基于STC15F2K60S2的電動汽車顯示面板設計

韓學堯

摘 要：本文主要介紹以STC15F2K60S2單片機為控制芯片，輔以整形電路、電源管理芯片、數碼管、LED等元件，實現對電動汽車電量檢測和顯示、車速檢測和顯示、行駛里程、轉向、前進、倒車等狀態顯示的設計。本文詳細介紹了系統的設計方案、工作原理、操作說明和特點等問題。本設計結構簡單、功能全面、調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前景，而且具有巨大的社會效益。

關鍵詞：電動汽車 單片機 顯示面板 車速

1 概述

隨著全球能源危機的不斷加深，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普遍認識到節能和減排是未來汽車技術發展的主攻方向，發展電動汽車將是解決這二個技術難點的最佳途徑。尤其是低速小型電動汽車快速發展，由于其節能環保、小巧輕便、價格便宜等特點，深受大眾的歡迎，特別是在城鄉結合處，電動汽車已經隨處可見，但是據市場估測未來10年內仍然是小型電動汽車的高速發展期。而任何電動汽車都離不開顯示面板，本文介紹一種利用STC15F2K60S2單片機實現的功能全面、界面友好、兼容性強、可靠性高的電動車顯示面板。

2 顯示面板硬件電路設計

電動汽車顯示面板硬件電路以STC15F2K60S2單片機為核心。控制原理圖如圖1所示，單片機輸出控制信號到圖2的顯示屏上，上方顯示屏實時顯示電動汽車的行駛速度，下方顯示屏實時計算電動車行駛的總路程。單片機通過脈沖記錄電動汽車的運行速度，具體方案如圖3所示，脈沖信號通過三極管的基極，從而使得三極管集電極和發射極導通，單片機記錄一次，從而準確記錄汽車的行駛速度，誤差極小，該記速方式可應用于市面大多電動汽車的車速記錄設備中。

電動汽車顯示面板硬件電路具備電量檢測及顯示功能，只有對汽車電池的端電壓做到精確測量，才能夠判斷電池充放電的截止點，在本電路中，端電壓檢測電路通過兩個大電阻對電池進行分壓，然后通過一個電壓跟隨電路和低頻濾波電路，把信號送到單片機，以對信號進行AD采樣，工作電壓檢測電路如圖5所示。顯示面板硬件電路同時具備轉向燈、前置燈、尾燈等的實時顯示，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計

一個好的軟件設計在系統的平穩運行中占有很大比重，提高軟件的質量不僅使硬件系統充分發揮，節約開發成本，方便以后維護升級。

本文設計程序實現了對電動汽車電量檢測和顯示、車速檢測和顯示、行駛里程、轉向、前進、倒車等狀態顯示，設計流程如圖4。

里程計數原理：設汽車行駛時間t時驅動輪轉數為N，設輪胎外徑為D，則汽車行駛時間t時，行駛總里程S=D*N；速度v=D*N/t。在本程序中以INT1作為里程計數脈沖的輸入，定時器T0每1ms中斷1次，每中斷1次送1位顯示。

LED電量顯示：通過檢測電壓值，輸入到STC15F2K60S2單片機，通過控制P0口以及P4.1、P4.2、P4.4端口實現11個發光二極管對電量的實時顯示。

A/D轉換過程：將模擬信號，如：轉速里程等，通過A/D轉化采集數據。

4結論

本設計利用一塊芯片—STC15F2K60S2單片機實現了車速檢測和顯示、電量檢測和顯示、行駛里程計數、存儲和顯示，車輛行駛狀態顯示等功能，結構緊湊，功能全面，運行穩定。特別是在電量顯示和行駛里程的存貯方面做了優化改進。其中電量顯示方面，電量指示不會受到車輛加速的影響而顯示電量偏低，真實的反應電池的實際電量；而里程方面采用優化算法，除了精確計數，保證里程的準確性之外，在存儲方面做了優化處理，保證里程表實時顯示當前里程，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，不但提高了系統的響應速度，而且大大延長了FLASH的使用壽命。經試車驗證，各方面指標均達到設計要求，性能良好。

參考文獻：

[1] 郭輝. C語言程序設計.中國傳媒大學出版社.

[2] 馮文旭.單片機原理及應用.機械工業出版社.