一種微型汽車三表頭組合儀表硬件電路的制作方法

本發明涉及一種微型汽車三表頭組合儀表硬件電路，適用于電子領域。

背景技術：

駕駛員在行車駕駛過程中，必須及時掌握整車狀態參數，如車速、轉速、燃油量、水溫等，進行合理的判斷，所以汽車儀表是汽車中必不可少的零件，隨著計算機與自動化技術的不斷發展，使得儀表也在逐步從機械式向全數字式時代發展，目前我國儀表行業發展較國外水準還是落后的，急切需要相關技術創新，帶動數字化儀表的發展。

技術實現要素：

本發明提出了一種微型汽車三表頭組合儀表硬件電路，選用VID29系列步進電機作為儀表指針，對車速、轉速、燃油量進行指針指示；選用國顯雙行LCD液晶顯示屏，顯示溫度、里程、時間等信息；選用LED燈，為儀表盤進行夜間照明，為駕駛員提供安全方便的儀表信息指示。

本發明所采用的技術方案是：所述硬件電路的主控制器MCU作為整個儀表的核心，具有很重要的地位，它將對整車各個信號進行控制，然后輸出響應，控制執行元件。微型汽車組合儀表采用步進電機來驅動指針，顯示車速、轉速、燃油量3個狀態參數。采用國顯雙行LCD顯示里程、溫度、時間。采用LED燈作為儀表照明和指示信號，使這款微型汽車三表頭組合儀表顯示更加全面，滿足駕駛員需求。

所述硬件電路選擇意法半導體公司生產的STM8S105C4作為主控制器，采用高級STM8內核，具有3級流水線的哈佛結構，并具有擴展指令集。芯片內部具有集成度高的數據存儲器，擁有32KB的Flash，集成有EEPROM，容量從640B到2KB，工作電壓在3.0～5.5V，具有2個16位通用定時器、10位10通道的數模轉換器。由于其價格低廉、操作性強，適用于作為低端儀表開發。在選擇好主芯片的基礎上，設計合理的晶振電路，為各個部件正常工作提供基準頻率，為電路產生震蕩電流，并發出時鐘信號。

由于系統上主要元器件電壓工作范圍在5V左右，使用由國家半導體公司生產的I.M78M05三端陽極穩壓器，它采用內置限流、熱關斷以及安全操作區域保護，使得該器件不受制于輸出超載的損害，由于有著充分的散熱設置，LM78M05可以提供超過0.5A的輸出電流。使用LM78M05作為電源電壓轉換調節電路的主要部件，可以穩定系統電源電壓，保證系統的正常運行。

所述硬件電路的步進電機模塊選用的是VID29系列的二相步進電機，作為一種精密電機，在其內部安裝減速比為180:1的變速齒輪。步進電機是一種將電信號轉換為角位移的執行控制器件，其內部主要包括1個用以產生磁場的電磁鐵繞組和1個旋轉電樞，當步進電機內部導線中有電流通過時，因受到磁場的作用而使旋轉電樞轉動。所以，步進電機是將電能轉換為機械能的一種數字控制器件，步進電機的運行主要由脈沖信號、脈沖頻率2個指標控制．脈沖信號就是步進電機的電源，特點是不連續，主控制器向步進電機發出一定數量的脈沖信號，步進電機每接受到一個脈沖信號，就旋轉一定的角度．脈沖頻率越高，電機旋轉就越快。車載傳感器將信號采集并處理后，通過主控制器的控制，輸出脈沖信號控制步進電機的工作，實現步進電機對車速、轉速、燃油量的顯示。

輸入到主控制器的信號有兩類，分別為脈沖信號和模擬信號，其中脈沖信號主要是車速信號、轉速信號，車速由車速傳感器進行車速采集，其中車速傳感器大部分使用的是光電傳感器，在車輛行駛過程中，由于車輪的轉動，光電傳感器所發出的持續光電信號將變成持續的一連串脈沖信號，然后由采集器采集，之后經過相應的脈沖信號處理電路，將信號進行濾波穩壓處理，最后通過放大器，將信號放大，輸送到主控制器內部進行控制，通過主控制器計數，將脈沖數變為千米每小時。相應的，轉速也是通過轉速傳感器測得的，通過點火系統可測得初級點火信號的發生次數，所使用的傳感器通過勵磁繞組旋轉產生周期性磁場。與此同時，產生相應的變化的電動勢，通過傳感器內部的處理單元，將電動勢變為脈沖信號，由傳感器產生的脈沖信號很不穩定，需要處理電路進行穩壓、限流、去除干擾信號，然后經過放大電路的處理，輸入到主控制器內部進行控制。模擬信號主要有燃油量信號和水溫信號，這兩種信號可通過相應的傳感器進行直接測量，得到的模擬信號經簡單的濾波處理即可送入到主控制器內部進行控制。

本發明的有益效果是：選用VID29系列步進電機作為儀表指針，對車速、轉速、燃油量進行指針指示；選用國顯雙行LCD液晶顯示屏，顯示溫度、里程、時間等信息；選用LED燈，為儀表盤進行夜間照明，為駕駛員提供安全方便的儀表信息指示。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的整體設計原理圖。

圖2是本發明的主控制器電路設計圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，硬件電路的主控制器MCU作為整個儀表的核心，具有很重要的地位，它將對整車各個信號進行控制，然后輸出響應，控制執行元件。微型汽車組合儀表采用步進電機來驅動指針，顯示車速、轉速、燃油量3個狀態參數。采用國顯雙行LCD顯示里程、溫度、時間。采用LED燈作為儀表照明和指示信號，使這款微型汽車三表頭組合儀表顯示更加全面，滿足駕駛員需求。

如圖2，硬件電路選擇意法半導體公司生產的STM8S105C4作為主控制器，采用高級STM8內核，具有3級流水線的哈佛結構，并具有擴展指令集。芯片內部具有集成度高的數據存儲器，擁有32KB的Flash，集成有EEPROM，容量從640B到2KB，工作電壓在3.0～5.5V，具有2個16位通用定時器、10位10通道的數模轉換器。由于其價格低廉、操作性強，適用于作為低端儀表開發。在選擇好主芯片的基礎上，設計合理的晶振電路，為各個部件正常工作提供基準頻率，為電路產生震蕩電流，并發出時鐘信號。

由于系統上主要元器件電壓工作范圍在5V左右，使用由國家半導體公司生產的I.M78M05三端陽極穩壓器，它采用內置限流、熱關斷以及安全操作區域保護，使得該器件不受制于輸出超載的損害，由于有著充分的散熱設置，LM78M05可以提供超過0.5A的輸出電流。使用LM78M05作為電源電壓轉換調節電路的主要部件，可以穩定系統電源電壓，保證系統的正常運行。

硬件電路的步進電機模塊選用的是VID29系列的二相步進電機，作為一種精密電機，在其內部安裝減速比為180:1的變速齒輪。步進電機是一種將電信號轉換為角位移的執行控制器件，其內部主要包括1個用以產生磁場的電磁鐵繞組和1個旋轉電樞，當步進電機內部導線中有電流通過時，因受到磁場的作用而使旋轉電樞轉動。所以，步進電機是將電能轉換為機械能的一種數字控制器件，步進電機的運行主要由脈沖信號、脈沖頻率2個指標控制．脈沖信號就是步進電機的電源，特點是不連續，主控制器向步進電機發出一定數量的脈沖信號，步進電機每接受到一個脈沖信號，就旋轉一定的角度．脈沖頻率越高，電機旋轉就越快。車載傳感器將信號采集并處理后，通過主控制器的控制，輸出脈沖信號控制步進電機的工作，實現步進電機對車速、轉速、燃油量的顯示。

輸入到主控制器的信號有兩類，分別為脈沖信號和模擬信號，其中脈沖信號主要是車速信號、轉速信號，車速由車速傳感器進行車速采集，其中車速傳感器大部分使用的是光電傳感器，在車輛行駛過程中，由于車輪的轉動，光電傳感器所發出的持續光電信號將變成持續的一連串脈沖信號，然后由采集器采集，之后經過相應的脈沖信號處理電路，將信號進行濾波穩壓處理，最后通過放大器，將信號放大，輸送到主控制器內部進行控制，通過主控制器計數，將脈沖數變為千米每小時。相應的，轉速也是通過轉速傳感器測得的，通過點火系統可測得初級點火信號的發生次數，所使用的傳感器通過勵磁繞組旋轉產生周期性磁場。與此同時，產生相應的變化的電動勢，通過傳感器內部的處理單元，將電動勢變為脈沖信號，由傳感器產生的脈沖信號很不穩定，需要處理電路進行穩壓、限流、去除干擾信號，然后經過放大電路的處理，輸入到主控制器內部進行控制。模擬信號主要有燃油量信號和水溫信號，這兩種信號可通過相應的傳感器進行直接測量，得到的模擬信號經簡單的濾波處理即可送入到主控制器內部進行控制。