工程特種車智能儀表的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種工程特種車智能儀表；包括中央處理器等，中央處理器和顯示裝置之間信號連接；中央處理器還連接有車輛開關(guān)信號輸入電路、傳感器信號輸入電路、信號輸入端口、聲音報(bào)警器以及中央處理器強(qiáng)制復(fù)位裝置；傳感器信號輸入電路為脈沖檢出電路；相對于車輛開關(guān)信號輸入電路和脈沖檢出電路，中央處理器還連接有驅(qū)動(dòng)信號輸出電路；車輛開關(guān)信號輸入電路、脈沖檢出電路和驅(qū)動(dòng)信號輸出電路與中央處理器之間均設(shè)置有光耦隔離電路；中央處理器、車輛開關(guān)信號輸入電路、傳感器信號輸入電路、驅(qū)動(dòng)信號輸出電路、RS232接口、蜂鳴器以及看門狗均與電源模塊電連接；電源模塊與中央處理器之間依次通過抗干擾電源電路和電壓監(jiān)控電路相連接。
【專利說明】工程特種車智能儀表

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種車輛儀表，尤其是一種工程特種車智能儀表。

【背景技術(shù)】
[0002] 工程用內(nèi)燃式特種車是一種具有大型工程工具特性的特種車量；如牽引車、大型 叉車、堆垛車、裝載車等；但是由于這種車輛的使用環(huán)境比一般車輛復(fù)雜很多，所以安全性 和操作效率是這種車的重要指標(biāo)。
[0003] 而在車輛的操作過程中，一般都需要通過儀表盤進(jìn)行車輛信號的讀取，如汽車在 行駛的過程中，需要通過對汽車速度的讀取之后，將汽車的行駛速度通過儀表盤進(jìn)行顯示， 由汽車的駕駛者獲得相應(yīng)的汽車行駛信號，以使得駕駛者完成對汽車的駕駛；又比如在自 行車的行駛過程中，自行車騎行者需要通過外裝的碼表進(jìn)行自行車速度的讀取，以使得騎 行者能夠完美的駕馭自行車。
[0004] 然而，如上所述的汽車儀表盤以及自行車碼表等都是針對相應(yīng)的車種的行駛性能 進(jìn)行開發(fā)而來的，而工程用內(nèi)燃式特種車由于其具有的行駛性能，一般在這種車輛上安裝 儀表盤的時(shí)候，往往就直接借鑒于一般汽車的車輛儀表，即僅僅能夠指示出車輛速度、車輛 油箱油量等這類行駛信號，僅僅能保證這種特種車輛的一般操作，但是面對各種特殊的操 作，則往往都需要憑借操作者的經(jīng)驗(yàn)來判斷；而現(xiàn)有的此類工程車輛一般都是采用單人駕 駛兼操作的模式，駕駛員既要負(fù)擔(dān)駕駛車輛的工作，又能負(fù)擔(dān)起車輛功能操作的工作，雖然 這種方式有利于增強(qiáng)車輛行駛時(shí)候的協(xié)調(diào)性，但是這種方式也使得駕駛員的負(fù)擔(dān)極大的增 加，對駕駛員的素質(zhì)要求很高，而在操作過程中，由于長期的一心二用（駕駛和特種操作）， 使得特種車輛在復(fù)雜環(huán)境中的操作失誤很多。
[0005] 而為了使得車輛儀表盤的適用性更加的廣泛，現(xiàn)在汽車廠商對儀表盤的開發(fā)也越 來越重視，如專利號200910182968.X就公開了一種汽車虛擬儀表盤，但是該儀表盤僅僅是 將視頻顯示功能增加到了儀表盤中，雖然針對現(xiàn)在使用最廣泛的機(jī)械式儀表盤進(jìn)行了改 進(jìn)，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能解決針對工程用內(nèi)燃式特種車進(jìn)行安全性和操作效率等方面進(jìn)行數(shù)據(jù)讀 取的功能需求。又如專利號為201210351920. 9也公開了一種汽車虛擬儀表盤，但是在該專 利中，由于大量的集成電子元件，使得各個(gè)元件之間的抗干擾能力極差，僅僅能在電動(dòng)車這 類外界干擾比較小的車輛上使用，而工程用內(nèi)燃式特種車這類使用環(huán)境復(fù)雜，抗干擾需求 較強(qiáng)的車輛上，明顯無法正常使用。如專利號為201110173360. 8公開的一種推土機(jī)數(shù)字儀 表盤，201120241512. 9公開的汽車儀表盤，200710013490. 9公開的機(jī)動(dòng)車電子儀表盤等等 專利，都僅僅改進(jìn)了儀表盤的顯示方法，但是并沒有針對儀表盤的接線、儀表盤的抗干擾能 力等方面進(jìn)行改進(jìn)，無法達(dá)到工程車所需要的安全性和操作效率這種重要指標(biāo)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的工程特種車智能儀表。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種工程特種車智能儀表；包括電源模 塊、中央處理器和顯示裝置，所述中央處理器和顯示裝置之間信號連接；所述中央處理器還 連接有車輛開關(guān)信號輸入電路、傳感器信號輸入電路、信號輸入端口、聲音報(bào)警器以及中央 處理器強(qiáng)制復(fù)位裝置；所述傳感器信號輸入電路為脈沖檢出電路；所述信號輸入端口為為 RS232接口；所述聲音報(bào)警器為蜂鳴器；所述中央處理器強(qiáng)制復(fù)位裝置為看門狗；相對于車 輛開關(guān)信號輸入電路和脈沖檢出電路，所述中央處理器還連接有驅(qū)動(dòng)信號輸出電路；所述 車輛開關(guān)信號輸入電路、脈沖檢出電路和驅(qū)動(dòng)信號輸出電路與中央處理器之間均設(shè)置有光 耦隔離電路；所述中央處理器、車輛開關(guān)信號輸入電路、傳感器信號輸入電路、驅(qū)動(dòng)信號輸 出電路、RS232接口、蜂鳴器以及看門狗均與電源模塊電連接；所述電源模塊與中央處理器 之間依次通過抗干擾電源電路和電壓監(jiān)控電路相連接。
[0008] 作為對本實(shí)用新型所述的工程特種車智能儀表的改進(jìn)：所述電源模塊、中央處理 器、顯示裝置、車輛開關(guān)信號輸入電路、脈沖檢出電路、驅(qū)動(dòng)信號輸出電路、RS232接口、看門 狗以及蜂鳴器均設(shè)置在保護(hù)殼內(nèi)；所述保護(hù)殼內(nèi)從上到下依次設(shè)置有面板玻璃、上PCB板 和下PCB板；所述上PCB板上設(shè)置中央處理器、顯示裝置和蜂鳴器；所述下PCB板上設(shè)置抗 干擾電源電路、電壓監(jiān)控電路、脈沖檢出電路、車輛開關(guān)信號輸入電路以及驅(qū)動(dòng)信號輸出電 路。
[0009] 作為對本實(shí)用新型所述的工程特種車智能儀表的進(jìn)一步改進(jìn)：所述顯示裝置通過 面板玻璃分隔成檔位顯示區(qū)、速度顯示區(qū)以及里程數(shù)顯示區(qū)。
[0010] 一種工程特種車智能儀表的使用方法；包括如下步驟：第一；車速、里程以及檔位 運(yùn)行信號的數(shù)字顯示：通過車輛開關(guān)信號輸入電路接收車輛運(yùn)行過程中的相應(yīng)數(shù)字信號， 再將該數(shù)字信號傳輸給中央處理器；通過脈沖檢出電路讀取相應(yīng)的速度傳感器中的脈沖 信號，再將此信號整形并轉(zhuǎn)換后輸入到中央處理器；中央處理器根據(jù)車輛開關(guān)信號輸入電 路以及脈沖檢出電路傳回的數(shù)字信號進(jìn)行車速、里程以及檔位等車輛運(yùn)行信號的顯示；第 二；空擋啟動(dòng)：中央處理器根據(jù)車輛開關(guān)信號輸入電路輸入的數(shù)據(jù)判斷車輛當(dāng)前處于空 擋且發(fā)動(dòng)機(jī)未啟動(dòng)的狀態(tài)，中央處理器再通過經(jīng)驅(qū)動(dòng)信號輸出電路輸出高電平允許啟動(dòng)信 號，使車輛發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；第三；自動(dòng)換檔功能：在中央處理器內(nèi)設(shè)置汽車的駕駛檔位數(shù)據(jù)， 一旦車輛的實(shí)時(shí)速度達(dá)到了該檔位速度的升檔上限速度時(shí)，則由中央處理器通過經(jīng)驅(qū)動(dòng)信 號輸出換擋電平，驅(qū)動(dòng)車輛的高速閥工作；而一旦車輛的實(shí)時(shí)速度達(dá)到了該檔位速度的降 檔下限速度時(shí)，則由中央處理器控制輸出換擋電平，驅(qū)動(dòng)車輛降檔；第四；超速報(bào)警功能： 在中央處理器內(nèi)設(shè)置安全駕駛速度，一旦車輛的實(shí)時(shí)速度達(dá)到了安全駕駛速度的最高值， 則由中央處理器產(chǎn)生報(bào)警信號，提示相應(yīng)的報(bào)警設(shè)備進(jìn)行報(bào)警信號的輸出；第五；安全感 知功能：在中央處理器內(nèi)設(shè)定危險(xiǎn)或不完全駕駛標(biāo)準(zhǔn)，中央處理器讀取通過車輛開關(guān)信號 輸入電路輸入的數(shù)據(jù)后，判斷是否處于危險(xiǎn)或不完全駕駛標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，如果當(dāng)前的駕駛狀態(tài)為 危險(xiǎn)或不完全駕駛，則由中央處理器根據(jù)內(nèi)置的危險(xiǎn)駕駛信號進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警輸出，完成 安全感知的功能；第六；數(shù)據(jù)存儲功能：由速度脈沖傳感器獲得速度信號，再將該速度信號 傳輸?shù)街醒胩幚砥鲀?nèi)，再由中央處理器將該信號進(jìn)行分配存儲；第七；外接設(shè)備擴(kuò)展功能： 通過RS232接口接入相應(yīng)的設(shè)備，外部設(shè)備的信號傳輸?shù)街醒胩幚砥?，再由中央處理器進(jìn) 行相應(yīng)的信號處理；第八；系統(tǒng)安全：通過看門狗進(jìn)行系統(tǒng)的強(qiáng)制重啟，確保系統(tǒng)的運(yùn)行安 全。
[0011] 作為對本實(shí)用新型所述的工程特種車智能儀表的使用方法的改進(jìn)：所述車速及里 程數(shù)的計(jì)算如下：①得出測速齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)的車子行走距離1;②根據(jù)車子行走距離1得 出車輛速度為1. 〇Km/H時(shí)，獲得10個(gè)速度脈沖的時(shí)間定值k;③根據(jù)車子行走距離1得出 每公里的測速齒輪脈沖數(shù)K值；④根據(jù)中央處理器的內(nèi)部中斷時(shí)鐘頻率得出k時(shí)間段內(nèi)的 中斷次數(shù)k'值；⑤將k時(shí)間段內(nèi)的中斷次數(shù)k'值預(yù)存入中央處理器的存儲器；⑥每次儀表 上電后，中央處理器自動(dòng)調(diào)用該值；中央處理器只統(tǒng)計(jì)在此內(nèi)部時(shí)間段內(nèi)所讀取的外部速 度脈沖數(shù)，再經(jīng)過16進(jìn)制轉(zhuǎn)10進(jìn)制，即為車輛當(dāng)前的速度；⑦對中央處理器收到的脈沖數(shù) 進(jìn)行計(jì)數(shù)，并與K值進(jìn)行比較，每計(jì)滿一個(gè)K值即為1公里，以此累加入公里數(shù)寄存器中。
[0012] 作為對本實(shí)用新型所述的工程特種車智能儀表的使用方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述數(shù) 據(jù)存儲方法如下：將儲區(qū)模塊分為主存儲區(qū)、備用存儲區(qū)I以及備用存儲區(qū)II;主存儲區(qū) 存儲所有數(shù)據(jù)；當(dāng)中央處理器每次接收到十公里里程數(shù)進(jìn)位時(shí)，將數(shù)據(jù)分別存儲到主存儲 區(qū)、備用存儲區(qū)I以及備用存儲區(qū)II;當(dāng)中央處理器檢測到主存儲區(qū)損壞時(shí)，則中央處理器 自動(dòng)判定備用存儲區(qū)I為新的主存儲區(qū)進(jìn)行所有數(shù)據(jù)的存儲；當(dāng)中央處理器每次接收到十 公里里程數(shù)進(jìn)位時(shí)，將數(shù)據(jù)分別存儲到備用存儲區(qū)I以及備用存儲區(qū)II。
[0013] 作為對本實(shí)用新型所述的工程特種車智能儀表的使用方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述中 央處理器對主存儲區(qū)的損壞檢測通過如下的步驟進(jìn)行：a、設(shè)定讀取閾值；b、中央處理器將 數(shù)據(jù)存入主存儲區(qū)；c、中央處理器對存入主存儲區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取比對；讀取比對結(jié)果不 一致，重復(fù)步驟b;d、步驟c中，讀取比對結(jié)果不一致次數(shù)達(dá)到設(shè)定的讀取閾值，中央處理器 自動(dòng)判定主存儲區(qū)已損壞，地址指針自動(dòng)重新選擇備用存儲區(qū)I進(jìn)行數(shù)據(jù)保存。
[0014] 作為對本實(shí)用新型所述的工程特種車智能儀表的使用方法的進(jìn)一步改進(jìn)：正常運(yùn) 行時(shí)，所述主存儲區(qū)存儲機(jī)器參數(shù)和十公里以上的里程數(shù)；所述備用存儲區(qū)I以及備用存 儲區(qū)II存儲十公里以上的里程數(shù)；掉電導(dǎo)致非正常運(yùn)行時(shí)，所述主存儲區(qū)存儲當(dāng)前的個(gè)位 里程及不足1公里的脈沖數(shù)和相關(guān)的故障數(shù)據(jù)；所述備用存儲區(qū)I以及備用存儲區(qū)II分別 存儲個(gè)位里程及不足1公里的脈沖數(shù)和相關(guān)的故障數(shù)據(jù)。
[0015] 作為對本實(shí)用新型所述的工程特種車智能儀表的使用方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述主 存儲區(qū)分為三個(gè)存儲地址；每次當(dāng)車輛斷電后，里程數(shù)分別存入三個(gè)存儲地址內(nèi)；當(dāng)設(shè)備 開啟重啟的時(shí)候，將三個(gè)地址內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)一并讀取，并兩兩比較后，取兩組相同的數(shù)據(jù)作 為有效數(shù)據(jù)。
[0016] 本實(shí)用新型的工程特種車智能儀表依據(jù)特種車輛的特點(diǎn)，通過中央處理器及相關(guān) 技術(shù)，采集各類傳感器的數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)，控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)起動(dòng)許可、檔位、報(bào)警等，并 顯示車輛速度和里程，記錄車輛的異常情況。使車輛盡可能地減少對人的依賴，一定程度上 杜絕人為的不良操作。
[0017] 在使用的安全性方面，本實(shí)用新型增設(shè)了專門的報(bào)警器（蜂鳴器），將報(bào)警器（蜂 鳴器）led發(fā)光管和led顯示屏相互結(jié)合，達(dá)到聲光電全方位報(bào)警，刺激駕駛?cè)藛T，杜絕駕駛 人員因?yàn)閘ed顯示屏的燈光報(bào)警不明顯而將報(bào)警信號忽略的問題；由于工程特種車經(jīng)常要 工作在一些惡劣的環(huán)境之中，所以在本實(shí)用新型中，使用了增強(qiáng)電源電路、各輸入信號與內(nèi) 部器件之間加入光耦等技術(shù)手段來避免干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，再通過外接看門狗芯片， 確保系統(tǒng)崩潰后能迅速恢復(fù)。
[0018] 在使用性能方面，本實(shí)用新型通過RS232通訊接口可以有豐富的外部擴(kuò)展能力， 實(shí)現(xiàn)與外接設(shè)備進(jìn)行信號的交互功能；而使用速度脈沖傳感器和脈沖檢出電路，結(jié)合特有 的脈沖處理方法將車輛的速度檢測方法進(jìn)行簡化。此外，針對不同車型車輛的不同速比，每 次在更換車型時(shí)，僅需針對該車輛輸入一速比常數(shù)即可實(shí)現(xiàn)多型號工程車的通用。
[0019] 而本實(shí)用新型的儀表盤窗口通過相應(yīng)的隔離，形成車輛當(dāng)前檔位、車輛當(dāng)前速度 以及車輛總里程數(shù)等三個(gè)顯示窗口，顯示直觀，特征車的駕駛員通過這三個(gè)數(shù)值的判斷，基 本就能斷定特種車當(dāng)前的使用狀況。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021] 圖1是本實(shí)用新型的主要模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2是本實(shí)用新型的主要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3是圖2的正面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 實(shí)施例1、圖1?圖3給出了一種工程特種車智能儀表，主體部分包括保護(hù)殼2， 保護(hù)殼2內(nèi)通過數(shù)據(jù)的高度集成后，通過總線的連接方式，去除一般車輛的儀表盤需要較 多較復(fù)雜線路連接的缺陷；而主要功能為車速、里程及檔位等信號的數(shù)字顯示，空擋啟動(dòng)功 能，自動(dòng)換檔功能，超速報(bào)警功能，安全感知功能，數(shù)據(jù)存儲功能，外接設(shè)備擴(kuò)展功能等。
[0025] 硬件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分：
[0026] 保護(hù)殼2上從上到下依次設(shè)置面板玻璃1、上PCB板3和下PCB板4。
[0027] 上PCB板3上集成中央處理器20、led顯示屏210 (顯示裝置）和報(bào)警器215 (蜂 鳴器）；下PCB板4上集成抗干擾電源電路202、電壓監(jiān)控電路203、脈沖檢出電路206、顯示 驅(qū)動(dòng)芯片209、通訊芯片211、報(bào)警器輸出電路213、信號輸入電路（車輛開關(guān)信號輸入電路、 脈沖檢出電路）以及信號輸出電路（驅(qū)動(dòng)信號輸出電路）。上PCB板3和下PCB板4之間 設(shè)置有銅柱10和上下板對插針11，銅柱10用于固定，上下板對插針11用于信號連接。面 板玻璃1通過鋁質(zhì)壓圈7與保護(hù)殼2相互固定，鋁質(zhì)壓圈7與面板玻璃1之間設(shè)置有橡膠 密封圈8,橡膠密封圈8主要用來防塵與防水濺射等，而通過面板玻璃1的設(shè)置，既可以防止 外界對保護(hù)殼2內(nèi)元器件的損壞，又可以通過面板玻璃1觀察led顯示屏210的顯示信號； 保護(hù)殼2下方設(shè)置有固定螺絲9,通過固定螺絲9與相應(yīng)的工程特種車相互固定匹配，裝配 簡單。通訊芯片211上連接RS232接口 212,通過RS232接口 212可以連接外部的其他信號 輸入設(shè)備，使得本實(shí)用新型的儀表盤可以橫向的進(jìn)行功能擴(kuò)展。
[0028] 以上所述的所有元器件均采用貼片安裝方式，可由貼片機(jī)自動(dòng)完成焊接，接插件 采用進(jìn)口AMP產(chǎn)品，液晶屏通過定制，顯示公里數(shù)、速度、檔位及設(shè)置等信號；顯示裝置通過 面板玻璃分隔成檔位顯示區(qū)、速度顯示區(qū)以及里程數(shù)顯示區(qū)。
[0029] 元器件信號連接：
[0030] 中央處理器20分別連接顯示驅(qū)動(dòng)芯片209、通訊芯片211、信號輸入電路和信號輸 出電路；顯示驅(qū)動(dòng)芯片209連接led顯示屏210,通過led顯示屏210顯示所有中央處理器 20獲得的數(shù)據(jù)信號等（本實(shí)施例中，顯示裝置通過面板玻璃分隔成檔位顯示區(qū)、速度顯示 區(qū)以及里程數(shù)顯示區(qū)，所以led顯示屏210只顯示檔位信號、速度信號以及里程信號等）； 通訊芯片211上設(shè)置有RS232接口 212,通過RS232接口 212進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，并與外部設(shè)備 進(jìn)行信號交互；信號輸入電路和信號輸出電路與中央處理器20之間分別設(shè)置有光耦隔離 電路，光耦隔離電路包括光耦隔離電路I205、光耦隔離電路II216和光耦隔離電路III217 ; 信號輸入電路包括九路開關(guān)207 (九路開關(guān)207包括工程特種車的啟動(dòng)信號、手動(dòng)/自動(dòng)切 換信號以及前進(jìn)信號等九路信號）和脈沖檢出電路206 (脈沖檢出電路206與速度脈沖傳 感器208相互信號連接）；九路開關(guān)207和脈沖檢出電路206與中央處理器20之間分別通 過光耦隔離電路I205和光耦隔離電路II216進(jìn)行信號隔離；信號輸出電路為驅(qū)動(dòng)輸出電 路214,通過驅(qū)動(dòng)輸出電路214輸出中央處理器20的驅(qū)動(dòng)控制信號，驅(qū)動(dòng)輸出電路214與中 央處理器20之間通過光耦隔離電路III217進(jìn)行信號隔離。由于特種車都工作在比較惡劣的 環(huán)境中，九路開關(guān)207、脈沖檢出電路206以及驅(qū)動(dòng)輸出電路214等直接與速度脈沖傳感器 208等傳感器組件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)線圈等相連接，極其容易造成相互間的信號干擾，繼而對中央 處理器20產(chǎn)生影響，造成系統(tǒng)崩潰，所以在此處設(shè)置光耦隔離電路，保護(hù)系統(tǒng)端敏感性的 電路元件免受現(xiàn)在端存在的危險(xiǎn)電壓的損害，消除影響數(shù)據(jù)采集精度的共模噪聲和接地環(huán) 路問題的干擾。光耦隔離電路選用PC817光耦，這種PC817光耦對窄尖峰干擾的傳遞不敏 感，所以有良好的抗干擾作用；不僅能使原邊副邊兩側(cè)相互隔離，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)不同電平間 的信號轉(zhuǎn)移。
[0031] 電源輸入：
[0032] 特種車是一種大馬力設(shè)備，自身的干擾源較多，工作環(huán)境也較惡劣，常常會出現(xiàn)峰 值達(dá)300V以上脈沖寬度小于100us的連續(xù)干擾脈沖。為確保電源的可靠性，抗干擾電源 電路（現(xiàn)有技術(shù)）由二極管D1 (4007)、二極管D2(FR107)、穩(wěn)壓二極管Z1 (P6KE36A)、電感 LI(ImH)、電感L2 (33yH)、電容C1 (47yF/100V)、電容C2 (104)、電容C3 (220yF/16V)、電容 C4(104)以及開關(guān)穩(wěn)壓集成電路構(gòu)成；抗干擾電源電路202中的穩(wěn)壓二極管Z1瞬態(tài)抑制二 極管D1，其峰值電流可達(dá)100A、峰值功率可達(dá)600W，用于吸收高壓窄脈沖干擾，用電感L1， 電容C1，電容C2回路吸收持續(xù)的高頻干擾，以確保儀表的穩(wěn)定性。而工程特種車的供電電 壓一般由12V或24V的蓄電池提供，所以在本實(shí)用新型的抗干擾電源電路202采用輸入電 壓范圍為10-28VDC，采用最大可輸出電流為3A，最高輸入電壓可為37V的LM2575做為抗干 擾電源電路202的開關(guān)穩(wěn)壓集成電路（本實(shí)施例中，選用LM2576-5)。
[0033] 硬件報(bào)警器的設(shè)置：
[0034] 中央處理器20通過報(bào)警器輸出電路213分別與報(bào)警器215和led顯示屏210相互 連接；報(bào)警器215采用蜂鳴報(bào)警器，通過蜂鳴報(bào)警器在需要報(bào)警的時(shí)候發(fā)出尖銳的報(bào)警聲， 彌補(bǔ)現(xiàn)有l(wèi)ed顯示屏210單獨(dú)報(bào)警的缺陷。在觸發(fā)中央處理器20內(nèi)置的報(bào)警程序后，中央 處理器20將同時(shí)將報(bào)警信號發(fā)送到報(bào)警器215和led顯示屏210,由報(bào)警器215發(fā)出尖銳 的報(bào)警聲，再由led顯示屏210實(shí)現(xiàn)屏幕報(bào)警，通過聲、光等全方位報(bào)警，引發(fā)工程特種車駕 駛者的注意力，避免因駕駛者在駕駛的時(shí)候，忽略led顯示屏210報(bào)警的問題。報(bào)警器215 和報(bào)警器輸出電路213分別與電源模塊201電連接。
[0035] 本實(shí)用新型的工程特種車智能儀表的運(yùn)行步驟如下：
[0036] 第一種功能、車速、里程及檔位等信號的數(shù)字顯示：
[0037] 通過九路開關(guān)207及時(shí)獲取車輛在行駛過程中的性能參數(shù)信號（數(shù)字信號），而通 過脈沖檢出電路206及時(shí)獲取車輛的即時(shí)行駛速度（通過傳感器獲取脈沖信號），并將以上 所獲得的信號（數(shù)字信號可以直接發(fā)送，脈沖信號則需要先整形并轉(zhuǎn)換后發(fā)送）發(fā)送到中 央處理器20;而這些數(shù)據(jù)（信號）在中央處理器20內(nèi)，通過中央處理器20進(jìn)行以存儲數(shù) 據(jù)的比對和現(xiàn)有數(shù)據(jù)的計(jì)算后，就可以獲得此時(shí)的里程數(shù)等信號；再將所有的信號通過儀 表盤上的led顯示屏210進(jìn)行顯示（通過九路開關(guān)207獲得的檔位信號、通過脈沖檢出電 路206獲得的數(shù)字信號以及通過中央處理器20計(jì)算得到的里程信號）。
[0038] 弟_種功能、空擋啟動(dòng)功能：
[0039] 中央處理器20根據(jù)九路開關(guān)207輸入的數(shù)據(jù)（信號）判斷車輛當(dāng)前處于空擋且 發(fā)動(dòng)機(jī)未啟動(dòng)的狀態(tài)，中央處理器20再通過驅(qū)動(dòng)輸出電路214輸出高電平允許啟動(dòng)信號， 使車輛發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。
[0040] 第三種功能、自動(dòng)換檔功能：
[0041] 在中央處理器20內(nèi)設(shè)置汽車的駕駛檔位數(shù)據(jù)，一旦車輛的實(shí)時(shí)速度達(dá)到了該檔 位速度的升檔上限速度時(shí)，則由中央處理器20控制輸出換擋電平，驅(qū)動(dòng)車輛的高速閥工 作；而一旦車輛的實(shí)時(shí)速度達(dá)到了該檔位速度的降檔下限速度時(shí)，則由中央處理器20控制 輸出換擋電平，驅(qū)動(dòng)車輛降檔。
[0042] 第四種功能、超速報(bào)警功能：
[0043] 在中央處理器20內(nèi)設(shè)置安全駕駛速度，一旦車輛的實(shí)時(shí)速度達(dá)到了安全駕駛速 度的最高值，則由中央處理器20產(chǎn)生報(bào)警信號，提示相應(yīng)的報(bào)警設(shè)備進(jìn)行報(bào)警信號的輸 出。報(bào)警信號的輸出包括報(bào)警器215的鳴叫報(bào)警和led顯示屏210的閃爍報(bào)警，從聽覺和 視覺兩方面報(bào)警，確保駕駛者能夠及時(shí)的接收到報(bào)警信號。
[0044] 第五種功能、安全感知功能：
[0045] 在中央處理器20內(nèi)設(shè)定危險(xiǎn)或不完全駕駛標(biāo)準(zhǔn)，中央處理器20通過九路開關(guān)207 讀取車輛的最新狀態(tài)，而根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)判斷車輛是否處于危險(xiǎn)或不完全駕駛標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，如 果當(dāng)前的駕駛狀態(tài)為危險(xiǎn)或不完全駕駛，如將座椅的安全帶斷開和未手動(dòng)制動(dòng)的情況下， 就斷定處于危險(xiǎn)或不完全駕駛標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，此時(shí)，由中央處理器20輸出報(bào)警信號，完成安全感 知功能。
[0046] 第六種功能、數(shù)據(jù)存儲功能：
[0047] 數(shù)據(jù)的存儲主要包括行駛速度，以及總里程數(shù)等方面；行駛速度，以及總里程數(shù)等 數(shù)據(jù)均由中央處理器20進(jìn)行分配存儲。
[0048] 第七種功能、外接設(shè)備擴(kuò)展功能：
[0049] 通過RS232接口212接入相應(yīng)的設(shè)備，就可以進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備擴(kuò)展，擴(kuò)展設(shè)備的信 號傳輸?shù)街醒胩幚砥?0,再由中央處理器20進(jìn)行相應(yīng)的反應(yīng)。
[0050] 第八種功能、系統(tǒng)安全功能：
[0051] 通過看門狗進(jìn)行系統(tǒng)的強(qiáng)制重啟，確保系統(tǒng)的運(yùn)行安全。
[0052] 以上所述的步驟中數(shù)據(jù)存儲方法如下：
[0053] 本實(shí)施例中，選用X5045看門狗芯片（X5045為復(fù)合功能芯片，一方面有看門狗功 能，另外一方面也具有數(shù)據(jù)存儲功能）的512x8位的E2PROM作為中央處理器20的數(shù)據(jù)存 儲器；為了確保數(shù)據(jù)存儲的安全，將數(shù)據(jù)的保存地址分主存儲區(qū)、備用存儲區(qū)I以及備用存 儲區(qū)II;中央處理器20每次接收到十公里里程數(shù)進(jìn)位時(shí)，自動(dòng)將里程數(shù)據(jù)存入備用存儲區(qū) I以及備用存儲區(qū)II;若中央處理器20檢測到主存儲區(qū)損壞，則中央處理器20自動(dòng)判定備 用存儲區(qū)I為新的主存儲區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲，并在每次接收到十公里里程數(shù)進(jìn)位時(shí)，自動(dòng) 將里程數(shù)據(jù)存入備用存儲區(qū)II;確保最大數(shù)據(jù)的丟失不會大于十公里。
[0054] 本實(shí)用新型通過對存入的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取校驗(yàn)、盡可能減少存放數(shù)據(jù)的次數(shù)以及重 復(fù)保存數(shù)據(jù)三方面來提升系統(tǒng)存儲的安全與效率：
[0055] 存入的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取校驗(yàn)：首先，中央處理器20將數(shù)據(jù)存入主存儲區(qū)；其次，中央 處理器20對存入主存儲區(qū)的數(shù)據(jù)馬上進(jìn)行讀取比對；讀取比對結(jié)果不一致，重復(fù)第一步將 數(shù)據(jù)存入主存儲區(qū)；最后，讀取比對結(jié)果不一致次數(shù)達(dá)到十次（十次為設(shè)定的中央處理器 20閾值），中央處理器20自動(dòng)判定主存儲區(qū)已損壞，地址指針自動(dòng)重新選擇備用存儲區(qū)進(jìn) 行數(shù)據(jù)保存。
[0056] 盡可能減少存放數(shù)據(jù)：對于個(gè)位里程及不足1公里的脈沖數(shù)和相關(guān)的故障數(shù)據(jù)等 信號，只在掉電時(shí)才進(jìn)行保存，機(jī)器參數(shù)做實(shí)時(shí)保存。
[0057] 重復(fù)保存數(shù)據(jù)：主存儲區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲分為三個(gè)地址位，即每次數(shù)據(jù)存儲分為三 個(gè)地址位，一旦數(shù)據(jù)斷電后重啟，則中央處理器20分別讀取三個(gè)地址位中的數(shù)據(jù)，并將讀 取的三個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行兩兩比對，取其中的兩組相同的數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)。
[0058] 數(shù)據(jù)對比的主要步驟如下：
[0059] 1.常規(guī)數(shù)據(jù)保存時(shí)（十位數(shù)及十位數(shù)以上的數(shù)據(jù)保存），保存后馬上再讀取剛剛 保存的數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)是否正確；
[0060] 2.掉電時(shí)數(shù)據(jù)保存（個(gè)位數(shù)及個(gè)位數(shù)以下的數(shù)據(jù)保存），當(dāng)系統(tǒng)判斷掉電時(shí)，將個(gè) 位以下數(shù)據(jù)迅速分3次（通過斷電延時(shí)裝置實(shí)現(xiàn)最后部分的數(shù)據(jù)存儲）保存在不同的地方 (三個(gè)地址位中），開機(jī)上電時(shí)，系統(tǒng)會讀取掉電時(shí)保存的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行兩兩比較，找出兩個(gè) 以上相同的數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)，以防止因存儲器失效而造成的數(shù)據(jù)丟失。
[0061] 以上所述的步驟四中看門狗設(shè)置方法如下：
[0062] 本實(shí)施例中的中央處理器20選用ATMEL公司的AT89S52,該芯片是一種低功耗、高 性能的CMOS8位微控制器，具有8K系統(tǒng)可編程FLASH存儲器。盡管89S52中央處理器自 帶有看門狗功能，但由于是利用內(nèi)部晶振來記數(shù)的看門狗，其喂狗周期短，在16383個(gè)機(jī)器 周期內(nèi)必須有一個(gè)喂狗信號，占用中央處理器資源多；而且一旦晶振電路受到干擾被迫停 振，其看門狗功能也一并失去。所以在本實(shí)施例中，中央處理器20上還連接有看門狗204 ; 所述看門狗204與電源模塊201電連接?？撮T狗204選用X5045看門狗芯片，其喂狗周期 最長可達(dá)1. 4秒，并集E2PR0M與上電復(fù)位功能于芯片內(nèi)。
[0063] X5045看門狗芯片的運(yùn)用如下所述：
[0064] 在開機(jī)初始化時(shí)，中央處理器20將看門狗204的復(fù)位時(shí)間設(shè)為1. 4秒；正常運(yùn)行 時(shí)，中央處理器20約0. 5秒自動(dòng)發(fā)一個(gè)喂狗信號；若中央處理器20內(nèi)程序死機(jī)，看門狗204 在1. 4秒后自動(dòng)發(fā)送復(fù)位信號給中央處理器20,強(qiáng)制復(fù)位。
[0065] 以上所述步驟四中的車速及里程數(shù)的計(jì)算如下：
[0066] ①得出測速齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)的車子行走距離1 ;
[0067] ②根據(jù)車子行走距離1得出車輛速度為1.OKm/H時(shí)，獲得10個(gè)速度脈沖的時(shí)間定 值k;
[0068] ③根據(jù)車子行走距離1得出每公里的測速齒輪脈沖數(shù)K值；
[0069] ④根據(jù)中央處理器20的內(nèi)部中斷時(shí)鐘頻率得出k時(shí)間段內(nèi)的中斷次數(shù)k'值；
[0070] ⑤將k時(shí)間段內(nèi)的中斷次數(shù)k'值預(yù)存入中央處理器20的存儲器；
[0071] ⑥每次儀表上電后，中央處理器20自動(dòng)調(diào)用該值；中央處理器20只統(tǒng)計(jì)在此內(nèi)部 時(shí)間段內(nèi)所讀取的外部速度脈沖數(shù)，再經(jīng)過16進(jìn)制轉(zhuǎn)10進(jìn)制，即為車輛當(dāng)前的速度；
[0072] ⑦對中央處理器20收到的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并與K值進(jìn)行比較，每計(jì)滿一個(gè)K值 即為1公里，以此累加入公里數(shù)寄存器中。
[0073] 由于在現(xiàn)有技術(shù)中，用于車輛速度檢測的傳感器有磁電式、電渦流式和霍爾元件 式。由于磁電式傳感器工作可靠，線路簡單，只有兩線，無正負(fù)極，幾乎不受溫度、灰塵等環(huán) 境因素的影響，所以得到廣泛應(yīng)用。磁電式傳感器的工作原理遵循電磁感應(yīng)原理，根據(jù)電磁 感應(yīng)定律，當(dāng)N匝線圈在均恒磁場內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)穿過線圈的磁通為巾，則線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng) 勢e與磁通變化率d<i)/dt的關(guān)系如公式（1)。

【權(quán)利要求】
1. 工程用特種車輛智能儀表，包括電源模塊、中央處理器和顯示裝置，所述中央處理器 和顯示裝置之間信號連接；其特征是：所述中央處理器還連接有車輛開關(guān)信號輸入電路、 傳感器信號輸入電路、信號輸入端口、聲音報(bào)警器W及中央處理器強(qiáng)制復(fù)位裝置； 所述傳感器信號輸入電路為脈沖檢出電路；所述信號輸入端口為RS232接口；所述聲 音報(bào)警器為蜂鳴器；所述中央處理器強(qiáng)制復(fù)位裝置為看口狗； 相對于車輛開關(guān)信號輸入電路和脈沖檢出電路，所述中央處理器還連接有驅(qū)動(dòng)信號輸 出電路；所述車輛開關(guān)信號輸入電路、脈沖檢出電路和驅(qū)動(dòng)信號輸出電路與中央處理器之 間均設(shè)置有光禪隔離電路； 所述中央處理器、車輛開關(guān)信號輸入電路、傳感器信號輸入電路、驅(qū)動(dòng)信號輸出電路、RS232接口、蜂鳴器W及看口狗均與電源模塊電連接； 所述電源模塊與中央處理器之間依次通過抗干擾電源電路和電壓監(jiān)控電路相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程用特種車輛智能儀表，其特征是；所述電源模塊、中央處 理器、顯示裝置、車輛開關(guān)信號輸入電路、脈沖檢出電路、驅(qū)動(dòng)信號輸出電路、RS232接口、看 口狗W及蜂鳴器均設(shè)置在保護(hù)殼內(nèi)； 所述保護(hù)殼內(nèi)從上到下依次設(shè)置有面板玻璃、上PCB板和下PCB板； 所述上PCB板上設(shè)置中央處理器、顯示裝置和蜂鳴器； 所述下PCB板上設(shè)置抗干擾電源電路、電壓監(jiān)控電路、脈沖檢出電路、車輛開關(guān)信號輸 入電路W及驅(qū)動(dòng)信號輸出電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工程用特種車輛智能儀表，其特征是；所述顯示裝置通過面 板幾何圖形與著色分隔成檔位顯示區(qū)、速度顯示區(qū)W及里程數(shù)顯示區(qū)，并設(shè)有報(bào)警指示燈。
【文檔編號】B60Q5/00GK204222658SQ201420377935
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】陳超力, 樓東旭, 趙曉偉, 沈德康, 姚雨欣 申請人:杭州杭叉電器有限公司