专利名称：双轴步进电机式汽车组合仪表的制作方法
技术领域：
双轴步进电机式汽车组合仪表技术领域[0001]本实用新型涉及汽车仪表装置，特别是与双轴步进电机的控制驱动技术有关。本研究成果运用于ZB267系列汽车组合仪表。
背景技术：
[0002]随着单片机的发展成熟，单片机控制功能和提高产品性能方面得到了很大的提高，单片机的低功耗将工作电流从mA级降到uA级满足汽车熄火状态下蓄电瓶供电的情况。 此外单片机的丰富的外围资源，比如AD模块，终端资源，多计数器以及异步时钟等对于汽车仪表的功能来说完全足够。[0003]采用单片机技术的组合仪表可以很好地实现不同功能的仪表采用同一种控制软件，避免多次开发，加上单片机成熟的开发环境和开发工具大大地缩短了汽车仪表的开发周期。[0004]单片机的数字处理，可以提高汽车仪表的抗干扰性能。基于以上单片机的特点，单片机在汽车仪表领域的应用也越来越广泛。所以，本发明人基于单片机的优势，将其应用到汽车仪表的技术领域中，本案由此产生。实用新型内容[0005]本实用新型的目的就是提供一种双轴步进电机式汽车组合仪表，设计简单，抗干扰能力强，稳定性高的汽车仪表。[0006]为了实现上述目的，本实用新型的解决方案为[0007]双轴步进电机式汽车组合仪表，包括单片机、表头模块、电源模块、传感器采集模块、时钟RTC模块、PWM/分频模块、液晶模块、报警模块；传感器模块连接在单片机模拟量输入端，移位输入模块连接在单片机的输入端，PWM/分频模块连接在处理单元的输出端，表头模块通过步进电机驱动芯片与单片机相连，液晶模块通过液晶驱动芯片与单片机相连，报警模块连接在单片机输出端。[0008]所述单片机采用atmel公司AVR系列中的atmegal6L芯片，atmegal6L采用外置晶体的方式，确保处理单元的稳定运行。[0009]所述表头模块包括里程、转速、燃油、水温、气压1和气压2共6个指示表头，用来控制仪表指针的步进电机。另外尿素表用4个LED来指示。[0010]所述电源模块由线性稳压整流芯片LM7812和开关电源模块GM7130组成，提供传感器电源和仪表系统的工作电源。[0011]所述单片机还连接有接口模块，接口模块为单片机传输汽车仪表所需信号。[0012]所述传感器采集模块包括燃油传感器、冷却液温度传感器、里程传感器、转速传感器、气压1传感器、气压2传感器以及尿素传感器七个传感器，采集的信号输入至单片机内。[0013]所述的时钟RTC模块采用飞利浦公司PCF8563芯片。[0014]所述PWM/分频模块包括车速分频输出和背光亮度控制电路。[0015]所述报警模块包括灯光报警和声音报警两种类型，灯光报警包括移位输出芯片 CD4094, CD4094输出端控制报警灯，声音报警采用蜂鸣器。[0016]采用上述方案后，本实用新型实现8位单片机atmega16L芯片，增强控制功能、提高安全保证、信息反映完全，抗干扰能力强。其中步进电机和液晶屏采用专门的驱动芯片来驱动，增强了仪表的模块独立性，也提高步进电机和液晶屏工作的性能。
[0017]图1是本实用新型较佳实施例的模块结构示意图；[0018]图2是本实用新型较佳实施例的处理模块电路图；[0019]图3是本实用新型较佳实施例的表头模块电路图；[0020]图4是本实用新型较佳实施例的电源模块电路图；[0021]图5是本实用新型较佳实施例的传感器采集模块电路图；[0022]图6是本实用新型较佳实施例的时钟RTC模块图；[0023]图7是本实用新型较佳实施例的PWM/分频模块电路图；[0024]图8是本实用新型较佳实施例的液晶模块电路图；[0025]图9是本实用新型较佳实施例的报警模块电路图；[0026]图10是本实用新型较佳实施例的接口模块电路图；[0027]图11是本实用新型较佳实施例的调试端口电路图；具体实施方式
[0028]如图1所示，本实用新型较佳实施例包括单片机1、表头模块2、电源模块3、传感器模块4、时钟RTC模块5、PWM(脉冲宽度调制)/分频模块6、液晶模块7、报警模块8、接口模块9。[0029]处理单元1中所采用的单片机是atmel公司生产的AVR系列中的atmega16L芯片， 该芯片具有16K字节的系统内可编程Flash，512字节的EEPROM，IK字节的片内SRAM，独立振荡器的实时计数器RTC，两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器，一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器，PWM/分频输出，8路10位 A/D，两个可编程的串行USART等资源，单片机1连接有晶振、电源等外围电路，可参见图2。[0030]表头模块2由步进电机驱动芯片21，6个表头步进电机22和尿素表LED指示三部分组成，如图3所示。电机驱动芯片21选用BY^90，六个表头步进电机22连接在BY8290 的脉冲输出端。atmegal6L单片机1通过控制步进电机驱动芯片BY8290的四组方向，使频率管脚达到驱动步进电机，六个表头步进电机22包括里程、转速、燃油、水温、气压1和气压 2，其输出是控制仪表中表盘六个表盘指针的转动。[0031 ] 电源模块3如图4所示，包括稳压处理单元31、外部供电单元32、失电检测单元33 和传感器电源34。稳压处理单元31采用GM7130开关电源将钥匙火或者蓄电池电源进行稳压处理，得到系统供电电压VCC。另外，外部供电单元32包括钥匙火和蓄电瓶正极两部分， 失电检测单元33为汽车熄火仪表进行失电后指针回零，里程保存，进入休眠操作的一个判断。传感器电源；34采用LM7812三端稳压器稳压将外部供电单元稳压成12V的传感器电源。 传感器模块4如图5所示，主要对汽车仪表所需的传感器信号进行采集处理，包括里程脉冲信号处理41，转速脉冲信号处理42，燃油传感器信号处理43，水温传感器处理44， 气压1传感器处理45，气压2传感器处理46和尿素表传感器47七路。[0033]里程脉冲信号处理41分为三个处理部分，第一部分是信号的低通滤波电路，滤除信号中的高频信号，由器件2R19，2R20, 2C10, 2R21和2R22组成；第二部分为电平转换电路， 由器件2T6和2R23组成，里程传感器处理来的高电平为8 12V的脉冲转换成单片机可采集的高电平为5V脉冲信号；第三部分后级低通滤波电路由2R23和2C11组成。转速脉冲信号处理42与里程脉冲信号处理41的原理相同。里程脉冲信号反应当前汽车行驶的实时速度，记录汽车行驶的总里程数。转速脉冲信号反应当前发动机转动的快慢。燃油传感器信号处理43分为二个部分，第一部分是信号的上拉电阻，由器件2R4，2T1,2C2, 2R3，2R17， 2R18，2T5组成，与传感器电阻信号相匹配提取传感器电阻上的电压信号，其中2T5，2R18， 2R17，2R4，2T1组成上拉电阻的电源控制电路，在汽车熄火状态可以断开电源使得燃油传感器处在不工作状态，确保仪表休眠时满足低功耗要求；第二部分是信号滤波电路，由器件 2R2，2C1组成组要是对传感器过来的信号起到滤波的作用，同时2R2还具有限流的作用，比如万一燃油传感器信号接口接了其他12V的信号，也不会破坏单片机，如果没有2R2或者 2R2过小，则很可能损坏单片机的采集管脚。水温传感器处理44，水温传感器处理44，气压 1传感器处理45，气压2传感器处理46的原理相同。尿素表传感器47由2D11，2R42，2D8， 2R43和2C14组成。其中2C14和2R42组成低通滤波电路，2D8将信号限幅在单片机可采集的4. 7V内。[0034]RTC模块5如图6所示，采用飞利浦高性能的PCF8563RTC芯片，通过RTC的I2C接口与atmega16L芯片上的9，10管脚连接，为本实施例时钟进行准确的计算。[0035]PWM/分频模块6如图7所示，包括车速分频输出单元63，背光PWM信号输入61和背光PWM信号输出62。背光控制采用负控的PWM信号控制方式，背光PWM信号输入61的占空比从 80%变化的时候，仪表的照明亮度从 100%变化。[0036]液晶模块7如图8所示，包括液晶驱动单元71和液晶屏电路72组成，液晶驱动单元由HT1621B液晶驱动芯片完成，单片机1通过I2C总线的方式控制HT1621B，达到驱动液晶的目的。[0037]本实施例中的报警模块8主要有两种结构，一种是图9所示的指示灯电路81、83， 一种是蜂鸣器电路84。其中指示灯电路81中一部分是汽车上引出的硬线直接控制，比如左转向，右转向等，另外一部分由单片机1根据采集到的开关量或者传感器信号通过CD4094 报警灯移位控制芯片82控制指示灯进行报警。蜂鸣器电路84是直接连接在仪表接口 B上的第4脚。[0038]接口模块9如图10所示，是将单片机系统上的各类信号引入到汽车仪表中。[0039]另外，本实施例中还配调试端口(如图11)，调试端口模拟提供仪表脉冲，模拟量实现对仪表各种信号调试的功能。
权利要求1.双轴步进电机式汽车组合仪表，其特征在于包括单片机、表头模块、电源模块、传感器采集模块、时钟RTC模块、PWM/分频模块、液晶模块、报警模块；传感器模块连接在单片机模拟量输入端，移位输入模块连接在单片机的输入端，PWM/分频模块连接在处理单元的输出端，表头模块通过步进电机驱动芯片与单片机相连，液晶模块通过液晶驱动芯片与单片机相连，报警模块连接在单片机输出端。
2.如权利要求1所述的双轴步进电机式汽车组合仪表，其特征在于所述单片机采用 atmel公司AVR系列中的atmegal6L芯片，atmegal6L采用外置晶体的方式，确保处理单元的稳定运行。
3.如权利要求1所述的双轴步进电机式汽车组合仪表，其特征在于所述表头模块包括里程、转速、燃油、水温、气压1和气压2共6个指示表头，用来控制仪表指针的步进电机； 同时还包括4个LED灯指示的尿素表。
4.如权利要求1所述的双轴步进电机式汽车组合仪表，其特征在于所述电源模块由线性稳压整流芯片LM7812和开关电源模块GM7130组成，提供传感器电源和仪表系统的工作电源。
5.如权利要求1所述的双轴步进电机式汽车组合仪表，其特征在于所述单片机还连接有接口模块，接口模块为单片机传输汽车仪表所需信号。
6.如权利要求1所述的双轴步进电机式汽车组合仪表，其特征在于所述传感器采集模块包括燃油传感器、冷却液温度传感器、里程传感器、转速传感器、气压1传感器、气压2 传感器以及尿素传感器七个传感器，采集的信号输入至单片机内。
7.如权利要求1所述的双轴步进电机式汽车组合仪表，其特征在于所述的时钟RTC 模块为飞利浦公司PCF8563芯片。
8.如权利要求1所述的双轴步进电机式汽车组合仪表，其特征在于所述PWM/分频模块包括车速分频输出和背光亮度控制电路。
9.如权利要求1所述的双轴步进电机式汽车组合仪表，其特征在于所述报警模块包括灯光报警和声音报警两种类型，灯光报警包括移位输出芯片CD4094，CD4094输出端控制报警灯，声音报警采用蜂鸣器。
专利摘要本实用新型主要提供一种双轴步进电机式汽车组合仪表，包括单片机、表头模块、电源模块、传感器采集模块、时钟RTC模块、PWM/分频模块、液晶模块、报警模块；传感器模块连接在单片机模拟量输入端，移位输入模块连接在单片机的输入端，PWM/分频模块连接在处理单元的输出端，表头模块通过步进电机驱动芯片与单片机相连，液晶模块通过液晶驱动芯片与单片机相连，报警模块连接在单片机输出端。本实用新型实现8位单片机atmega16L芯片，增强控制功能、提高安全保证、信息反映完全，抗干扰能力强。
文档编号B60K35/00GK202243023SQ20112030707
公开日2012年5月30日 申请日期2011年8月20日 优先权日2011年8月20日
发明者马敏杰 申请人:浙江汽车仪表有限公司