专利名称：智能液晶数字化机动车辆显示及控制仪表的制作方法
技术领域：
本实用新型属于仪器仪表与控制及液晶显示应用领域，特别涉及对机动车辆的信号显示及控制仪表的改进。
目前，摩托车、汽车行驶中的各种数据、信息大多采用各类机械式仪表，分别进行记录、显示。所需的各种信号一般通过机械传感器直接送至机械仪表显示。例如，机械式仪表所取的速度、转速信号是通过软轴与轮毂或发动机减速器联接的软轴机械旋转量得到，里程是通过软轴机械计数器得到，这些机械仪表分别安装在驾驶室前部面板上，占用面积大。机械仪表长时间使用后由于磨损等天然因素，会导致读数不准确。此外，现在机动车辆一般还没有对一些信号的自动监视报警及控制装置。
本实用新型的目的在于设计出一种智能化综合型的信息显示及信号控制仪表，以克服已有技术的不足之处，该仪表采用计算机信号处理及控制、液晶显示等技术具有综合显示机动车辆所需的各种信息，实现对数据记忆，存储，以及对车辆某些状态进行监视、报警及控制等目的。还可实现″黑匣子″功能(保留车祸等最后时刻的状态车速、转向等)。
本实用新型设计出一种智能液数字化机动车辆显示仪表，其特征在于包括用于采集车辆各种信息的多个传感器、将所说的传感器输出的模拟量信息转换成供计算机处理器处理的数字信号的A／D转换器、将计算机处理器处理后的数字信号转换成供显示器显示及控制用的模拟信号的D／A转换器，用于数据处理及存储的计算机处理器CPU及其外围电路，对所说计算机处理器的输出信号进行显示的液晶显示板及其译码与驱动电路各部分构成。在硬件不变的条件下，可同时实现综合控制功能。
本实用新型由于采用计算机信号处理技术可对不同类型，挡次的机动车辆的各种信息进行处理，记忆、存储。对各种信息、数据按不同需要进行不同处理，还可对车辆的工作状态进行监视，报警及自动控制。采用大规模液晶驱动电路和大面积液晶综合显示板，可将各种信息集于一块显示板显示，取代各类显示仪器、仪表，不但节约仪表的占用面积，而且数据显示清楚、准确。还可将该仪表的液晶显示板做成透明的，安装在风挡玻璃上等地方，使驾车者观察方便可靠。该仪表可广泛使用在各类机动车辆之中，并有助于提高车辆的挡次，使车辆行驶更安全、可靠。本实用新型可根据不同挡次的不同需要，灵活配置不同的传感器，微处理器根据不同需要，进行数据处理，以获得所需的信息。
附图简要说明
图1为本实施例设计的电脉冲传感器示意图图2为本实施例采用的发动机超转速，超高温保护控制器图3为本实施例采用的一种二冲程发动机排气定时控制器图4为本实施例电路构成原理图图5为本实施例采用的程序流程框图图6为本实施例液晶综合显示屏显示功能配置图图7为本实施例液晶显示屏与线路板装配图本实用新型提供一种装配在一般汽车、摩托车上的智能液晶数字化显示及控制仪表的实施例。其各部分组成、结构如
图1～图6所示，下面结合各附图一一加以详细说明。
本实施例由1、传感器、控制器；2、A／D，D／A转换器、计算机微处理器(CPU)及其外围电路；3、液晶综合显示板及其译码、驱动电路三部分组成。
1、传感器及控制器部分本实施例采用了多个传感器可对车辆的时速、里程、发动机转速，水温，油量，机油压力，刹车气压等信息进行采集。传感器分四种类型，即传感器将采集的各种模拟量转换成电压量、电流量、电脉冲量及开关量输出，电脉冲型传感器可用于采集车辆速度及转速里程信息；电压型传感器可用于采集发动机水温信息；电流型传感器可用于采集油量信息。开关型传感器可用于输出开关量，各传感器接收端分别设置在所要采集的信息的部件适当部位，其输出端通过两根细电缆与计算机处理器的线路板相连。
上述传感器的数量可根据实际需要进行选择、任意组合、搭配。传感器可选用车辆上原有的传感器。
本实施例设计出一种测量车速的专用电脉冲型传感器，其结构如
图1所示，该传感器由套接在车辆轮毂内的减速器接口或软轴根部的园盘及分置在园盘两面相对位置上的发光二极管及光电接收器所组成，在园盘的同一园周上均匀分布多个通孔，孔的数量视车辆轮轴的传动比大小而定，当车辆行驶时园盘随车轮转动而旋转，当园盘上的通孔转到发光二极管的位置时，光电接收器接收到光信号并转换成电脉冲输出，单位时间电脉冲的个数送入计算机即可得到车辆的行驶速度，由累积积分得到行驶里程。
本实用新型设计两种控制器实施例，一种发动机超转速，超高温保护控制器。即在由点火线圈(21)与火花塞(22)组成的发动机火花塞电路中安装一吸合断电继电器(23)，该继电器与计算机输出器相连，如图2所示。当转速传感器及温度传感器测得的信息超过了发动机转速上限及正常温度时，由计算机处理器发出开关量控制信号，使继电器切断火花塞电路，导致发动机息火，实现对发动机的保护，由此避免了由于发动机输出功率不匹配等原因造成发动机转速急剧增高，而使发动机过热烧毁，或由于水箱缺水等原因造成发动机冷却不良而使发动机报废的严重后果。
第二种控制器为二冲程发动机排气定时控制器。主要针对采用二冲程发动机摩托车而设计的。根据二冲程发动机理论；利用排气阀的部分开闭，获得最佳排气定时，可使发动机获得最高功率。本控制器实施例结构原理如图3所示。该控制器包括在气缸排气口(31)处设置一个中间有缺口的园筒状排气阀(32)，及设置在发动机适当部位的进气(负)压力传感器、发动机转速传感器，排气温度传感器、排气压力传感器等组成。该排气阀在操纵杆(33)控制下转动某一角度，可使排气口部分关闭，也可回转某一角度使排气口全开，开闭角度控制由上述各传感器采集的各种数据(例如发动机转速及加速度、排气温度、排气压力)转换成电压量、电流量、开关量送入计算机处理器CPU处理来实现。CPU将数据处理后的结果通过2个开关量控制输出端，输出两个频率不同，方向相反的脉冲，使双向步进电机(34)正向或反向转动，通过齿轮(35)及传动钢索(36)和操纵杆使排气阀传动。CPU在单位时间中发出不同的脉冲个数，就可使排气阀转动不同角度，从而实现排气口不同程度的开闭，以上各传感器数据和排气阀开闭角度和时间，都是根据发动机理论计算或实验得出。采用这种控制器，排气阀能在发动机高速运行时，部分地堵塞排气口，实现排气滞后，从而可大大提高发动机的功率。
2、A／D、D／A转换器及计算机处理器CPU部分本实施例计算处理器选用Intel8098单片机为核心，该芯片具有A／D、D／A转换功能的输入输出接口，其构成如图4所示，其外围电路包括下列各部分晶振电路；A／D转换器参考电压源电路；地址数据复用总线采用两片74LS373和一片74LS245分开；地址译码电路采用GAL20V8，用于外围电路芯片的选通译码；采用EPROM27256芯原存储单片机的工作程序，EEPROM2816芯原存储里程等需掉电而不丢失的数据；由PWM和另一片74LS373产生控制用的1路模拟信号和8路开关信号。
电压、电流输出型传感器(如温度、油量等)连接到单片机的A／D输入端口ACH4～ACH7，经A／D转换成相应的数字量送入单片机进行处理，电脉冲输出型传感器及开关量型传感器接到单片机的高速I／O口上，单片机通过计算和电平判断来识别开关状态，传感器输出量。在仪表正常工作状态时，Intel8098通过予先设置的程序巡回检测各个传感器的输出和开关状态，计算出相应结果定时送到液晶屏上显示，或送到各控制器进行控制，同时将里程和即刻速度等值存入EEPROM2816中永久保存。上述所说所有元器件，均安装在一块线路板上。
本实施例所说的计算机处理器CPU及处围电路也可选用其他各类8位或16位CPU及相应的外围元器件，还可将所有上述元件集成固化为一个或几个大规模电路。
本实施例设定的程序如图5所示。其工作步骤如下在仪表加电或按下仪器复位键时；CPU(Intel8098)从复位状态开始工作，首先是仪表初始化，包括高速I／O口初始化，PWM初始化，液晶显示初始化。把EEPROM2816中的数据调入单片机中。接下来是用于显示定时的定时器复位，启动。然后开始启动A／D，测量油量，温度信号，判断速度、转速传感器的跳变，计算速度和转速计数值。判断开关状态、转向、空挡等状态。全部信号测量完成后，判断显示计时到指定值(如0.8秒显示一次)，到了以后计算测量结果，送到液晶显示屏LCD上显示。根据测量值，输出相应控制信号，保存里程值到EEPROM中，然后复位显示定时器，重新开始下一轮测量显示。如果显示定时器没到指定值，则不显示也不记录，重新开始测量，直到定时值达到指定值开始显示。
3、液晶综合显示板及其译码、驱动电路部分本实施例采用大规模LCD(液晶)驱动电路HD61602芯片及大面积液晶综合显示板，即本实施例所有信息都可显示在液晶屏上。HD61602是专用的液晶译码，驱动电路，其输入端与GAL20V8地址译码电路及EPROM27256的PAo～PA3口相连通，其输出端与液晶板相接。液晶板的设计如图6所示。屏的左右上角的箭头为车辆转向方向提示；左上方3位数字表示车辆行驶速度，单位为公里／小时(KM／H)；在速度数字显示下方为燃油量指示，E为空，F为满，从E到F之间的方块亮的个数就表示油箱内油量的多少；左半部最下方的6位数字为里程积累(KM)，时间(TIME)，计程(LOG)显示，三种功能通过K键切换；油量显示下方为发动机温度(水温)显示，L为低，H为高，在L至H之间小椭园显示点亮的越多，表示温度越高A；在屏中部上方图形为电瓶需充电显示，(P)为停车手刹显示，(N)为阻风门显示，三角形为晚间或雾天警示灯显示；屏的右半部1／4弧形显示条及1～12或1～8(两者只选其一)个数字为发动机转速显示，单位为RPM×1000，右转向键头下方的图符为车门或后箱盖、发动机盖等未关好显示，在屏右下角的三个符号，从左到右分别为机油压力显示，刹车显示和空档显示，在其上边的两个符号分别为远光灯或近光灯显示及水箱需加水显示；在屏的中间符号为车内照明显示，其上的A～D四个字母根据需要留作特殊功能显示，如汽车刹车的气压压力不足显示等。
以上显示内容可任意变换在显示屏中的位置，形状，也可按要求设计制作其他样式，还可增加其他所需要的显示内容，也可不显示实际车辆所没有的显示内容。为解决液晶仪表夜间使用问题，可采用各种颜色的场置发光带作背光源，为降低成本，还可采用发光二极管代替。
本实施例中，液晶板与线路板可采用两种方式连接，其一，采用导电斑马条连线，将液晶板与线路板固定在一起，如图7(a)所示，即液晶显示板LCD(71)四周镶有带多个脚的金属或塑料框架(72)，插入PB线路板(73)中并拧弯框架脚，显示板两边对称用导电斑马条(74)与PB线路板压接。其二，采用斑马导电带连接，可实现液晶板与线路板分离安装，如图7(b)，即将导电带两端通过热压分别压接在液晶板(71)和电路板上(72)，再分别将线路板与液晶板固定在车辆的适当位置上。为解决本仪表抗振动，冲击问题，除最好选用抗振液晶板外，在液晶板和线路板与车架的安装上采用固定液晶板的金属框架内增加弹性密封圈或采用弹性塑料框架与仪表底部塑料固定板固定安装。用带有楔形缺口的弹性塑料锣钉，均匀分布在液晶板周围；用小铁片卡入透过底部塑料固定板的锣钉楔形口内，并拧成S形。
权利要求1.一种智能型液晶数字化机动车辆显示仪表，其特征在于包括用于采集车辆各种信息的多个传感器、将所说的传感器输出的模拟量信息转换成供计算机处理器处理的数字信号的A/D转换器、将计算机处理器处理后的数字信号转换成供显示器显示及控制用的模拟信号的D/A转换器，用于数据处理及存储的计算机处理器CPU及其外围电路，对所说计算机处理器的输出信号进行显示的液晶显示板及其译码与驱动电路各部分构成。
2.如权利要求1所述的液晶显示仪表，其特征在于所说明传感器包括电流型传感器，电压型传感器电脉冲型传感器，所说的计算机处理器CPU采用单片机，所说的外围电路包括晶振电路、A／D转换器参考电压源电路组成、地址数据复用总线，地址译码电路、随机存储器及控制信号电路。
3.如权利要求2所述的液晶显示仪器，其特征在于所说的电脉冲型传感器为套接在车辆上的软轴根部的园盘及分置在园盘两面相对位置上的发光二极管及光电接收器所组成，所说的园盘的同一园周上均匀分布多个通孔。
4.如权利要求1，2或3所述的液晶显示仪器，其特征在于所说的液晶显示，所说的液晶显示屏上包括如下显示信号屏的左右上角的箭头为车辆转向方向提示；左上方3位数字表示车辆行驶速度，单位为公里／小时(KM／H)；在速度数字显示下方为燃油量指示，E为空，F为满，从E到F之间的方块亮的个数就表示油箱内油量的多少；左半部最下方的6位数字为里程积累(KM)，时间(TIME)，计程(LOG)显示，三种功能通过K键切换；油量显示下方为发动机温度(水温)显示，L为低，H为高，在L至H之间小椭园显示点亮的越多，表示温度越高A；在屏中部上方图形为电瓶需充电显示，(P)为停车手刹显示，(N)为阻风门显示，三角形为晚间或雾天警示灯显示；屏的右半部1／4弧形显示条及1～12或1～8(两者只选其一)个数字为发动机转速显示，单位为RPM×1000，右转向键头下方的图符为车门或后箱盖、发动机盖等未关好显示，在屏右下角的三个符号，从左到右分别为机油压力显示，刹车显示和空档显示，在其上边的两个符号分别为远光灯或近光灯显示及水箱需加水显示；在屏的中间符号为车内照明显示，其上的A～D四个字母根据需要留作特殊功能显示。
5.一种智能液晶数字化机动车辆显示与控制仪表，其特征在于包括用于采集车辆各信息的多个传感器、将所说的传感器输出的模拟量信息转换成供计算机处理器处理的数字信号的A／D转换器、将计算机处理器处理后的数字信号转换成供显示器显示及控制用的模拟信号的D／A转换器，用于数据处理及存储的计算机处理器CPU及其外围电路，对所说计算机处理器的输出信号进行显示的液晶显示板及其译码与驱动电路各部分及其驱动电路、用于将所说计算机处理器的输出信号控制车辆相应部件的多个控制传感器开关型继电器及阀门组成的控制器。
6.如权利要求5所述的显示与控制仪表，其特征在于所说的控制器为发动机超转速、超高温保护控制器，由在点火线圈与火花塞组成的发动机火花塞电路中安装一吸合断电继电器所组成，所说的继电器与所说的计算机处理器CPU输出口相连。
7.如权利要求5所述的显示与控制仪表，其特征在于所说的控制器为二冲程发动机排气定时控制器，包括在发动机排气口处 设置一个中间有缺口的园筒状排气阀以及安装在相应部位的排气温度传感器、排气压力传感器、发动机转速传感器所组成。
专利摘要本实用新型属于仪器仪表控制及液晶显示应用领域。主要包括多个传感器、A/D、D/A转换器、计算机处理器CPU及其外围电路、液晶显示板及其驱动电路等部分。本实用新型可对不同类型的车辆的各种信息进行处理、记忆、存储，对车辆的工作状态进行监视、报警及自动控制，各种信息集于一块液晶板显示。该仪表占用面积少，数据显示清楚准确，可广泛用于各类档次的机动车辆之中，有助于提高车辆的档次，使车辆行驶更安全。
文档编号B60K37/00GK2139537SQ9224202
公开日1993年8月4日 申请日期1992年12月3日 优先权日1992年12月3日
发明者吕东明, 杨立志 申请人:吕东明, 杨立志