在汽車儀表盤中，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表和車速表是兩個非常重要的量表【1】，轉(zhuǎn)速表采集發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器脈沖，指示當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，反映發(fā)動機(jī)的工作狀況，車速表采集車速傳感器脈沖，指示當(dāng)前車速及其變化。目前車輛改裝日漸普遍，發(fā)動機(jī)、變速箱及輪胎改裝都會造成發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表和車速表的指示錯誤，發(fā)動機(jī)改裝前后的轉(zhuǎn)速脈沖數(shù)不一致會造成轉(zhuǎn)速表顯示錯誤，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障時無法及時發(fā)現(xiàn)。變速箱或輪胎改裝前后的車速傳感器脈沖數(shù)或輪胎直徑不一致會造成車速表顯示錯誤，由于無法正確反映當(dāng)前車速，便很難達(dá)到經(jīng)濟(jì)時速，同時當(dāng)存在超速現(xiàn)象時也無法及時發(fā)現(xiàn)【2】。本文通過對汽車儀表轉(zhuǎn)速表及車速表原理的分析，設(shè)計實現(xiàn)了一款通用的儀表信號轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)改裝前后的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和車速脈沖的頻率轉(zhuǎn)換，使得原車儀表繼續(xù)準(zhǔn)確實時地顯示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和車速信息。
1 總體方案設(shè)計
為了實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換器的通用性，首先需要根據(jù)原車配置和改裝配置進(jìn)行參數(shù)下載以實現(xiàn)適配，適配后信號轉(zhuǎn)換器根據(jù)配置參數(shù)的變化實現(xiàn)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和車速信號的頻率轉(zhuǎn)換。
信號轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)脈沖采集、脈沖輸出、參數(shù)下載、參數(shù)存儲、參數(shù)故障提示等功能，下載參數(shù)時，通過自定義的協(xié)議和PC軟件，以串口通信的方式下載改裝前后的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器脈沖數(shù)、車速傳感器脈沖數(shù)及輪胎直徑，轉(zhuǎn)換器將參數(shù)配置存儲在非易失性存儲器中。在具體應(yīng)用時，轉(zhuǎn)換器根據(jù)改裝發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器脈沖數(shù)調(diào)整轉(zhuǎn)速脈沖采集電路的濾波頻率，根據(jù)改裝車速脈沖傳感器脈沖數(shù)和輪胎直徑調(diào)整車速脈沖采集電路的濾波頻率，然后采集并計算發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速值和車速值，根據(jù)轉(zhuǎn)速值和原車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器脈沖數(shù)計算并輸出與原車儀表匹配的轉(zhuǎn)速脈沖，根據(jù)車速值、原車車速傳感器脈沖數(shù)和輪胎直徑計算并輸出與原車儀表匹配的車速脈沖【3】。
2 硬件設(shè)計
2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
信號轉(zhuǎn)換器包括脈沖輸入接口、脈沖輸出接口和參數(shù)配置接口，其硬件電路主要包括四個部分：可調(diào)整濾波頻率的脈沖采集電路、脈沖輸出電路、RS232串口通信電路、LED指示電路，RS232串口通信實現(xiàn)參數(shù)配置，LED指示轉(zhuǎn)換器是否已經(jīng)下載參數(shù)，轉(zhuǎn)換器硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 儀表信號轉(zhuǎn)換器硬件結(jié)構(gòu)圖
2.2 脈沖采集
在脈沖采集電路的設(shè)計中，首先通過整形電路將轉(zhuǎn)速/車速傳感器信號轉(zhuǎn)換為TTL電平，然后經(jīng)過RC低通濾波電路去除脈沖上的毛刺，引入MCU的輸入捕捉引腳。在低通濾波電路中采用固定電容和阻值可調(diào)的數(shù)字電位計，當(dāng)傳感器脈沖數(shù)變化時，通過數(shù)字電位計調(diào)整低通截止頻率實現(xiàn)低通濾波閾值可編程的自適應(yīng)的脈沖采集【4】，保證轉(zhuǎn)換器的通用性。其電路如圖2所示。
圖2 脈沖采集電路
