光二极管在所述主处理器模块1的控制下闪烁报警，以告知驾驶员出现问题，如果接收到的PWM_OUT信号不正确，汽车内接收档位信号的节点21的档位处理器进入错误保护模式，错误保护模式下不启动油门或降低功率，以避免事故发生或升级；所述电源模块5连接汽车的点火电源22，所述电源模块将12V的汽车的点火电源22转换成5V，为按钮模块2、主处理器模块1、PWM信号发送及检测模块3供电，所述汽车的点火电源22还为所述档位显示模块4供电，汽车的点火电源22点火后形成的是12V的点火电压。

图4为本实用新型一具体实施方式中电源模块的电路图。电源模块5采用Lm7805开关芯片，将12V的汽车内的点火电源转换成5V，该开关芯片最大能输出1A电流，输出电压在5V，变化范围在4.8V-5.2V，具有热过载保护、短路电流限制功能。该开关芯片为按钮模块2、主处理器模块1、PWM信号发送及检测模块3提供电源。如图4所示，该开关芯片的输入端为汽车接口的点火电源端，点火电源端经过一个电阻R1接入到LM7805的INPUT端，LM7805的OUTPUT端输出5V电压，经过电容C3和C4滤波后，其输出5V电压变得更稳定。

图5为本实用新型一具体实施方式中PWM信号发送及检测模块的电路图，所述PWM信号发送及检测模块包括均为NPN型的第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3，第一三极管Q1的基极通过电阻连接主处理器模块1的PWM_control端，第一三极管Q1的集电极通过电阻连接12V的汽车内的点火电源22，第一三极管Q1的集电极还连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接汽车内接收档位信号的节点21，第一三极管Q1的发射极接地，由此将主处理器模块1发送的PWM_control信号转换成汽车内接收档位信号的节点21所能识别电平的PWM_OUT信号，当PWM_control信号为高电平5V时，第一三极管Q1导通，PWM_OUT信号为0V电平，当PWM_control信号为低电平0V时，第一三极管Q1截止，PWM_OUT信号为高电平12V，于是5V高电平的PWM_control信号被转换成12V高电平的PWM_OUT信号，PWM_OUT信号与PWM_control信号还高低电平相反；

上述汽车内接收档位信号的节点21通过电阻连接第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的集电极通过电阻连接输出为5V的所述电源模块5，第二三极管Q2的集电极还连接第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极形成PWM_IN信号，第二三极管Q2的发射极接地，所述PWM_IN信号为汽车内接收档位信号的节点21接收的PWM_OUT信号所转换成的主处理器模块1所能识别电平的PWM_IN信号，当PWM_OUT信号为12V电平时，第二三极管Q2导通，PWM_IN信号为低电平0V，当PWM_OUT信号为0V电平时，第二三极管Q2截止，PWM_IN信号为高电平5V，于是12V高电平的PWM_OUT信号被转换成5V高电平的PWM_IN信号，PWM_IN信号与PWM_OUT信号还高低电平相反；

汽车内的PWM信号反馈端in_reply_PWM通过电阻连接第三三极管Q3的基极，第三三极管Q3的集电极通过电阻连接输出为5V的所述电源模块5，第三三极管Q3的集电极还连接第三三极管Q3的阳极，第三三极管Q3的阴极形成reply_PWM信号，第三三极管Q3的发射极接地，所述reply_PWM信号为汽车内接收档位信号的节点21的反馈信号(in_reply_PWM信号)所转换成的主处理器模块1所能识别电平的reply_PWM信号，当in_reply_PWM信号为12V高电平时，第三三极管Q3导通，reply_PWM信号为低电平0V，当in_reply_PWM信号为0V低电平时，第三三极管Q3截止，reply_PWM信号为高电平5V，于是12V高电平的in_reply_PWM信号被转换成5V高电平的reply_PWM信号，reply_PWM信号与in_reply_PWM信号还高低电平相反；

所述主处理器模块1综合上述PWM_control信号、PWM_IN信号、reply_PWM信号，上述三个PWM信号均正确时，主处理器模块1才确定按下按钮的档位信号被成功发送。反馈的in_reply_PWM信号通过与汽车内接收档位信号的节点21连接的档位处理器产生，其频率和占空比可人为设定，比如设定其与正确的PWM_OUT信号相同，对应D档时，为频率50HZ、占空比为90％的方波信号，以D档按钮被按下为例，主处理器模块1发送的对应D档的PWM_control信号是频率50HZ、占空比为10％的方波信号，根据以上分析，PWM_OUT信号与PWM_control信号高低电平相反，于是PWM_OUT信号是频率50HZ、占空比为90％的方波信号，而PWM_IN信号又与PWM_OUT信号高低电平相反，于是PWM_IN信号是频率50HZ、占空比为10％的方波信号，设定当汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号正确时，反馈信号in_reply_PWM与PWM_OUT信号相同，根据以上分析，reply_PWM信号与in_reply_PWM信号高低电平相反，于是reply_PWM信号是频率50HZ、占空比为10％的方波信号，这种情况下PWM_control信号、PWM_IN信号、reply_PWM信号相同，都是频率50HZ、占空比为10％的方波信号，只有当主处理器模块1检测到的PWM_control信号、PWM_IN信号、reply_PWM信号都符合上述分析的波形时，主处理器模块1才判断换档信号成功发送。

图6为本实用新型一具体实施方式中按钮模块的电路图，所述按钮模块2包括3路按钮检测电路，分别检测对应D档、R档、N档的按钮就是否按下，各路按钮检测电路中，按钮的一端通过电阻连接所述主处理器模块1，主处理器模块1的D档按钮检测端为D_KEY，R档按钮检测端为R_KEY，N档按钮检测端为N_KEY，按钮的一端还通过电阻连接输出为5V的所述电源模块5，

按钮的另一端接地，当按钮被有效按下时，主处理器模块1接收到的电平为0V，当按钮没有有效按下时，主处理器模块1接收到的电平为5V，如果主处理器模块1同时接收到两个或两个以上的0V电平，则主处理器模块1认为该按钮信号无效并且丢弃该按钮信号；针对按钮抖动按下的情况，主处理器模块1的软件具有防抖动的处理功能。

图7为本实用新型一具体实施方式中档位显示模块的电路图，档位显示模块4的3路LED显示电路采用三极管实现，三极管为NPN型三极管，三极管的基极通过电阻连接所述主处理器模块1，三极管的集电极通过电阻连接所述汽车的点火电源22，三极管的发射极连接一发光二极管LED，发光二极管LED的阴极接地，当所述主处理器模块1确定成功发送了按下按钮的档位信号后，所述主处理器模块1输出5V电平，三极管导通使得发光二极管LED发光，当所述主处理器模块1确定没有成功发送按下按钮的档位信号后，所述主处理器模块1输出5V和0V交替的电平，三极管在输入5V时导通，输入0V时截止，于是发光二极管LED间歇点亮实现闪烁报警。

本按钮式换档装置同时检测PWM_control信号、PWM_IN信号、reply_PWM信号，上述三个PWM信号均正确时，主处理器模块1才确定按下按钮的档位信号被成功发送，本按钮式换档装置可以正确识别换档信号是否发送成功，并可以识别出档位信号线6和反馈信号线7发送短路、开路的情况。主处理器模块接收的PWM_control信号、PWM_IN信号、reply_PWM信号所对应档位信号的状态如下表所示。汽车内接收档位信号的节点21简称接收节点。

以下为档位信号线6、反馈信号线7分别发生对电源短路、对地短路、或者开路时，对上表的解释。图5中，档位信号线的标号为6，反馈信号线的标号为7。

参照图5，当档位信号线6发生对电源短路时，PWM_OUT信号为电源电压12V，于是PWM_IN信号为低电平0V；当档位信号线6发生对地短路时，PWM_OUT信号为地电压0V，于是PWM_IN信号为高电平5V；当档位信号线6发生开路时，即档位装置发送给汽车内接收档位信号的节点21的档位信号被断开，此时是PWM_OUT信号上端的那根档位信号线6开路，PWM_OUT信号却仍然受控于PWM_control信号，所以PWM_OUT信号经过电平转换后的PWM_IN信号仍然和PWM_control信号一致，而汽车内接收档位信号的节点21由于档位信号线6开路，汽车内接收档位信号的节点21的档位信号则取决于其内部电路连接，当内部电路上拉12V，其档位信号为12V，当内部电路下拉接地，其档位信号为0V，当汽车内接收档位信号的节点21检测的到的是取决于自己内部电路的电平信号时，输出一个占空比为50％，50HZ的in_reply_PWM信号反馈给档位装置，于是此时的reply_PWM信号为占空比为50％，50HZ的方波信号。

当反馈信号线7发生对电源短路时，in_reply_PWM信号为电源电压12V，于是reply_PWM信号为低电平0V；当反馈信号线7发生对地短路时，in_reply_PWM信号为地电压0V，于是reply_PWM信号为高电平5V；当反馈信号线7发生开路时，in_reply_PWM信号为悬空，则根据图5中的下图，三极管Q3截止，reply_PWM信号为高电平5V。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.汽车的按钮式换挡装置，其特征在于：所述汽车的按钮式换挡装置包括按钮模块、主处理器模块、PWM信号发送及检测模块、档位显示模块、以及电源模块，所述按钮模块包括多个分别代表D档、R档、P档的按钮，所述按钮模块连接于所述主处理器模块，所述主处理器模块内置有PWM产生和测量模块，所述主处理器模块对所述按钮模块进行实时检测，当所述主处理器模块检测到按钮模块中的某个按钮被有效按下时，所述主处理器模块通过所述PWM产生和测量模块将对应该按钮的档位信号按照一定频率和占空比的PWM_control信号发送，D档、R档、P档的按钮对应的PWM_control信号的占空比不同，所述主处理器模块通过所述PWM信号发送及检测模块与汽车内接收档位信号的节点连接，所述PWM信号发送及检测模块将主处理器模块发送的所述PWM_control信号转换成汽车内接收档位信号的节点所能识别电平的PWM_OUT信号，同时将汽车内接收档位信号的节点接收的所述PWM_OUT信号转换成主处理器模块所能识别电平的PWM_IN信号并连接至主处理器模块，同时还将汽车内接收档位信号的节点的反馈信号in_reply_PWM转换成主处理器模块所能识别电平的reply_PWM信号并连接至主处理器模块，主处理器模块通过PWM_IN信号识别PWM_OUT信号，通过reply_PWM信号识别反馈信号in_reply_PWM，所述主处理器模块综合以下三个PWM信号：主处理器模块发送的PWM_control信号、汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号所转换成的主处理器模块能识别的PWM_IN信号、汽车内接收档位信号的节点所反馈至主处理器模块的reply_PWM信号，上述三个信号通过所述PWM产生和测量模块测量后均正确时，所述主处理器模块才确定按下按钮的档位信号被成功发送；

所述汽车内接收档位信号的节点连接档位处理器，档位处理器根据汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号产生所述反馈信号in_reply_PWM，当汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号正确时，档位处理器输出预先约定占空比的反馈信号in_reply_PWM，当汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号对电源或对地短路时，PWM_OUT信号对应为高电平或低电平，主处理器模块通过PWM_IN信号识别该状态，当汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号开路时，档位处理器输出预先约定另一占空比的反馈信号in_reply_PWM，当汽车内接收档位信号的节点的反馈信号线对电源短路时，反馈信号in_reply_PWM为高电平，当汽车内接收档位信号的节点的反馈信号线对地短路时，反馈信号in_reply_PWM为低电平，汽车内接收档位信号的节点的反馈信号in_reply_PWM通过电平转换后形成主处理器模块所能识别的reply_PWM信号；

所述主处理器模块连接所述档位显示模块，所述档位显示模块有3路分别与D档、R档、P档对应的LED显示电路，当所述主处理器模块确定成功发送了按下按钮的档位信号后，所述主处理器模块点亮所述档位显示模块中的对应档位的发光二极管，以告知驾驶员换档成功，当所述主处理器模块确定没有成功发送按下按钮的档位信号后，所述档位显示模块中的对应档位的发光二极管在所述主处理器模块的控制下闪烁报警，以告知驾驶员出现问题，如果接收到的PWM_OUT信号不正确，汽车内接收档位信号的节点的档位处理器进入错误保护模式，错误保护模式下不启动油门或降低功率，以避免事故发生或升级；所述电源模块连接汽车的点火电源，所述电源模块将12V的点火电源转换成5V，为按钮模块、主处理器模块、PWM信号发送及检测模块供电，所述汽车的点火电源还为所述档位显示模块供电。

2.如权利要求1所述的汽车的按钮式换挡装置，其特征在于：所述主处理器模块采用飞思卡尔的20脚的S12GN16芯片，该S12GN16芯片内置有PWM产生和测量模块。

3.如权利要求2所述的汽车的按钮式换挡装置，其特征在于：所述PWM信号发送及检测模块包括均为NPN型的第一三极管、第二三极管、第三三极管，第一三极管的基极通过电阻连接主处理器模块的PWM_control端，第一三极管的集电极通过电阻连接12V的汽车内的点火电源，第一三极管的集电极还连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极连接汽车内接收档位信号的节点，第一三极管的发射极接地，由此将主处理器模块发送的PWM_control信号转换成汽车内接收档位信号的节点所能识别电平的PWM_OUT信号；

上述汽车内接收档位信号的节点通过电阻连接第二三极管的基极，第二三极管的集电极通过电阻连接输出为5V的所述电源模块，第二三极管的集电极还连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极形成PWM_IN信号，第二三极管的发射极接地，所述PWM_IN信号为汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号所转换成的主处理器模块所能识别电平的PWM_IN信号；

汽车内的PWM信号反馈端in_reply_PWM通过电阻连接第三三极管的基极，第三三极管的集电极通过电阻连接输出为5V的所述电源模块，第三三极管的集电极还连接第三三极管的阳极，第三三极管的阴极形成reply_PWM信号，第三三极管的发射极接地，所述reply_PWM信号为汽车内接收档位信号的节点的反馈信号所转换成的主处理器模块所能识别电平的reply_PWM信号；

所述主处理器模块综合上述PWM_control信号、PWM_IN信号、reply_PWM信号，上述三个PWM信号均正确时，主处理器模块才确定按下按钮的档位信号被成功发送。

4.如权利要求1-3之一所述的汽车的按钮式换挡装置，其特征在于：所述档位显示模块的3路LED显示电路采用三极管实现，三极管为NPN型三极管，三极管的基极通过电阻连接所述主处理器模块，三极管的集电极通过电阻连接所述汽车的点火电源，三极管的发射极连接一发光二极管，发光二极管的阴极接地，当所述主处理器模块确定成功发送了按下按钮的档位信号后，所述主处理器模块输出5V电平，三极管导通使得发光二极管发光，当所述主处理器模块确定没有成功发送按下按钮的档位信号后，所述主处理器模块输出5V和0V交替的电平，三极管在输入5V时导通，输入0V时截止，于是发光二极管间歇点亮实现闪烁报警。

5.如权利要求1-3之一所述的汽车的按钮式换挡装置，其特征在于：所述按钮模块包括3路按钮检测电路，各路按钮检测电路中，按钮的一端通过电阻连接所述主处理器模块，按钮的一端还通过电阻连接输出为5V的所述电源模块，按钮的另一端接地，当按钮被有效按下时，主处理器模块接收到的电平为0V，当按钮没有有效按下时，主处理器模块接收到的电平为5V，如果主处理器模块同时接收到两个或两个以上的0V电平，则主处理器模块认为该按钮信号无效并且丢弃该按钮信号；针对按钮抖动按下的情况，主处理器模块的软件具有防抖动的处理功能。

6.如权利要求1-3之一所述的汽车的按钮式换挡装置，其特征在于：所述电源模块采用Lm7805开关芯片，将12V的点火电源转换成5V。

7.如权利要求1-3之一所述的汽车的按钮式换挡装置，其特征在于：所述主处理器模块发送的对应D档的PWM_control信号为频率50HZ、占空比为10％的方波信号，所述主处理器模块发送的对应R档的PWM_control信号为频率50HZ、占空比为20％的方波信号，所述主处理器模块发送的对应N档的PWM_control信号为频率50HZ、占空比为30％的方波信号，当汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号正确时，反馈信号in_reply_PWM与PWM_OUT信号相同，当汽车内接收档位信号的节点接收的PWM_OUT信号开路时，反馈信号in_reply_PWM为频率50HZ、占空比为50％的方波信号，以上的占空比按高电平有效计算。

8.如权利要求1-3之一所述的汽车的按钮式换挡装置，其特征在于：所述按钮式换挡装置布置在汽车仪表的周围，方便驾驶员换档以及用余光查看目前档位。