一種工程機械車速表電路的制作方法

本發明涉及一種工程機械車速表電路，具體就是用來計量工程機械工作時行駛車速和行駛里程的一種基于單片機控制技術的帶里程計數器的電子車速表電路。

背景技術：

隨著國內工程機械技術水平的提高，電子車速表的應用正在逐漸被普及。工程機械用電子車速表一般采用測量變速箱殼體上的磁感應式傳感器上輸出的正弦波頻率信號，并將頻率信號轉換成安裝于儀表表頭上的指針的偏轉角度的方法來實現車速的指示。當前在工程機械上常用的電子車速表電路主要由模擬電路組成，其原理是將整形成方波后的頻率信號用積分電路進行積分，得到與輸入信號頻率成正比關系的電壓值，再通過正切函數電路將電壓值轉換成驅動動磁式表頭的相位信號。調試過程中通過調節積分電路中的電位器改變rc常數實現比率調整。以前通用的電子車速表方案中通常不帶里程計數功能，或里程計數器被單獨配置。

以上電子車速表通用方案存在模擬電路測量精度不高，電位器調節范圍小，表頭的非線性無補償措施等不足，另外，里程計數器被設計成單獨部件后在使用時增加了體積和使用成本。

技術實現要素：

本發明的目的是將電子車速表與里程計數器一體化設計的工程機械車速表電路，為工程機械行業提供一種結構緊湊，使用成本較低，測量精度和指示線性度較高的儀表電路。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：一種工程機械車速表電路，包含：電源電路、電源狀態檢測電路、信號輸入電路、主控電路。

所述電源電路包括12v穩壓電路、5v穩壓電路。24v(電源電壓均為直流電壓，下同)輸入電壓經12v穩壓電路后穩定于12v，再經5v穩壓電路后穩定于5v為信號輸入電路和主控電路電路供電。

所述電源狀態檢測電路連接于單片機的檢測端口，檢測電路中的12v電壓狀態，為軟件提供關機信號。

所述信號輸入電路包括正弦波半波整流及rc濾波電路、信號整形電路。輸入的正弦波頻率信號經半波整流、rc濾波電路后由信號整形電路轉換成與輸入信號頻率相同、幅度為5v的方波信號作為單片機的測頻輸入。

所述主控電路采用單片機作為控制單元，包括單片機、與單片機相聯接的其它外圍電路、lcd驅動電路。被整形后的車速頻率信號通過單片機數字測頻后，經軟件處理并由單片機i/o端口直接輸出pwm信號驅動表頭指示車速，同時軟件對車速信號進行計數后，通過lcd驅動電路驅動lcd顯示累計行駛里程。

本發明與通用的模擬電路解決方案相比較主要存在以下特點：

1.由于輸入的頻率信號與指示角度間采用了軟件控制的數字轉換，轉換時的傳動比在合理的范圍內可以任意設置，使轉換精度高、調整范圍廣。

2.由于采用單片機技術，軟件被設計成在調試時可對表頭每點刻度指示位置的非線性誤差進行逐一修正，使儀表指示線性度好。

3.由于利用了atmega系列單片機i/o端口負載能力高的特點，巧妙的采用軟件pwm方式模擬驅動信號并直接通過單片機i/o端口驅動表頭，取消了表頭驅動電路，降低了電路成本；并且可在對電路不做任何改變的情況下僅通過調整軟件設置選項就可以隨意更換驅動的表頭形式(動磁式表頭或步進電機式表頭)，提高了使用的靈活性。

4.里程計數器功能被組合在車速表內后，兩個單獨的儀表電路合并成為一個，減小了體積；由于里程計數器與車速表共用電源和主控電路并利用軟件執行車速表功能時的空閑時間執行里程計數功能，充分利用了硬件資源，降低了電路成本。

附圖說明

圖1為本發明車速表電路的組成原理圖；

圖2為本發明車速表電路的電路圖。

具體實施方式

下列實施方案，僅是舉例說明，不是僅有的，所以，一切在本發明范圍內或是作與本發明相似的改變均包含于本發明之內。

參閱圖1以及圖2，本發明公開了一種工程機械車速表電路，包含：電源電路、電源狀態檢測電路(20)、信號輸入電路(40)、主控電路(50)。

所述電源電路包括12v穩壓電路(10)、5v穩壓電路(30)。24v(電源電壓均為直流電壓，下同)輸入電壓經12v穩壓電路(10)后穩定于12v，再經5v穩壓電路(30)后穩定于5v為信號輸入電路(40)和主控電路(50)供電。

所述12v穩壓電路(10)中，電阻(14)、(15)、穩壓二極管(18)、三極管(17)構成一個有源穩壓電路，其中電阻(14)、(15)和穩壓二極管(18)為三極管(17)提供基準電壓，三極管(17)作為調整管使用，將輸出電壓進行電流放大。輸入的24v電源電壓經單向導通二極管(11)、大功率限流電阻(12)、電源濾波電容(13)、(16)后由三極管(17)的發射極輸出12v電源電壓。

所述5v穩壓電路(30)中，前級輸出的12v電壓經濾波電容(34)濾波后由三端穩壓電源芯片(35)穩定到5v，再經濾波電容(36)、(37)濾波后為信號輸入電路和主控電路提供電源電壓。二極管(31)與大容量電解電容(32)、(33)夠成蓄能電路，正常工作時12v電壓通過二極管(31)向電容(32)、(33)充電，輸入電源斷電后由電容(32)、(33)放電，以維持電路執行關機程序這段時間的電能消耗。

所述電源狀態檢測電路(20)連接于單片機(51)的檢測端口，檢測電路中的12v電壓狀態，為軟件提供關機信號。

所述電源狀態檢測電路(20)中，穩壓二極管(21)和電阻(22)、(23)構成一個分壓電路，軟件通過單片機指定的輸入端口檢測電阻(22)、(23)分壓點的電壓，當檢測到該電壓下降到1.8v時軟件將執行關機程序(保存顯示內容并將指針回轉到零位，下同)。電阻(24)為單片機輸入端口限流電阻，穩壓二極管(21)可提高被檢測點電壓的下降速度。

所述信號輸入電路(40)包括正弦波半波整流電路、rc濾波電路及信號整形電路。信號輸入端輸入的正弦波頻率信號經半波整流電路、rc濾波電路后由信號整形電路轉換成與輸入信號頻率相同、幅度為5v的方波信號作為單片機(51)的測頻輸入。

所述信號輸入電路(40)中，電阻(42)、(44)和電容(43)組成t型rc信號濾波電路，輸入的正弦波信號經二極管(41)半波整流、rc濾波后由三極管(46)轉換成與輸入信號頻率相同、幅度為5v的方波信號輸入到單片機(51)的測頻端口。電阻(45)、三極管(46)、電阻(47)、電容(48)組成信號整形電路。三極管(46)工作在開關狀態，電阻(45)是三極管(46)的基極下拉電阻，電阻(47)是三極管(46)的集電極上拉電阻，電容(48)對轉換后的方波信號進行沿口濾波。

所述主控電路采用單片機作為控制單元，包括單片機(51)、與單片機相聯接的外圍電路電阻(53)、(54)和晶板(52)、電容(55)及lcd驅動電路(57)。電阻(53)是調試狀態檢測電阻，電阻(54)是數據通訊線與電源的上拉電阻，為數據供電，晶板(52)為單片機(51)提供時鐘信號，電容(55)為單片機(51)內部基準電源的濾波電路。被整形后的車速頻率信號通過單片機數字測頻后，經軟件處理并由單片機i/o端口直接輸出pwm信號驅動表頭指示車速，同時軟件對車速信號進行計數后，通過lcd驅動電路(57)即lcd驅動芯片驅動lcd顯示器(58)顯示累計行駛里程。

主控電路(50)中，電路采用atmega8l單片機(51)作為主控制芯片。單片機(51)通過軟件在外圍電路電阻(53)、(54)和晶板(52)、電容(55)的支持下實現設計的功能。單片機(51)對整形過的輸入信號進行數字測頻，并將測得的頻率值與調試時設置的傳動比(常數)進行計算后得到指針指示角度值，然后根據軟件中儀表表頭機芯(56)的配置情況，換算成驅動動磁式表頭針軸偏轉角度對應的正切函數相位值，或換算成驅動步進電機式表頭針軸偏轉角度對應的電機轉子運動方向和步數。表頭驅動信號由單片機的i/o端口直接輸出，輸出最大負載能力為5v/±20ma，輸出有效值通過高速pwm形式模擬出連續波形。

當檢測到有輸入信號時軟件開始計數，計數的里程以0.1km為單位進行累計，并通過lcd驅動芯片(57)驅動lcd58顯示累計行駛里程。

車速表電路可進行調試操作，與調試設備連接后，可對被調試儀表軟件中的部分參數(如傳動比、表頭機芯形式、每點刻度指示非線性度的補償值等)進行在線設置。

由于采用了單片機數字測頻、頻率與指示角度通過軟件轉換，整個過程均為數字處理，使最終儀表的指示精度和線性度比模擬電路有了很大提高。由于里程計數器與電子車速表組合在一起，共用同一電源電路和主控電路(50)，里程計數工作由軟件完成，較好的降低了生產成本。由于采用了由單片機i/o端口直接驅動表頭(利用atmega系列單片機具有高負載能力i/o口的特性，通過軟件模擬出pwm驅動信號)的電路結構，可以根據需要靈活選擇安裝動磁式表頭或步進電機表頭。