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行業資訊
摩托車電子數顯儀表設計介紹
隨著科技進步，摩托車顯示儀表由指針式向數字式發展。數字顯示儀表是采用的微處理器測控和傳感器測量技術，通過控制數字顯示器發光二極管和發光組合來顯示車速、里程、用條段表示油量多少，并輔助顯示速度大小。
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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、總里程和單程里程，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）、里程計（5個顯示屏，1km）、單程里程計（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。
一、電子數顯儀表的工作原理
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1、速度檢測
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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）。
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由公式：B2＝（1000/60×60）×（nvB1/S）
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推導出：v＝（36s/10nB1）B2
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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。
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2、里程數檢測
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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
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3、油量檢測
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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。
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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。摩托車由于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的連續干擾脈沖，為保證電源的可靠性，電路采用了吸收高壓窄脈沖干擾、吸收持續高頻干擾等技術，使電路能抗擊摩托車上的各種干擾，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里程數斷電保存等功能，最終實現摩托車車速、累計里程、油量、高度自動調節等功能。
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二、電子數顯儀表的硬件設計
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為主控車速及里程的采樣、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里程值送到譯碼驅動電路，并將里程值存入E2PROM 24L01B內，車速顯示每秒更新1次，里程顯示每0.1km更新1次。功能鍵電路用于選擇速度、轉速、里程、單程里程顯示功能。為了保證單片機瞬間斷電后能可靠復位，特增加了CPU監控電路。
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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。
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三、電子數顯儀表的軟件設計
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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。
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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。
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為了提高各環節的可靠性，使儀表在各種干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、抗電磁輻射干擾等方面作了相應處理，經過幾個月的實車行駛試驗，儀表功能一切正常，達到了預期的設計目的。綜上所述，該儀表是一種值得深入研究和推廣應用的技術。
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