模拟信号采样自动校准的数字化汽车仪表制造技术

本发明专利技术涉及一种模拟信号采样自动校准的数字化汽车仪表，它包括模拟信号采样控制电路Ｉ、电源电路ＩＩ、开关报警电路ＩＩＩ、仪表驱动电路ＩＶ、数字及开关信号采样电路Ｖ、仪表控制芯片，所述的模拟信号采样控制电路Ｉ包括一个采样电子开关，所述的采样电子开关一路连接采样基准电压控制模块，一路连接采样电压模块，另一路连接仪表控制芯片的采样开关控制端口。本发明专利技术是针对数字化汽车仪表模拟传感器信号采样电路接地与仪表接地之间可能产生的电压差影响而采取控制措施的控制方法和电路，达到消除传感器线路中可能存在的电压影响的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数字化汽车仪表，具体的说是一种模拟信号采样自动校准的数字 化汽车仪表。
技术介绍
目前，汽车仪表的冷却水温度、燃油量、机油压力等传感器的信号输入基本上以模 拟信号输入为主，在数字化汽车仪表中对此类信号的处理主要是通过测量相应传感器电压 信号的大小实现对各模拟信号状态的参数变化采样，这类车载传感器信号一般是以电流信 号的形式体现在工作电路中，在汽车仪表的MCU前置处理电路中，先将其转化为电压信号， 并通过适当的方式控制其输入电压信号在0-5V范围内，然后经必要的滤波处理输入给汽 车仪表MCU的A/D转换输入端，利用内部的A/D转换在软件控制下完成测量及驱动显示。由于模拟信号传感器的采样电压信号受到各类干扰影响，会产生一定的变化，对 于线路中一些随机的干扰，通过适当的硬件处理可抵制掉，但由于线路中某些电器工作后 造成的仪表地与传感器地之间的压差，会影响模拟信号传感器采样电压的准确性，进而导 致仪表显示的信息与实际状态的信息产生差异，严重时会对驾乘人员提供错误的信息，导 致不必要的驾驶风险出现。本专利技术设计主要是针对以上可能产生的线路电压干扰影响，而采取的针对性设计 措施，即通过在模拟信号传感器采样电路中增加一个电子开关，并通过汽车仪表MCU端口 控制电子开关的导通与关断，以每IOOms作为一个采样周期，控制每个周期导通电子开关 10ms, 90ms关断，A/D采样在电子开关通断状态对每个模拟信号传感器采样两次，即电子开 关开启时，采样一次，测量得到模拟信号传感器的采样电压值，在电子开关开启前再测量一 次，测得可能出现的仪表地与传感器地之间的电压差。利用两次测量得到的值进行计算，得 到真实的模拟信号传感器的采样电压值，作为当前时刻模拟信号传感器的采样电压的输入 值，通过汽车仪表MCU的计算和处理，控制相应的模拟信号仪表显示。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是通过针对数字化汽车仪表模拟传感器信号采样电路接 地与仪表接地之间可能产生的电压差影响而采取控制措施的控制方法和电路，以达到消除 传感器线路中可能存在的电压影响的目的，从而提供一种模拟信号采样自动校准的数字化 汽车仪表。本专利技术的目的是这样实现的，该模拟信号采样自动校准的数字化汽车仪表包括模 拟信号采样控制电路I、电源电路II、开关报警电路III、仪表驱动电路I V、数字及开关信号 采样电路V、仪表控制芯片3。所述的模拟信号采样控制电路I包括采样基准电压控制模块、采样电压模块、带 有采样电压控制端口和采样电压输入端口的仪表控制芯片，其特征在于它还包括一个采 样电子开关，所述的采样电子开关一路连接采样基准电压控制模块，一路连接采样电压模块，另一路连接仪表控制芯片的采样开关控制端口。所述的汽车仪表模拟信号采样自动校准控制方法是在模拟信号传感器电压采样 控制电路中增加一个电子开关，采用电子开关控制模拟信号传感器采样电路的开启和关 断，在保证传感器电压采样功能的基础上，消除对可能存在于传感器电路的电压影响；其具体步骤如下①、由汽车仪表控制芯片的采样电压控制端口控制采样电压模块在采样周期内导 通10ms，关断90ms ；由仪表控制芯片控制在导通时采样电压控制端口采样一次，记录采样 电压到指定的存储单元，在关断时采样电压控制端口再采样一次，记录采样电压到指定的 存储单元；②、取上述①两次采样结果的电压差，作为实际采样的输入值，即两次采样结束 后，计算两次采样的电压差，并以此作为模拟信号传感器采样电压的输入值，由仪表控制芯 片按此采样电压值进行处理后，由软件程序控制驱动相应的仪表指示，这样处理后可以动 态地消除传感器地与仪表地之间产生的电压差对仪表采样精度的影响，从而保证了仪表指 示与实际测试值间的准确性。本专利技术由于采用上述结构的电路和方法具有以下优点和积极效果1、本专利技术的技术方案是针对目前车载仪表模拟信号传感器的使用环境，充分考虑 了不同的车载电器可能对传感器电路的影响，在目前普遍采用的电压采样处理电路中增加 电子开关控制电路。相对于目前模拟传感器信号的采样的一般方法(即每周期内采样一 次)，本专利技术的技术方案是设定采样周期为100ms，并通过仪表MCU控制在每个采样周期内， 模拟信号传感器电压采样电路打开10ms，关断90ms。在电路打开区间内测量一次模拟信号 采样电压的值，将测量结果存储于特定的存储区域；在电路关断区间内，再测量一次模拟信 号采样电压值，将结果存储于特定的存储区域。通过汽车仪表MCU控制，将两次采样的结果 进行数学计算，并将计算的结果作为模拟信号传感器的输入值，这样可以可靠地消除传感 器线路地与仪表地之间存在的电压差对显示结果准确性的影响。2、本专利技术采用电子开关控制模拟信号传感器电压采样电路的开启和关断，在保证 传感器电压采样功能的基础上，通过对可能存在于传感器电路的电压影响二次采样，可消 除传感器电路可能存在的电压干扰的影响，提高了传感器采样的精度，同时，通过开关的导 通和关断控制，也可大大降低模拟信号传感器电路消耗的能量，只需合理选择采样匹配电 阻R的值，就可适应不同的车载模拟信号传感器的准确采样控制，为驾乘人员提供准确及 时的动态车载信息显示。3、本专利技术方法即保证了采样信号的准确性，同时也可降低传感器电路的功耗，提 高了仪表产品对不同车载状态的适应程度，提高了仪表模拟信号指示的精度，该控制模型 有效解决了模拟信号传感器地与仪表地之间的电压差对仪表显示精度的影响。附图说明图1为模拟信号采样自动校准的数字化汽车仪表整体结构方框图。图2为本专利技术模拟信号采样控制电路逻辑方框图。图3为本专利技术模拟信号采样控制电路原理图。具体实施例方式由附图1所示，该模拟信号采样自动校准的数字化汽车仪表包括模拟信号采样控 制电路I、电源电路II、开关报警电路III、仪表驱动电路I V、数字及开关信号采样电路V、仪 表控制芯片3。由附图2中所示，该模拟信号采样控制电路I包括采样基准电压控制模块1、采 样电压模块2、带有采样开关控制端口 5和采样电压输入端口(A/D)6的仪表控制芯片 (MCU) 3、采样电子开关4，所述的采样电子开关4 一路连接采样基准电压控制模块1，一路连 接采样电压模块2，另一路连接仪表控制芯片(MCU) 3的采样开关控制端口 5。所述的采样电子开关4采用场效应管MOSFET-P ；在采样基准电压控制模块1上的 采样匹配电阻Rl针对不同的模拟信号传感器适当选择其值，可调整模拟信号传感器的采 样电压可靠地控制在0-5V之间。所述的数字化汽车仪表模拟信号采样自动校准控制方法是在模拟信号传感器采 样电路中增加一个电子开关，采用电子开关控制模拟信号传感器采样电路的开启和关断， 在保证传感器电压采样功能的基础上，消除存在于传感器电路的干扰电压影响。其具体步骤如下①、由汽车仪表控制芯片(MCU) 3的采样开关控制端口 5，控制场效应管M0STFET-P 在采样周期内导通10ms，关断90ms。由汽车仪表控制芯片(MCU) 3控制在导通时采样电压 输入端口(A/D) 6采样一次，记录采样电压到指定的存储单元，在关断时采样电压输入端口 (A/D)6再采样一次，记录采样电压到指定的存储单元；②、取上述①两次采样结果的电压差，作为实际采样的输入值，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟信号采样自动校准的数字化汽车仪表，它包括模拟信号采样控制电路Ⅰ、电源电路Ⅱ、开关报警电路Ⅲ、仪表驱动电路Ⅳ、数字及开关信号采样电路Ⅴ、仪表控制芯片（３），其特征在于：所述的模拟信号采样控制电路Ⅰ包括一个采样电子开关（４），所述的采样电子开关（４）一路连接采样基准电压控制模块（１），一路连接采样电压模块（２），另一路连接仪表控制芯片（３）的采样开关控制端口（５）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阮少范，宋连彬，邱淑贤，陈晓春，
申请(专利权)人：四平慧宇仪表电气有限公司，
类型：发明
国别省市：22