摩托车电子数显仪表设计介绍

路边

随着科技进步，摩托车显示仪表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。

软件设计中最重要的就是保证数据存储的可靠性，通过大量的实验表明，单次存储数据错误绝大多数是存储期间电源不稳定造成的，为此软件设计时采用将数据进行多次保存，读出时进行两两比较，从中找出正确值来处理，这样即使有1次数据存储错误，在CPU监控芯片的作用下，单片机重新复位运行时，总能读出正确数据，多次存储数据错误的几率很小。另外，在程序关键处增加空操作指令，如在程序空白区增加复位指令等，保证单片机运行的可靠性。

车速程序是将16位被乘数存入R6R7中，乘数存入R5中，先将乘数R5与被乘数低位相乘，乘积的低位存入R7中，高位存入R2中；再将乘数R5与被乘数的高位相乘，得到其乘积，再将其和R2相加得到的和存入R6中。

为了提高各环节的可靠性，使仪表在各种干扰和振动环境下都能可靠地显示各种数据，在电源电路散热、抗振、抗电磁辐射干扰等方面作了相应处理，经过几个月的实车行驶试验，仪表功能一切正常，达到了预期的设计目的。综上所述，该仪表是一种值得深入研究和推广应用的技术