基于STC15F2K60S2的電動(dòng)汽車顯示面板設(shè)計(jì)

韓學(xué)堯

摘 要：本文主要介紹以STC15F2K60S2單片機(jī)為控制芯片，輔以整形電路、電源管理芯片、數(shù)碼管、LED等元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車電量檢測(cè)和顯示、車速檢測(cè)和顯示、行駛里程、轉(zhuǎn)向、前進(jìn)、倒車等狀態(tài)顯示的設(shè)計(jì)。本文詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、工作原理、操作說明和特點(diǎn)等問題。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能全面、調(diào)整后可兼容市面上所有采用60-120V電池供電的車型，不僅具有廣闊的市場(chǎng)前景，而且具有巨大的社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車 單片機(jī) 顯示面板 車速

1 概述

隨著全球能源危機(jī)的不斷加深，石油資源的日趨枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇，各國政府及汽車企業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到節(jié)能和減排是未來汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向，發(fā)展電動(dòng)汽車將是解決這二個(gè)技術(shù)難點(diǎn)的最佳途徑。尤其是低速小型電動(dòng)汽車快速發(fā)展，由于其節(jié)能環(huán)保、小巧輕便、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，深受大眾的歡迎，特別是在城鄉(xiāng)結(jié)合處，電動(dòng)汽車已經(jīng)隨處可見，但是據(jù)市場(chǎng)估測(cè)未來10年內(nèi)仍然是小型電動(dòng)汽車的高速發(fā)展期。而任何電動(dòng)汽車都離不開顯示面板，本文介紹一種利用STC15F2K60S2單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能全面、界面友好、兼容性強(qiáng)、可靠性高的電動(dòng)車顯示面板。

2 顯示面板硬件電路設(shè)計(jì)

電動(dòng)汽車顯示面板硬件電路以STC15F2K60S2單片機(jī)為核心。控制原理圖如圖1所示，單片機(jī)輸出控制信號(hào)到圖2的顯示屏上，上方顯示屏實(shí)時(shí)顯示電動(dòng)汽車的行駛速度，下方顯示屏實(shí)時(shí)計(jì)算電動(dòng)車行駛的總路程。單片機(jī)通過脈沖記錄電動(dòng)汽車的運(yùn)行速度，具體方案如圖3所示，脈沖信號(hào)通過三極管的基極，從而使得三極管集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，單片機(jī)記錄一次，從而準(zhǔn)確記錄汽車的行駛速度，誤差極小，該記速方式可應(yīng)用于市面大多電動(dòng)汽車的車速記錄設(shè)備中。

電動(dòng)汽車顯示面板硬件電路具備電量檢測(cè)及顯示功能，只有對(duì)汽車電池的端電壓做到精確測(cè)量，才能夠判斷電池充放電的截止點(diǎn)，在本電路中，端電壓檢測(cè)電路通過兩個(gè)大電阻對(duì)電池進(jìn)行分壓，然后通過一個(gè)電壓跟隨電路和低頻濾波電路，把信號(hào)送到單片機(jī)，以對(duì)信號(hào)進(jìn)行AD采樣，工作電壓檢測(cè)電路如圖5所示。顯示面板硬件電路同時(shí)具備轉(zhuǎn)向燈、前置燈、尾燈等的實(shí)時(shí)顯示，并且顯示面板提供儀表照明功能，滿足夜間行駛要求，提高駕駛安全。

3顯示面板軟件電路設(shè)計(jì)

一個(gè)好的軟件設(shè)計(jì)在系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行中占有很大比重，提高軟件的質(zhì)量不僅使硬件系統(tǒng)充分發(fā)揮，節(jié)約開發(fā)成本，方便以后維護(hù)升級(jí)。

本文設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)了對(duì)電動(dòng)汽車電量檢測(cè)和顯示、車速檢測(cè)和顯示、行駛里程、轉(zhuǎn)向、前進(jìn)、倒車等狀態(tài)顯示，設(shè)計(jì)流程如圖4。

里程計(jì)數(shù)原理：設(shè)汽車行駛時(shí)間t時(shí)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)數(shù)為N，設(shè)輪胎外徑為D，則汽車行駛時(shí)間t時(shí)，行駛總里程S=D*N；速度v=D*N/t。在本程序中以INT1作為里程計(jì)數(shù)脈沖的輸入，定時(shí)器T0每1ms中斷1次，每中斷1次送1位顯示。

LED電量顯示：通過檢測(cè)電壓值，輸入到STC15F2K60S2單片機(jī)，通過控制P0口以及P4.1、P4.2、P4.4端口實(shí)現(xiàn)11個(gè)發(fā)光二極管對(duì)電量的實(shí)時(shí)顯示。

A/D轉(zhuǎn)換過程：將模擬信號(hào)，如：轉(zhuǎn)速里程等，通過A/D轉(zhuǎn)化采集數(shù)據(jù)。

4結(jié)論

本設(shè)計(jì)利用一塊芯片—STC15F2K60S2單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了車速檢測(cè)和顯示、電量檢測(cè)和顯示、行駛里程計(jì)數(shù)、存儲(chǔ)和顯示，車輛行駛狀態(tài)顯示等功能，結(jié)構(gòu)緊湊，功能全面，運(yùn)行穩(wěn)定。特別是在電量顯示和行駛里程的存貯方面做了優(yōu)化改進(jìn)。其中電量顯示方面，電量指示不會(huì)受到車輛加速的影響而顯示電量偏低，真實(shí)的反應(yīng)電池的實(shí)際電量；而里程方面采用優(yōu)化算法，除了精確計(jì)數(shù)，保證里程的準(zhǔn)確性之外，在存儲(chǔ)方面做了優(yōu)化處理，保證里程表實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前里程，但是僅僅在車輛行駛之后從FLASH中讀取里程值，車輛停車后將RAM中的里程值寫入FLASH，而不是頻繁讀寫FLASH，不但提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，而且大大延長(zhǎng)了FLASH的使用壽命。經(jīng)試車驗(yàn)證，各方面指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，性能良好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭輝. C語言程序設(shè)計(jì).中國傳媒大學(xué)出版社.

[2] 馮文旭.單片機(jī)原理及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社.