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摩托车电子数显仪表设计介绍

导读: 随着科技进步,摩托车显示仪表由指针式向数字式发展。

  随着科技进步,摩托车显示由指针式向数字式发展。数字显示仪表是采用的微处理器测控和传感器测量技术,通过控制数字显示器发光二极管和发光组合来显示车速、里程、用条段表示油量多少,并辅助显示速度大小。

  与普通指针式仪表相比,数字仪表具有检测准确、故障率低、结构紧凑等优点。笔者研制的数字显示仪表,是通过仪表盘中间5位数字来显示摩托车的车速、发动机转速、总里程和单程里程,其指示灯亮度可以调节(白天亮度较高,晚上亮度较低),通过按功能键设置,可以选择4种功能:速度计(中间的3个显示屏,5km/h)、转速计(5个显示屏,100r/min)、里程计(5个显示屏,1km)、单程里程计(5个显示屏,是以十进制,100m);仪表盘上部23个发光二极管可显示车的速度;仪表盘下部指示灯分别显示油量及油量报警、电压报警、空档显示、左右转向显示等功能。

  一、电子数显仪表的工作原理

  1、速度检测

  将霍尔器件与摩托车前轮相,行驶时通过转动产生变化磁场,从而产生脉冲信号来测量速度。如已知:车轮周长s(m)、车轮转1周带动霍尔器所转圈数n(r/min)、霍尔器转1圈发出的脉冲数B1、霍尔器每秒钟发出的脉冲数B2,便可求得摩托车的速度v(km/h)。

  由公式:B2=(1000/60×60)×(nvB1/S)

  推导出:v=(36s/10nB1)B2

  设a=36s/10nB1,单位为“s”,速度公式可简化为:v=aB2,即a秒内霍尔器件发出的脉冲数为摩托车时速。

  2、里程数检测

  已知条件同上,可求出摩托车每行驶500m时霍尔器件发出的脉冲数B3,B3=500nB1/s

  3、油量检测

  油量越多,油压越大,油量传感器电阻越小,因此油量检测可通过油量传感器阻值的变化来确定油量的多少。根据标准规定将油量传感器电阻按大小分为7等份,相应的油量显示条段亦有7格。

  该数字仪表由单片机控制,使用霍尔器件完成速度的检测,霍尔器件每转动1圈发出2个方波脉冲;油压大小反映油量多少,油压不同可使油量传感器的电阻值发生变化;电源模块分别提供单片机、存储器、译码驱动器电源,光控电路、油量显示和报警电路电源。摩托车由于受点火器和起动电动机的影响,常常会出现峰值达350V以上,脉宽<0.1mm的连续干扰脉冲,为保证电源的可靠性,电路采用了吸收高压窄脉冲干扰、吸收持续高频干扰等技术,使电路能抗击摩托车上的各种干扰,确保整个系统的稳定性。主控单元负责信号处理、算法、显示控制及效果处理和里程数断电保存等功能,最终实现摩托车车速、累计里程、油量、高度自动调节等功能。

  二、电子数显仪表的硬件设计

  为主控车速及里程的采样、显示及存储等部分的框图。采用97C2051单片机对车速传感信号进行采样,将计算得到的车速及里程值送到译码驱动电路,并将里程值存入E2PROM 24L01B内,车速显示每秒更新1次,里程显示每0.1km更新1次。功能键电路用于选择速度、转速、里程、单程里程显示功能。为了保证单片机瞬间断电后能可靠复位,特增加了CPU监控电路。

  分油量显示及报警电路框图,由8位模拟比较器组成,驱动7位LED油量指示灯和油量报警指示灯,电压报警灯由1位模拟比较器驱动。

  三、电子数显仪表的软件设计

  软件采用汇编语言编写,包括主程序、数据读出/写入子程序、显示子程序、清零处理子程序、车速计算子程序、定时器中断处理程序等。主程序流程框图如图5所示。