隨著科技進(jìn)步，摩托車顯示儀表由指針式向數(shù)字式發(fā)展。數(shù)字顯示儀表是采用的微處理器測控和傳感器測量技術(shù)，通過控制數(shù)字顯示器發(fā)光二極管和發(fā)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。

與普通指針式儀表相比，數(shù)字儀表具有檢測準(zhǔn)確、故障率低、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。筆者研制的數(shù)字顯示儀表，是通過儀表盤中間5位數(shù)字來顯示摩托車的車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、總里程和單程里程，其指示燈亮度可以調(diào)節(jié)（白天亮度較高，晚上亮度較低），通過按功能鍵設(shè)置，可以選擇4種功能：速度計(jì)（中間的3個(gè)顯示屏，5km/h）、轉(zhuǎn)速計(jì)（5個(gè)顯示屏，100r/min）、里程計(jì)（5個(gè)顯示屏，1km）、單程里程計(jì)（5個(gè)顯示屏，是以十進(jìn)制，100m）；儀表盤上部23個(gè)發(fā)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(bào)警、電壓報(bào)警、空檔顯示、左右轉(zhuǎn)向顯示等功能。

一、電子數(shù)顯儀表的工作原理

1、速度檢測

將霍爾器件與摩托車前輪相，行駛時(shí)通過轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生變化磁場，從而產(chǎn)生脈沖信號來測量速度。如已知：車輪周長s（m）、車輪轉(zhuǎn)1周帶動(dòng)霍爾器所轉(zhuǎn)圈數(shù)n（r/min）、霍爾器轉(zhuǎn)1圈發(fā)出的脈沖數(shù)B1、霍爾器每秒鐘發(fā)出的脈沖數(shù)B2，便可求得摩托車的速度v(km/h)。

由公式：B2＝（1000/60×60）×（nvB1/S）

推導(dǎo)出：v＝（36s/10nB1）B2

設(shè)a=36s/10nB1，單位為“s”，速度公式可簡化為：v＝aB2，即a秒內(nèi)霍爾器件發(fā)出的脈沖數(shù)為摩托車時(shí)速。

2、里程數(shù)檢測

已知條件同上，可求出摩托車每行駛500m時(shí)霍爾器件發(fā)出的脈沖數(shù)B3，B3＝500nB1/s

3、油量檢測

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(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將油量傳感器電阻按大小分為7等份，相應(yīng)的油量顯示條段亦有7格。

該數(shù)字儀表由單片機(jī)控制，使用霍爾器件完成速度的檢測，霍爾器件每轉(zhuǎn)動(dòng)1圈發(fā)出2個(gè)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(fā)生變化；電源模塊分別提供單片機(jī)、存儲器、譯碼驅(qū)動(dòng)器電源，光控電路、油量顯示和報(bào)警電路電源。摩托車由于受點(diǎn)火器和起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的影響，常常會出現(xiàn)峰值達(dá)350V以上，脈寬＜0.1mm的連續(xù)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(xù)高頻干擾等技術(shù)，使電路能抗擊摩托車上的各種干擾，確保整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。主控單元負(fù)責(zé)信號處理、算法、顯示控制及效果處理和里程數(shù)斷電保存等功能，最終實(shí)現(xiàn)摩托車車速、累計(jì)里程、油量、高度自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能。

二、電子數(shù)顯儀表的硬件設(shè)計(jì)

圖3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(jī)對車速傳感信號進(jìn)行采樣，將計(jì)算得到的車速及里程值送到譯碼驅(qū)動(dòng)電路，并將里程值存入E2PROM 24L01B內(nèi)，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(zhuǎn)速、里程、單程里程顯示功能。為了保證單片機(jī)瞬間斷電后能可靠復(fù)位，特增加了CPU監(jiān)控電路。

分油量顯示及報(bào)警電路框圖，由8位模擬比較器組成，驅(qū)動(dòng)7位LED油量指示燈和油量報(bào)警指示燈，電壓報(bào)警燈由1位模擬比較器驅(qū)動(dòng)。

三、電子數(shù)顯儀表的軟件設(shè)計(jì)

軟件采用匯編語言編寫，包括主程序、數(shù)據(jù)讀出/寫入子程序、顯示子程序、清零處理子程序、車速計(jì)算子程序、定時(shí)器中斷處理程序等。主程序流程框圖如圖5所示。

軟件設(shè)計(jì)中最重要的就是保證數(shù)據(jù)存儲的可靠性，通過大量的實(shí)驗(yàn)表明，單次存儲數(shù)據(jù)錯(cuò)誤絕大多數(shù)是存儲期間電源不穩(wěn)定造成的，為此軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用將數(shù)據(jù)進(jìn)行多次保存，讀出時(shí)進(jìn)行兩兩比較，從中找出正確值來處理，這樣即使有1次數(shù)據(jù)存儲錯(cuò)誤，在CPU監(jiān)控芯片的作用下，單片機(jī)重新復(fù)位運(yùn)行時(shí)，總能讀出正確數(shù)據(jù)，多次存儲數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的幾率很小。另外，在程序關(guān)鍵處增加空操作指令，如在程序空白區(qū)增加復(fù)位指令等，保證單片機(jī)運(yùn)行的可靠性。

車速程序是將16位被乘數(shù)存入R6R7中，乘數(shù)存入R5中，先將乘數(shù)R5與被乘數(shù)低位相乘，乘積的低位存入R7中，高位存入R2中；再將乘數(shù)R5與被乘數(shù)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。

為了提高各環(huán)節(jié)的可靠性，使儀表在各種干擾和振動(dòng)環(huán)境下都能可靠地顯示各種數(shù)據(jù)，在電源電路散熱、抗振、抗電磁輻射干擾等方面作了相應(yīng)處理，經(jīng)過幾個(gè)月的實(shí)車行駛試驗(yàn)，儀表功能一切正常，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。綜上所述，該儀表是一種值得深入研究和推廣應(yīng)用的技術(shù)