基于STC15F2K60S2的电动汽车显示面板设计

韩学尧

摘 要：本文主要介绍以STC15F2K60S2单片机为控制芯片，辅以整形电路、电源管理芯片、数码管、LED等元件，实现对电动汽车电量检测和显示、车速检测和显示、行驶里程、转向、前进、倒车等状态显示的设计。本文详细介绍了系统的设计方案、工作原理、操作说明和特点等问题。本设计结构简单、功能全面、调整后可兼容市面上所有采用60-120V电池供电的车型，不仅具有广阔的市场前景，而且具有巨大的社会效益。

关键词：电动汽车 单片机 显示面板 车速

1 概述

随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向，发展电动汽车将是解决这二个技术难点的最佳途径。尤其是低速小型电动汽车快速发展，由于其节能环保、小巧轻便、价格便宜等特点，深受大众的欢迎，特别是在城乡结合处，电动汽车已经隨处可见，但是据市场估测未来10年内仍然是小型电动汽车的高速发展期。而任何电动汽车都离不开显示面板，本文介绍一种利用STC15F2K60S2单片机实现的功能全面、界面友好、兼容性强、可靠性高的电动车显示面板。

2 显示面板硬件电路设计

电动汽车显示面板硬件电路以STC15F2K60S2单片机为核心。控制原理图如图1所示，单片机输出控制信号到图2的显示屏上，上方显示屏实时显示电动汽车的行驶速度，下方显示屏实时计算电动车行驶的总路程。单片机通过脉冲记录电动汽车的运行速度，具体方案如图3所示，脉冲信号通过三极管的基极，从而使得三极管集电极和发射极导通，单片机记录一次，从而准确记录汽车的行驶速度，误差极小，该记速方式可应用于市面大多电动汽车的车速记录设备中。

电动汽车显示面板硬件电路具备电量检测及显示功能，只有对汽车电池的端电压做到精确测量，才能够判断电池充放电的截止点，在本电路中，端电压检测电路通过两个大电阻对电池进行分压，然后通过一个电压跟随电路和低频滤波电路，把信号送到单片机，以对信号进行AD采样，工作电压检测电路如图5所示。显示面板硬件电路同时具备转向灯、前置灯、尾灯等的实时显示，并且显示面板提供仪表照明功能，满足夜间行驶要求，提高驾驶安全。

3显示面板软件电路设计

一个好的软件设计在系统的平稳运行中占有很大比重，提高软件的质量不仅使硬件系统充分发挥，节约开发成本，方便以后维护升级。

本文设计程序实现了对电动汽车电量检测和显示、车速检测和显示、行驶里程、转向、前进、倒车等状态显示，设计流程如图4。

里程计数原理：设汽车行驶时间t时驱动轮转数为N，设轮胎外径为D，则汽车行驶时间t时，行驶总里程S=D*N；速度v=D*N/t。在本程序中以INT1作为里程计数脉冲的输入，定时器T0每1ms中断1次，每中断1次送1位显示。

LED电量显示：通过检测电压值，输入到STC15F2K60S2单片机，通过控制P0口以及P4.1、P4.2、P4.4端口实现11个发光二极管对电量的实时显示。

A/D转换过程：将模拟信号，如：转速里程等，通过A/D转化采集数据。

4结论

本设计利用一块芯片—STC15F2K60S2单片机实现了车速检测和显示、电量检测和显示、行驶里程计数、存储和显示，车辆行驶状态显示等功能，结构紧凑，功能全面，运行稳定。特别是在电量显示和行驶里程的存贮方面做了优化改进。其中电量显示方面，电量指示不会受到车辆加速的影响而显示电量偏低，真实的反应电池的实际电量；而里程方面采用优化算法，除了精确计数，保证里程的准确性之外，在存储方面做了优化处理，保证里程表实时显示当前里程，但是仅仅在车辆行驶之后从FLASH中读取里程值，车辆停车后将RAM中的里程值写入FLASH，而不是频繁读写FLASH，不但提高了系统的响应速度，而且大大延长了FLASH的使用寿命。经试车验证，各方面指标均达到设计要求，性能良好。

参考文献：

[1] 郭辉. C语言程序设计.中国传媒大学出版社.

[2] 冯文旭.单片机原理及应用.机械工业出版社.