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想了解摩托車電子儀表知識

與普通指針式儀表相比,數字儀表具有檢測準確、故障率低、結構緊湊等優點。筆者研制的數字顯示儀表,是通過儀表盤中間5位數字來顯示摩托車的車速、發動機轉速、總裏程和單程裏程,其指示燈亮度可以調節(白天亮度較高,晚上亮度較低),通過按功能鍵設置,可以選擇4種功能:速度計(中間的3個顯示屏,5km/h)、轉速計(5個顯示屏,100r/min)、裏程計(5個顯示屏,1km)、單程裏程計(5個顯示屏,是以十進制,100m);儀表盤上部23個發光二極管可顯示車的速度;儀表盤下部指示燈分別顯示油量及油量報警、電壓報警、空檔顯示、左右轉向顯示等功能。

壹、電子數顯儀表的工作原理

1、速度檢測

將霍爾器件與摩托車前輪相,行駛時通過轉動產生變化磁場,從而產生脈沖信號來測量速度。如已知:車輪周長s(m)、車輪轉1周帶動霍爾器所轉圈數n(r/min)、霍爾器轉1圈發出的脈沖數B1、霍爾器每秒鐘發出的脈沖數B2,便可求得摩托車的速度v(km/h)。

由公式:B2=(1000/60×60)×(nvB1/S)

推導出:v=(36s/10nB1)B2

設a=36s/10nB1,單位為“s”,速度公式可簡化為:v=aB2,即a秒內霍爾器件發出的脈沖數為摩托車時速。

2、裏程數檢測

已知條件同上,可求出摩托車每行駛500m時霍爾器件發出的脈沖數B3,B3=500nB1/s

3、油量檢測

油量越多,油壓越大,油量傳感器電阻越小,因此油量檢測可通過油量傳感器阻值的變化來確定油量的多少。根據標準規定將油量傳感器電阻按大小分為7等份,相應的油量顯示條段亦有7格。

該數字儀表由單片機控制,使用霍爾器件完成速度的檢測,霍爾器件每轉動1圈發出2個方波脈沖;油壓大小反映油量多少,油壓不同可使油量傳感器的電阻值發生變化;電源模塊分別提供單片機、存儲器、譯碼驅動器電源,光控電路、油量顯示和報警電路電源。摩托車由於受點火器和起動電動機的影響,常常會出現峰值達350V以上,脈寬<0.1mm的連續幹擾脈沖,為保證電源的可靠性,電路采用了吸收高壓窄脈沖幹擾、吸收持續高頻幹擾等技術,使電路能抗擊摩托車上的各種幹擾,確保整個系統的穩定性。主控單元負責信號處理、算法、顯示控制及效果處理和裏程數斷電保存等功能,最終實現摩托車車速、累計裏程、油量、高度自動調節等功能。

二、電子數顯儀表的硬件設計

為主控車速及裏程的采樣、顯示及存儲等部分的框圖。采用97C2051單片機對車速傳感信號進行采樣,將計算得到的車速及裏程值送到譯碼驅動電路,並將裏程值存入E2PROM 24L01B內,車速顯示每秒更新1次,裏程顯示每0.1km更新1次。功能鍵電路用於選擇速度、轉速、裏程、單程裏程顯示功能。為了保證單片機瞬間斷電後能可靠復位,特增加了CPU監控電路。

分油量顯示及報警電路框圖,由8位模擬比較器組成,驅動7位LED油量指示燈和油量報警指示燈,電壓報警燈由1位模擬比較器驅動。

三、電子數顯儀表的軟件設計

軟件采用匯編語言編寫,包括主程序、數據讀出/寫入子程序、顯示子程序、清零處理子程序、車速計算子程序、定時器中斷處理程序等。主程序流程框圖如圖5所示。

軟件設計中最重要的就是保證數據存儲的可靠性,通過大量的實驗表明,單次存儲數據錯誤絕大多數是存儲期間電源不穩定造成的,為此軟件設計時采用將數據進行多次保存,讀出時進行兩兩比較,從中找出正確值來處理,這樣即使有1次數據存儲錯誤,在CPU監控芯片的作用下,單片機重新復位運行時,總能讀出正確數據,多次存儲數據錯誤的幾率很小。另外,在程序關鍵處增加空操作指令,如在程序空白區增加復位指令等,保證單片機運行的可靠性。

車速程序是將16位被乘數存入R6R7中,乘數存入R5中,先將乘數R5與被乘數低位相乘,乘積的低位存入R7中,高位存入R2中;再將乘數R5與被乘數的高位相乘,得到其乘積,再將其和R2相加得到的和存入R6中。

為了提高各環節的可靠性,使儀表在各種幹擾和振動環境下都能可靠地顯示各種數據,在電源電路散熱、抗振、抗電磁輻射幹擾等方面作了相應處理,經過幾個月的實車行駛試驗,儀表功能壹切正常,達到了預期的設計目的。綜上所述,該儀表是壹種值得深入研究和推廣應用的技術。

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