Komputer samochodowy.pdf

(1645 KB) Pobierz

Komputer samochodowy

PROJEKT CZYTELNIKA

Dział „Projekty Czytelników” zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze odpowiedzialności za prawidłowe

działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy poprawność konstrukcji.

Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym

opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 250,– zł (brutto) za 1 stronę w EP.

Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.

Komputer samochodowy

Obrotomierz, prędkościomierz, miernik dystansu,

akcelerometr, kontroler napięcia i sondy

Projekt

lambda, tester układu regulacji składu

199

mieszanki paliwowej

Elektronika zrewolucjonizowała

technikę samochodową.

Początkowo elementy

mechaniczne zastępowano

elektronicznymi, aby

poszczególne układy uczynić

bardziej niezawodnymi.

Na przykład usunięto styki

przerywacza w układzie

zapłonowym. Stopniowo

w samochodach przybywało

coraz więcej nowych układów,

które nie mogłyby działać bez

elektroniki. Motorem rozwoju

były rosnące wymagania

odnośnie do czystości spalin

silnika benzynowego oraz

komfortu i bezpieczeństwa.

Współczesne samochody

są wypełnione układami

elektronicznymi. Przedstawiony

projekt jest propozycją

uzupełnienia tego zestawu

o kolejną pozycję.

Użytkownik obsługuje urządzenia za

pomocą panelu czołowego składającego się

z wyświetlaczy cyfrowych, linijek diodo-

wych LED, trzech klawiszy oraz sygnaliza-

tora elektromagnetycznego. Sygnalizator

generuje sygnały ostrzegawcze oraz dźwięki

towarzyszące przewijaniu komunikatów na

wyświetlaczu cyfrowym. Czteroznakowe ko-

munikaty informują o rodzaju prezentowa-

nych wartości.

W podstawowym trybie pracy, za pomo-

cą wyświetlacza cyfrowego i linijek diodo-

wych, jest wyświetlana aktualna prędkość

pojazdu oraz prędkość obrotowa silnika. Na

lewej skali diodowej jest pokazywane przy-

śpieszenie. Dolna jej połowa (kolor czerwo-

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2012

ny) odwzorowuje wartość przyspieszenia

podczas hamowania, natomiast górna (kolor

zielony) podczas wciskania pedału gazu.

Trzy diody LED umieszczone poniżej górnej

linijki obrotów wskazują na zakres obrotowy

pracy silnika. Świecenie środkowej, zielonej

diody LED oznacza pracę w optymalnym

zakresie obrotów (pomiędzy maksymalnym

momentem obrotowym a maksymalną mocą

efektywną silnika). Świecenie diody czerwo-

nej lub żółtej świadczy o pracy silnika poza

zakresem optymalnym. Wyjście z zakresu

optymalnego sygnalizowane jest krótkim

sygnałem akustycznym o tonie opadającym.

Wejście w ten zakres – sygnałem o tonie na-

rastającym. Sygnały te wytwarzane są przez

mikrokontroler za pomocą funkcji łączącej

kolejno dźwięki o trzech różnych częstotli-

wościach. Wartości progów zakresu optymal-

nego ustawiane są w menu programowania.

Z trybu podstawowego możemy przejść

do trybu podglądu wartości napięcia aku-

mulatora, napięcia na sondzie lambda lub

do trybu obrazowania przyspieszeń w trzech

osiach pojazdu. Aby dostać się do tego trybu,

wciskamy przycisk S3 i po zmianie koloru

jego podświetlenia z zielonego na czerwony

– wciskamy S1 lub S2. Podgląd wartości na-

pięć dokonywany jest na wyświetlaczu oraz

na lewej linijce diodowej. W razie spadku po-

ziomu napięcia akumulatora poniżej jednego

z dwóch progów definiowanych w menu

programowania, jest generowany komunikat

oraz sygnał ostrzegawczy. Z pierwszym, niż-

szym progiem porównywane jest napięcie na

akumulatorze po włączeniu stacyjki - przed

uruchomieniem silnika. Pojawiający się wte-

dy komunikat (z podaną wartością napię-

cia) i sygnał dźwiękowy, wskazują na słabą

kondycję akumulatora. Z drugim progiem

porównywane jest napięcie na akumulatorze

w trakcie pracy silnika. Zapewnia to kon-

trolę ładowania akumulatora. Jeśli napięcie

będzie zbyt niskie lub zbyt wysokie, wyge-

nerowany zostanie stosowny komunikat oraz

sygnał dźwiękowy.

W trybie podglądu napięcia sondy lamb-

da (po kolejnym wciśnięciu S1 lub S2) ist-

nieje możliwość odczytu wartości średniej

z jednoczesnym podglądem wartości chwilo-

wej. Uśrednianie pozwala na dokładniejsze

oszacowanie stanu wyregulowania składu

PROJEKT CZYTELNIKA

mieszanki paliwowej. Aby uzyskać wgląd

w tę wartość należy dwukrotnie wcisnąć

przycisk S3. Czas w trakcie którego uśred-

niana jest wartość napięcia ustawiany jest

w menu programowania. Na wyświetlaczu

cyfrowym widzimy wartość średnią, na li-

nijce diodowej – chwilową. Urządzenie rów-

nież ma sygnalizację stanów wskazujących

na uszkodzenie sondy, takich jak przekrocze-

nie wartości 1,0 V oraz zbyt długie (powy-

żej 4 sekund) pozostawanie napięcia sondy

w przedziale 0,4...0,6 V przy wyższych ob-

rotach.

W trybie obrazowania przyspieszeń na

wyświetlaczach cyfrowych widzimy wartość

prędkości obrotowej silnika oraz prędkości

pojazdu – podobnie jak to ma miejsce w try-

bie podstawowym. Linijki diodowe obrazują

jednak inne wielkości. Górna linijka diodo-

wa pokazuje tym razem wartość przyspie-

szenia w osi poziomej wzdłuż pojazdu. Wy-

chylenie wskazania w prawo obrazuje war-

tość przyspieszania pojazdu, w lewo – jego

hamowania. Linijka dolna pokazuje wartość

przyspieszenia w osi poziomej w poprzek

pojazdu. Wychylenia wskazań w prawo lub

w lewo mają miejsce w czasie skręcania lub

podczas przechyłów pojazdu na boki. Linij-

ka boczna pokazuje wartość przyspieszenia

w osi pionowej pojazdu. Wychylenia wska-

zań następują na niej podczas jazdy po nie-

równościach.

W każdym trybie pracy przyciskami S1

lub S2 (gdy S3 podświetlony jest na zielono)

dokonujemy wglądu w wartości czterech

liczników dystansu. Każdy licznik możemy

kasować przy użyciu przycisku S3. Licznik

trzeci to licznik drogi przebytej na paliwie

LPG. Licznik zlicza, gdy na cewce zawo-

ru LPG pojawia się napięcie. O tym jakiego

rodzaju paliwo jest spalane wnioskujemy

spoglądając na podświetlenie przycisku S3.

Świecenie ciągłe w kolorze zielonym ozna-

cza, że spalany jest LPG. Krótkotrwałe, czer-

wone błyski na tle zieleni świadczą o tym,

że spalana jest benzyna. Stan licznika dy-

stansu przebytego na LPG jest monitorowa-

ny. W menu programowania wprowadzamy

kilometrowy limit po przekroczeniu którego

generowany będzie stosowny komunikat

wraz z sygnałem dźwiękowym. Ostrzeżenie,

funkcjonalne w sytuacji gdy nie posiada-

my wskaźnika poziomu paliwa w zbiorniku

LPG, pojawiać się będzie co określony czas,

przypominając nam o tym, że jeździmy na

„rezerwie”. Podgląd liczników dystansu

kończy się samoczynnie po upływie paru

sekund. Następuje wtedy powrót do trybu

podstawowego.

oraz przeprowadzenia testu układu regulacji

składu mieszanki paliwowej.

Kalibracja prędkościomierza/drogomie-

rza

jest niezbędna, aby procesor dokonywał

dokładnych przeliczeń, dostosowawszy je

do danego pojazdu (układ impulsatora drogi,

średnica kół). Po wejściu w jej menu, potwier-

dzamy chęć wykonania procedury lub tylko

przeglądamy wprowadzone wcześniej wartości.

Gdy uaktywnimy procedurę, procesor w trak-

cie jazdy będzie zliczał impulsy przychodzące

z impulsatora. Z menu możemy wyjść w każdej

chwili. Możemy też wyłączyć stacyjkę (zarazem

urządzenie) i opuścić samochód. Procedura ka-

libracji w dalszym ciągu będzie aktywna, gdy

powrócimy do pojazdu i włączymy stacyjkę.

Ważne jest to byśmy pamiętali o odcinku prze-

jechanej trasy, aby akceptując koniec procedury,

wprowadzić do pamięci wartość pokonanego

podczas niej dystansu. Procesor wykorzysta ją

do przeliczeń. Wartości ustalone po kalibracji

warto sobie gdzieś zanotować na wypadek ich

przypadkowego wyzerowania. Gdyby tak się

stało, nie musimy powtarzać całej procedury.

Wchodząc do niej, możemy ustawić wartość

naliczonych impulsów korzystając z wewnętrz-

nego TIMER’a procesora. Klawiszem „góra” za-

czynamy/przyspieszamy zliczanie, klawiszem

„dół” – zwalniamy/zatrzymujemy. Następnie

wpisujemy wartość dystansu odpowiadającą

zliczonym impulsom i po potwierdzeniu koń-

czymy procedurę.

Kalibracja pomiaru napięcia akumula-

tora

polega na wprowadzeniu wartości napię-

cia (zmierzonego multimetrem na zaciskach

akumulatora) i potwierdzeniu inicjacji kali-

bracji przyciskiem S3. Kalibrację wykonujemy

w momencie, gdy na zaciskach akumulatora

występuje napięcie wysokie – ponad 14 V, czy-

li w momencie gdy akumulator jest ładowany

z alternatora.

Kalibracja

Początek programu głównego z deklara-

cjami zmiennych i ich wartościami domyśl-

nymi pokazano na

listingu 1.

Pomimo nada-

nia zmiennym pewnych typowych wartości,

aby komputer działał prawidłowo należy

wykonać kalibrację.

Do trybu programowania wchodzimy po-

przez dłuższe przytrzymanie przycisku S3.

Wyboru grupy menu dokonujemy przy po-

mocy S1 i S2. Za pomocą S3 – poprzez krót-

kie przytrzymanie - zatwierdzamy wejście

do niej. Teraz przy użyciu S1 i S2 dokonu-

jemy wyboru parametru w wybranej grupie.

Przycisk S3 służy do uaktywnienia edycji, jej

zatwierdzenia lub do wychodzenia z menu

o poziom wyżej (dłuższe przytrzymanie).

W trybie programowania oprócz ustawienia

wspomnianych już parametrów możemy do-

konywać kalibracji prędkościo/drogomierza,

kalibracji pomiaru napięć na akumulatorze

i sondzie, kalibracji pomiaru przyspieszenia

Listing 1. Przykładowe nastawy wprowadzane do EEPROM-u (zarazem – deklaracje zmiennych)

/* prędkość maksymalna oraz obroty maksymalne odpowiadające świeceniu się całej skali LED */

uint16_t velMax = 280 ; //km/h

uint16_t rpmMax = 8000 ; //obr/min

/* progi alarmowe dla zbyt niskich wartości napięć na akumulatorze przed i po uruchomieniu silnika */

u08 BattAlarmInitLowVal = 115 ; //11,5 Volt

u08 BattAlarmLowVal = 130 ;

//13 Volt

/* wartości wprowadzone podczas wykonywania procedury kalibracji drogomierza; na dystans 100 km przypada 702980

impulsów zliczonych z nadajnika drogi lub z TIMER’a procesora */

u08 distanceKmRange = 100 ; //km

uint16_t distanceImpulsRangeWordLow = 0xBA04;

uint16_t distanceImpulsRangeWordHigh = 0x000A;

/*po przejechaniu 350 km na LPG usłyszymy sygnał i zobaczymy ostrzeżenie (rezerwa LPG) */

uint16_t LpgLimit = 350 ;

//wartości zapamiętane po kalibracji akcelerometru :

u08 Xcal_L ;

u08 Xcal_H ;

u08 Ycal_L ;

u08 Ycal_H ;

u08 Zcal_L ;

u08 Zcal_H ;

/* wartości zapamiętane po kalibracji modułów pomiarowych napięć lambdy i akumulatora (wartości [upValLambda]

wprowadzonej z panela (np.1,1Volt) - odpowiada wartość [upInValLambda] wygenerowana przez ADC procesora, po podaniu

napięcia wzorcowego 1,1V) */

u08 upValLambda;

uint16_t upInValLambda;

//podobnie dla akumulatora:

u08

upValBatt ;

uint16_t upInValBatt ;

/* progi optymalnego zakresu obrotów silnika (nastawy indywidualne dla każdego silnika, wg jego charakterystyki) (obr/

min) */

uint16_t minRev = 2800; // maksymalny moment obrotowy

uint16_t maxRev = 5000; // maksymalna moc efektywna silnika

//czas uśredniania pomiaru napięcia sondy lambda

u08 lambdaAverageCounterMem = 10 ; //sekundy

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2012

Komputer samochodowy

W podobny sposób jest wykonywana

ka-

libracja pomiaru napięcia sondy lambda.

Teraz jednak zachodzi potrzeba odłączenia

sondy, a w jej miejsce podłączenia źródła na-

pięcia wzorcowego. Dobrym wzorcem okaże

się bateryjka podłączona do precyzyjnego

potencjometru. Z jego suwaka podamy na

układ pomiarowy np. 1,1 V i taką wartość

wprowadzimy jako górną, graniczną wartość

sondy lambda. W obu procedurach kalibra-

cji zapamiętane wartości wprowadzanych

napięć wraz z wartościami otrzymanymi

Rysunek 1. Schemat modułu sterującego

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2012

PROJEKT CZYTELNIKA

z przetwornika ADC procesora, zostaną póź-

niej wykorzystane do obliczenia wartości

rzeczywistych. Zapis nowych wartości na-

stępuje dopiero po ich zaakceptowaniu, któ-

re jest poprzedzone na wyświetlaczu zapyta-

niem. Inicjację kalibracji możemy pominąć,

przeglądając tylko parametry zapamiętane

podczas poprzedniej kalibracji a następnie

z procedury po prostu wyjść.

Kalibracja modułu akcelerometru

jest

konieczna, aby przy zerowym przyspie-

szeniu czujnik generował zerową wartość

wyjściową (offset 0 g). Kalibracja offsetu

polegać będzie na obliczeniu stałych, które

zapisywane będą w przeznaczonych do tego

rejestrach czujnika, wykorzystywanych na-

stępnie przez niego do korygowania wartości

wyjściowych. W czasie kalibracji procesor

pobiera z czujnika jego wartości wyjściowe,

dodaje do obliczonych poprzednio wartości

offsetów, wysyła wynik do rejestrów czuj-

nika i powtarza operację do momentu, gdy

uzyska z czujnika zerowe wartości wyjścio-

we. Operacje są wykonywane równolegle

dla osi X,Y,Z. Na koniec ostatnie wyniki

wartości offsetów zapisane zostają do pamię-

ci EEPROM procesora. Ponieważ po zaniku

Listing 2. Procedura obsługi skali diodowej

napięcia zerują się rejestry offsetu czujnika,

po powrocie napięcia zasilającego muszą być

one ponownie załadowane wartościami ob-

liczonymi w czasie kalibracji. Pobierane są

one właśnie po starcie procesora – z EEPRO-

M-u. Podczas wykonywania kalibracji może

być pomocna nota aplikacyjna Freescale Se-

miconductor AN3745.

szeniem było podanie napięcia symulujące-

go mieszankę bogatą, powinien ją zubożyć,

jeśli zaś ubogą – wzbogacić. Odpowiedź

jednostki sterującej na symulację widoczna

będzie zarówno na wyświetlaczu cyfrowym,

jak i na lewej linijce diodowej. Zobaczymy

tam chwilowe napięcie generowane przez

sondę lambda.

Test układu regulacji składu

mieszanki paliwowej

Ten test to badanie odpowiedzi jednost-

ki sterującej na symulację mieszanki bogatej

lub ubogiej. Za prawidłowo wyregulowaną

mieszankę przyjmuje się stan, w którym war-

tość napięcia na sondzie lambda zmienia się

w przedziale od 0,1...0,2 V (mieszanka ubo-

ga) do 0,8...0,9 V (mieszanka bogata) z czę-

stotliwością ok. 0,5...1 Hz. Na czym polega

test? Polega na odcięciu sondy lambda od

sterownika silnika spalinowego, a podaniu

na jego wejście wartości napięć odpowiada-

jących mieszance bogatej lub ubogiej. Wy-

muszenia dokonujemy za pomocą przycisku

S1 – UBOGA lub S2 – BOGATA. Sterownik

silnika (zakładamy, że sprawny) będzie starał

się przeciwdziałać tym stanom. Jeśli wymu-

Budowa i działanie

Moduł sterujący.

Schemat modułu steru-

jącego pokazano na

rysunku 1.

Urządzeniem

steruje mikrokontroler Atmega32, zasilany

poprzez filtr, w którego skład wchodzi dła-

wik L2. Filtr redukuje zakłócenia generowa-

ne przez mikrokontroler w wyniku przełą-

czania jego wyjść, mogące wpływać na pracę

pozostałych układów.

Rdzeń mikrokontrolera jest taktowany

wewnętrznym sygnałem zegarowym o czę-

stotliwości 8 MHz. Przetwornik A/D wyko-

rzystuje napięcie odniesienia równe AVCC

(5 V). Kondensator C13 podłączony do pinu

AREF dodatkowo je filtruje. Aby zapobiec

przedostawaniu się zakłóceń z części cyfro-

wej, przetwornik wyposażyłem od strony

zasilania w filtr (C12, L1). Dla uniknięcia fał-

void Display_accl_Bargraf_long(s16 value, s16 downLimit, s16 upLimit, u08 position)

{

u08 word1 = 0 ;

u08 word2 = 0 ;

u08 word3 = 0 ;

u32 Word = 0 ;

s16 shift = 0 ;

//przygotowanie danych do przesyłu

Word | = 0x00001000 ;

//zapalenie diody – punktu zerowego

if(value < 0) //left

//zapalanie lewej połowy linijki, jeśli przyspieszenie ujemne

{

/* pominięta jedna z diod : punkt zerowy (12 – 1 = 11) dolną wartość graniczną dzielimy przez ilość diod z lewej strony

shift = downLimit / 11 ;

shift = value / shift ;

for(u08 a = 0 ; a < shift ; a++){

Word = Word << 1 ;

// zapalamy proporcjonalną do wartości [value] //liczbę diod

Word | = 0x00001000 ;

}

else

if(value > 0) //right

zapalanie prawej połowy linijki, jeśli przyspieszenie dodatnie

{

//górną wartość graniczną dzielimy przez liczbę diod z prawej strony

shift = upLimit / 12 ;

shift = value / shift ;

for(u08 a = 0 ; a < shift ; a ++)

{

Word = Word >> 1 ;

// zapalamy proporcjonalną do wartości liczbę //diod

Word | = 0 x 00001000 ;

}

Word = ~ Word ;

//rozdzielamy dane na trzy części

word1 = (Word & 0x00FF0000)>>16 ;

word1 = ~ word1 ;

word2 = (Word & 0x0000FF00)>>8 ;

word2 = ~ word2 ;

word3 = ( Word & 0x000000FF ) ;

word3 = ~ word3 ;

/* pierwszą część danych wysyłamy wraz z adresem rejestru danych do MAX7219 */

spiTransferWord((position << 8) | word1) ;

/* np. position = 0x03 – dolna //linijka

słowo trafia do IC4 (sekcja wyświetlaczy cyfrowych) – trzeba przesunąć je dalej, do IC5 ( sekcji linijek diod), w tym

celu :

do IC4 wysyłamy rozkaz : „wyświetlaj 8 cyfr” - pierwsza część danych wraz z adresem rejestru danych MAX7219 przesuwa

się do IC5

SCAN_LIMIT_DISPL(7)

// rozkaz : „wyświetlaj 8 cyfr ” !

MAKE_LOAD_O

//zatrzaśnięcie rozkazu i danych w IC4 oraz IC5

// drugą część danych przesyłamy na adres o 1 większy, itd.

spiTransferWord((++position << 8) | word2) ;

SCAN_LIMIT_DISPL(7)

MAKE_LOAD_O

spiTransferWord((++position << 8) | word3) ;

SCAN_LIMIT_DISPL(7)

MAKE_LOAD_O

}

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2012

Komputer samochodowy

szowania pomiarów masa części analogowej

jest połączona z masą cyfrową tylko w jed-

nym punkcie – w pobliżu punktu dołączenia

napięcia zasilającego (złącze zasilające SV1).

Bateria G1 zasila procesor, gdy ten wej-

dzie w tryb oszczędzania energii

Power

Down.

„Usypia” go zbocze opadające, które

dostaje się na wejście INT2 z układu IC6.

Układ ten (MC33164) służy do detekcji

spadku napięcia 5 V dostarczanego z zasila-

cza. Gdy spadnie ono poniżej 4,33 V, układ

wygeneruje sygnał zmuszający procesor do

wejścia w podprogram obsługi przerwania,

w którym „ugrzęźnie” on aż do czasu powro-

tu zasilania. W międzyczasie z baterii po-

bierać będzie prąd o wartości około 0,5 mA.

W podprogramie zauważamy ważną rzecz:

przed wprowadzeniem w stan uśpienia

wyłączone zostają wszystkie bloki funkcjo-

nalne mikrokontrolera. Poza tym, następuje

zmiana sposobu reagowania wejścia INT2.

Kolejne przerwanie nastąpi po pojawieniu

się zbocza narastającego. Pojawi się ono po

powrocie napięcia zasilania, powodując

„wybudzenie się” mikrokontrolera z trybu

Power Down.

Nastąpi teraz wejście w pętlę,

a następnie restart programu na skutek prze-

rwania od

watchodg’a.

Trybu

Power Down

użyłem po to, aby mikrokontroler zapamięty-

wał stan liczników dystansu oraz informację

o tym, czy jest aktywna procedura kalibracji

drogomierza.

Co 8 ms następuje wejście w podpro-

gram przerwania od przepełnienia Timera 0,

w którym następuje: zainicjowanie kon-

wersji dla kolejnego kanału A/D, obliczenie

wartości napięcia na akumulatorze, sondzie

lambda oraz czujniku optycznym pane-

lu czołowego, obliczenie wartości średniej

dla sondy lambda, wysterowanie diod LED

wskaźnika zakresu prędkości obrotowej. Ti-

mer 2 pracuje w trybie PWM, sterując wyj-

ściem OC2, o czym będzie mowa w dalszej

części artykułu.

Zwróćmy teraz uwagę na układ steru-

jący intensywnością świecenia panelu czo-

łowego LED oparty na wzmacniaczu opera-

cyjnym CA3140. Układ IC1 to wzmacniacz

z wejściami typu MOSFET oraz z bipolar-

nym wyjściem. Charakteryzuje się wysoką

impedancją i niskim prądem wejściowym.

Pracuje tu jako wzmacniacz odwracający.

Stanowi konwerter przetwarzający prąd

kolektora fototranzystora OT1 (sekcja pa-

nelu czołowego) na napięcie (U = Ic*R5)

doprowadzane do ADC (kanał 4). Potencjo-

metr R2 służy do ustawienia dolnego progu

napięcia na wyjściu tego wzmacniacza (dla

minimalnego oświetlenia fototranzystora).

Kondensator C7 spowalnia zmiany napięcia

na jego wyjściu, zapobiegając irytującemu

migotaniu panelu LED. Sygnał wyjściowy

wzmacniacza przetworzony przez ADC na

wartość liczbową posłuży do wysterowania

(z pomocą TIMER’a(2)) wyjścia OC2. Wyjście

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2012

to dostarcza sygnału PWM sterującego tran-

zystorem Q1. Zmieniając potencjał masy, Q1

wpływać będzie na intensywność świecenia

części diod LED panelu czołowego. Wartość

liczbowa uzyskiwana za pośrednictwem ka-

nału 4 (OPTO) wpływać też będzie, ale inną

drogą, na intensywność świecenia wyświe-

tlaczy 7-segmentowych oraz linijek diodo-

wych LED.

Zarówno wyświetlacze jak i linijki są

sterowane za pomocą układów MAX7219

(IC4, IC5). Do poprawnej pracy wymagają

one tylko zewnętrznego rezystora ustalają-

cego maksymalny prąd obciążenia. Każdy

z układów ma 16–bitowy rejestr przesuwny,

do którego ładowane są wartości rozkazów

i danych. Podczas narastającego zbocza na

wejściu LOAD w dekoderze adresu zostaje

zatrzaśnięty adres rejestru, do którego nastę-

puje odwołanie. Układ MAX7219 ma wbu-

dowane rejestry, za pomocą których można

sterować pracą wyświetlacza lub poszcze-

gólnych diod LED. Możliwa jest programo-

wa (obok sprzętowej – za pomocą wspo-

mnianego rezystora) regulacja intensywno-

ści świecenia elementów LED (w 16 kro-

kach). Taką regulację wykorzystałem biorąc

do przeliczeń wartość zwracaną przez kanał

4 (OPTO) przetwornika A/D. Komunikacja

między mikrokontrolerem a połączonymi

szeregowo układami MAX7219 odbywa się

przez interfejs SPI. Z punktu widzenia pro-

cesora układy te są 32-bitowym rejestrem

szeregowym, do którego dane występujące

na linii DIN są wpisywane w takt sygnału

zegarowego CLK. Pierwsze słowo, zatrzaski-

wane (sygnałem LOAD) w układzie IC4, ste-

ruje 8 wyświetlaczami cyfrowymi. Drugie,

zatrzaskiwane w IC5, steruje 64 diodami

LED tworzącymi na panelu trzy półkoliste

linijki świecące.

listingu 2

zamieszczono funkcję ob-

sługi skali diodowej zbudowanej z użyciem

układu IC5 (MAX7219) sterującego linijkami

LED. W projekcie założono, że:

• linijka LED (górna lub dolna) składa się

z 24 diod,

• jedna dioda wskazuje nam w sposób cią-

gły punkt zerowy, od którego są liczone

wartości dodatnie i ujemne przyspie-

szeń,

•

value

– oznacza wartość przyspieszenia

(dodatnią lub ujemną),

•

upLimit

– oznacza żądaną, górną grani-

cę przyspieszenia (maksymalna wartość

wyjściowa czujnika MMA7455 = +127,

rozdzielczość 8-bitowa),

•

downLimit

– dolna granicę przyspiesze-

nia to –127,

•

position –

adres rejestru danych

MAX7219 (0x03 – dolna linijka lub 0x06

– górna).

Kilka na temat wejść impulsowych. Na

tranzystor Q2 a następnie na wejście INT1

procesora, poprzez rezystor R12, trafia sy-

gnał z impulsatora zamontowanego w pojeź-

dzie. Impulsator ma za zadanie zamieniać

ruch obrotowy wałka zdawczego skrzyni

biegów na impulsy elektryczne potrzebne,

w naszym wypadku, do pomiaru prędkości

pojazdu oraz dystansu. W moim aucie do-

starczane jest z niego napięcie 0 V lub 9,3 V.

Częstotliwość tego sygnału wynosi 30 Hz

dla prędkości 20 km/godz. oraz 290 Hz dla

prędkości 150 km/godz. Opadające zbocze

pojawiające się na kolektorze tranzystora

wywołuje przerwanie zwiększające stan licz-

ników. Ich wartości posłużą w podprogramie

obsługi przerwania Timer’a 1 do wyliczenia

dystansu oraz prędkości. Podprogram wy-

woływany jest co 1 s. Wyliczana jest w nim

również liczba obrotów na minutę według

następującego wzoru:

Wzór powstał na skutek przekształcenia

uniwersalnego wyrażenia, odnoszącego się

do wszystkich typów silników samochodo-

wych:

Ogólnie, dla silników 4-cylindrowych,

4-suwowych z jedną cewką zapłonową czę-

stotliwość impulsów zawiera się w grani-

cach 16,666…266,666 Hz, co odpowiada

zakresowi prędkości obrotowych 500…8000

obr/min. Impulsy te pobieramy z cewki za-

płonowej z użyciem diod zabezpieczających

D3, D4 do separatora (transoptora) OK1. Jego

wyjście wyzwala przerzutnik monostabilny

IC3A. Stała czasowa tego przerzutnika nie

może być zbyt duża, gdyż ograniczy pomiar

maksymalnych wartości obrotów. Dlatego

wynosi ona około 3 ms, co umożliwia pomiar

prędkości do 9000 [obr/min]. W układzie

zapłonowym już nie stosuje się mechanicz-

nych przerywaczy, co obowiązkowo wyma-

gałoby filtracji sygnału z powodu drgań ich

styków. Mimo to zastosowałem przerzutnik,

aby zapobiec ewentualnym zakłóceniom,

które mogłyby fałszować pomiary prędko-

ści obrotowej. Z wyjścia (!Q) odfiltrowany

impuls podawany jest na wejście INT0, po-

wodując przerwanie, w obsłudze którego

zwiększany jest licznik, brany pod uwagę co

1 sekundę do obliczenia ilość obrotów.

Moduł panelu czołowego.

Na katody diod

LED 1, 2, 19, 20, 45 oraz diody podświetlenia

przycisków podawany jest z tranzystora Q1

modułu sterującego większy lub mniejszy po-

tencjał masy, decydując o jasności ich świece-

nia. Diody LED20, LED 45 świecące w sposób

ciągły, stanowią wskaźniki początków górnej

Plik z chomika:

Gryzon26

Inne pliki z tego folderu:

Cyfrowy obrotomierz - prędkościomierz samochodowy (AVT482).pdf (3434 KB)
Cyfrowy licznik obrotów do samochodu.pdf (1536 KB)
Komputer samochodowy (AVT434).pdf (1002 KB)
Oświetlenie kabiny (AVT722).pdf (1211 KB)
Komputer samochodowy.pdf (1645 KB)

Komputer samochodowy.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: