Цифровий спідометр, годинник і термометр для автомобіля

  • Час 30-06-2015, 15:28
  • Автор admin
  • Коментарів 0 Комент.
  • Силка url

Пропоноване пристрій призначений для вимірювання швидкості, пройденого шляху, температур зовні і всередині автомобіля, а також температури охолоджуючої рідини і напруги акумуляторної батареї. Схема зібрана на широко поширених елементів і містить мінімум деталей. Основою пристрою є недорогий мікроконтролер АТ89С2051 [1] ф. Atmel, HEX - файл прошивки наведено.

Цифровий спідометр, годинник і термометр для автомобіля

Результати вимірювань доступні на шестиразрядном світлодіодному індикаторі. За замовчуванням при русі автомобіля відображається швидкість, а в період зупинки або стоянки - час. Інші вимірювані величини вибираються за допомогою п'яти кнопок за алгоритмом, описаним далі.

Короткочасне натискання K1 включає фіксацію вибраного параметра на індикаторі, що підтверджується точкою в молодшому розряді. Повторне натискання виключає фіксацію і через 5 сек. відновлюється початковий режим.

Вимірювані значення виводяться на дисплей по кільцю в наступному порядку: Time (час), Count (лічильник шляху), tout (зовнішня температура), tin (температура всередині), EnGinE (температура двигуна), UbАtt (напруга). При натисканні K2 перегляд відбувається за повного кільцю, K3 починає і закінчує огляд з зовнішньої температури, а K4 - з температури двигуна, що дозволяє обійтися мінімальною кількістю натискань. Швидко перейти в початковий режим (швидкість або час, можна натиснувши кнопку K5.

Перехід від одного параметра до іншого супроводжується короткочасним появою назви величини і наступною індикацією її значення.

Щоб обнулити лічильник шляху необхідно зафіксувати його перегляд, і натиснути K4.

Інформація на індикаторі оновлюється кожні півсекунди, при цьому швидкість виводиться усередненої за останню секунду. Вимір температур і напруги супроводжується «миготінням» індикатора, що обумовлено алгоритмом роботи АЦП.

Схема блоку процесора і АЦП представлена на рис 1. АЦП побудовано за спрощеним принципом, але дає цілком прийнятний результат перетворення. Його робота заснована на порівнянні внутрішнім компаратором МК вимірюваного напруги і лінійно змінюється напруги, що утворюється на конденсаторі С9, заряжаемом через джерело стабільного струму на елементах R4, R5, R6, R7, VD7, VT2. Цикл вимірювання починається з розрядки конденсатора через порт контролера і закінчується в момент збігу напруг на входах AIN0 і AIN1. Тривалість циклу вимірювання є прямо пропорційною величиною вимірюваного напруги. Транзистор VT1 служить джерелом струму для датчиків температури. Мультиплексор DD1 комутує аналогові сигнали на вхід компаратора мікроконтролера, а також стабільний струм на датчики температури. Діоди VD1 - VD6 захищають входи схеми від випадкових перевищень напруги. Конденсатори С5 - С8 згладжують пульсації джерела живлення VCC, при цьому С5, С6 і С7 розташовуються в безпосередній близькості до цифрових мікросхем. Для зберігання констант калібрування є мікросхема енергонезалежної пам'яті DD3 (АТ24С02 - АТ24С08). Об'єм пам'яті цієї мікросхеми більше необхідного, але дає можливість блокової запису (вітчизняний аналог РР1 чомусь такої можливості не дає). Алгоритм роботи пристрою дозволяє використовувати замість АТ24С02 мікросхема годин реального часу DS1307 у типовій схемі включення [3]. Програма автоматично визначає тип встановленої мікросхеми і вибирає відповідний алгоритм роботи годин. Використання DS1307 значно покращує перебіг годин і дозволяє відключати пристрій від бортової мережі, але вимагає застосування елементу живлення, при виході якого з ладу (наприклад, при низьких температурах) втрачаються всі дані калібрувань.

Дисплей пристрою зібраний на семисегментних світлодіодних індикаторах з малим енергоспоживанням, що дозволило підключити мікросхему типу 74HC299 безпосередньо до загальних катодів без підсилювачів (рис.4). Нумерація катодів на схемі (CAT1...CAT6) від молодшого до старшого розряду, анодам присвоєні символи в загальноприйнятому порядку. Клавіатура має п'ять кнопок і конструктивно об'єднана в блок з індикаторами. Використання регістрів зсуву і динамічної індикації дозволило скоротити кількість елементів і провідників між блоками.

Схема індикації збиралася навісним монтажем безпосередньо на висновках склеєних між собою індикаторів, а інша частина на макетній платі. Застосовувалися індикатори з маркуванням TOT5361PAMY, але можна використовувати інші з малим струмом споживання і загальним катодом. Якщо передбачається використовувати індикатори з великим споживаним струмом (більшого розміру) слід доопрацювати блок у відповідності з логікою його роботи.

Резистори джерел струму і конденсатор С9 повинні мати температурні коефіцієнти близькі до нуля.

При використанні DS1307 між 1 і 2 висновками включається часовий кварц (32768Гц), до 3 висновку підключається плюс елемент живлення 3В (наприклад, CR2032), 7 висновок залишається вільним, решта висновки за схемою.

Як параметричних датчиків температури використовуються за два з'єднаних послідовно кремнієвих діода (рис 3). Датчики підключаються до схеми екранованими проводами мінімальної довжини. У схемі використані діоди типу КД522.

Цифровий спідометр, годинник і термометр для автомобіля

Підключення датчика швидкості залежить від автомобіля. Сучасні автомобілі, як правило, обладнані електронним датчиком швидкості і можуть бути підключені до пристрою через нескладну схему, представлену на рис 2. Якщо автомобіль має механічний привід спідометра потрібно використовувати перетворювач, наприклад такий, як у автомобілях таксі.

Для живлення схеми необхідний стабілізований джерело напругою Vcc=5В. На схемі він не наводиться, оскільки в даний час існує велика кількість інтегральних стабілізаторів (наприклад 7805).

Коректна робота пристрою неможлива без його налаштування (калібрування). Увійти в режим калібрування можна утримуючи кнопку K1 більше 30 секунд, поки на індикаторі короткочасно не з'явиться напис "SPEEd", а потім "SP0000".

При калібруванні кнопки виконують наступні функції: K1 (утримувати більш 5 сек) - збереження констант калібрування для обраного каналу; K2 - точка нуля; K3 - точка ста); K4 - зміна каналу калібрування (SPEEd tin, tout, EnGinE, Ubatt); K5 - вихід з режиму калібрування.

Для калібрування спідометра і лічильника відстані необхідно вибрати канал «SPEEd», записати точку нуля (K2), проїхати рівно один кілометр, записати точку ста (K3), записати константи K1). При русі дисплей має наступний вигляд "SPХХХХ", де ХХХХ - шіснадцяткове кількість імпульсів, що надійшли від датчика швидкості.

При калібруванні термометрів датчики температури поміщаються в танучий лід (0°С), запам'ятовується точка нуля, потім сенсор поміщається в окріп (100°С), запам'ятовується точка ста і, нарешті, натиснувши і утримуючи K1 запам'ятовуємо константи в мікросхемі пам'яті. Калібрування вольтметра здійснюється в точці 0V (точка нуля), і в точці 10V (точка ста). Точки нуля і ста повинні бути стабільні (за показаннями на дисплеї) і збережені в пам'яті для всіх каналів. При успішній запису константи видається напис «SAVE», а за помилку «Error», в цьому випадку потрібно повторити спробу, а при невдачі замінити мікросхему пам'яті.

Змінити час можна утримуючи кнопку K1 більш 5 сек, поки показання часу не почнуть «блимати». Кнопками K2 і K3 змінити показання годин і хвилин відповідно. Потім натиснути K5, на дисплеї з'явиться напис "SAVE" при успішному збереженні або Error у іншому випадку.

Цифровий спідометр, годинник і термометр для автомобіля

Застосовувати пристрій можна не тільки в автомобілі, але, наприклад, і в побуті, як годинник - термометр.

Пристрій кілька місяців експлуатується на автомобілі, і за цей час не було жодного суттєвого збою, незважаючи на всі спрощення.

Джерела інформації:

  1. www.atmel.com. AT89C2051. 8-Bit Microcontroller with 2 Kbites Flash. - Atmel.

  2. www.maxim-ic.com. DS1307. 64 x 8 Serial Real-Time Clock. - Dallas Semiconductor.

Автор: Клочко Андрій Иренокович, Пошта: andron74 {собака} mail.ru

Список радіоелементів

Позначення Тип Номінал Кількість DD1 DD2 DD3 VT1, VT2 VD1-VD7 C1, C5-C7 C2, C9 C3, C4 C8 C10 R1 R2, R6, R8, R9 R3 R4 R5 R7 ZQ1 VDT DD1, DD2 RN1 К1-К5 LED
Блок процесора і АЦП
Мультиплексор4052/FP1
МК AVR 8-бітAT89C20511
МікросхемаAT24C021
Біполярний транзисторКТ3107А2
Діод7
Конденсатор0.1 мкФ4
Конденсатор1 мкФ2
Конденсатор30 пФ2
Електролітичний конденсатор1000 мкФ1
Електролітичний конденсатор10 мкФ1
Резистор100 кОм1
Резистор10 кОм4
Резистор47 кОм1
Резистор2 кОм1
Резистор22 кОм1
Резистор100 Ом1
Кварц12 МГц1
Підключення до електронного датчика швидкості
Біполярний транзисторКТ31021
Резистор100 кОм1
Резистор10 кОм1
Датчик температури
Діод2
Блок індикації та клавіатури
Сдвиговый регістрCD74HC2992
Резисторно збірка300 Ом1
КнопкаБез фіксації5
LED індикатор1
Tags

Коментарі до новини