一种基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统及电路的制作方法
一种基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统及电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统及电路，包括：用于用户输入控制指令，产生时钟信号，开关整个系统功能的输入模块；用于产生所连接的控制信号的现场可编程门阵列模块；用于提供系统校验所需的校验电压的校验电压供给模块；用于将现场可编程门阵列模块产生的数字量的正弦波或方波转换成转速表所需的模拟信号波形信号处理模块；用于为水温表，燃油表，油压表提供电阻信号以进行校验的电阻网络模块；用于控制步进电机带动负载旋转以进行校验的步进电机控制模块；用于对指示灯、报警器进行检测的灯系控制单元模块；用于显示输入的频率值或电阻值的显示模块。此外，本发明结构简单，操作方便，实用性较强。
【专利说明】一种基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统及电路
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于电子自动化【技术领域】，尤其涉及一种基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统及电路。
[0002]【背景技术】
[0003]随着汽车工业的高速发展，现代汽车的各个组成部分的结构也日趋复杂，其附属装置也越来越多，特别是近年来计算机技术、电子技术、网络技术以及液晶显示技术与汽车仪表的结合应用，对仪表的整体性能指标、外型结构及功能的完善都有很大的提高。汽车仪表板作为现代汽车的信息中心，为驾驶员提供了更多更迅速的汽车行驶信息，使驾驶员能够及时有效地采取相应的操作，保证汽车安全正常地工作，因而它的生产质量将直接关系到汽车行驶的安全性，舒适性和整车的质量。然而在大批量的汽车仪表的生产过程中也引发了另一个问题，即汽车仪表的校验问题。为了降低仪表的生产成本，提高其生产效率，确保产品的质量，如何开发出一种能够准确检测汽车仪表的校验仪已经成为一项重要而且极富应用意义的课题。
[0004]在国内，之前的产品大部分基于单片机开发，还没有基于现场可编程门阵列的汽车仪表的校验仪。
【发明内容】
[0005]本发明实施例的目的在于提供一种基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统及电路，旨在解决在国内的产品大部分基于单片机开发，还没有基于现场可编程门阵列的汽车仪表的校验仪的问题。
[0006]本发明实施例是这样实现的，一种基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，该基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统包括:输入模块、现场可编程门阵列模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单兀模块、显不模块、转速表、水温表，燃油表，油压表、步进电机、车速里程表；
[0007]用于用户输入控制指令，产生时钟信号，开关整个系统功能的输入模块；
[0008]与输入模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块连接，用于产生所连接的输入模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块连接的控制信号的现场可编程门阵列模块，接收输入模块的输入控制指令；
[0009]与灯系控制单兀模块、转速表、水温表，燃油表，油压表、车速里程表连接，用于提供系统校验所需的校验电压的校验电压供给模块；
[0010]与转速表连接，用于将现场可编程门阵列模块产生的数字量的正弦波或方波转换成转速表所需的模拟信号波形信号处理模块；
[0011 ] 与水温表，燃油表，油压表连接，用于为水温表，燃油表，油压表提供电阻信号以进行校验的电阻网络模块；
[0012]与步进电机连接，用于控制步进电机带动负载旋转以进行校验的步进电机控制模块，步进电机连接车速里程表；
[0013]与校验电压供给模块连接，用于对指示灯、报警器进行检测的灯系控制单元模块，接收校验电压供给模块的电压信号；
[0014]与现场可编程门阵列模块连接，用于显示输入的频率值或电阻值的显示模块。
[0015]进一步，输入模块外部输入的为50MHz的时钟信号，通过直接与现场可编程门阵列模块I/o 口连接的开关按键实现对整个校验系统的开关。
[0016]进一步，输入模块通过4*4矩阵键盘实现用户对系统的控制和指令输入。
[0017]进一步，4*4矩阵键盘设计方法为每条水平线和垂直线在交叉处通过一个按键加以连接，KRYO，KEYl，KEY2，KEY3 依次接 COM 的 9，8，7，6 管脚.[0018]进一步，按键识别方法采用行扫描法具体的步骤为:
[0019]第一步:判断键盘中是否有键按下；首先，应将全部行线置低电平，然后开始检测列线的状态，如果其中一列的电平为低，则表示键盘中有键按下，若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下；
[0020]第二步:判断闭合键所在的位置，在经过第一步的判断之后，假如确认有键按下后，才可进入具体闭合键判断的步骤；
[0021]方法是:按顺序依次将行线置为低电平，注意每一次只能置其中四根行线中的一根行线为低电平，其余行线均为高电平，在确定其中一个行线位置为低电平后，接下来便要进行各列线的电平状态的检测，若检测到某一列为低，则找到该列所在位置，该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是按下的按键，行列扫描线接到现场可编程门阵列的1/0 口即可；
[0022]经过第一步和第二步就可以准确判断按键所在的位置，然后根据预定的功能进行相应的处理。
[0023]进一步，校验电压供给模块采用芯片TLC5615和0PA551搭接完成，电路具体的连接为:
[0024]TLC5615芯片的Din_dac连接现场可编程门阵列模块提供的数据信号接口，clk_dac连接现场可编程门阵列模块的串行时钟信号输出口，cS_dac是片选信号接口，输入低电平，Dout悬空，VDD接+30V的电源，且+30V的电源通过一个0.1uF的电容接地，REFIN接
2.16V的Vref，且Vref通过一个0.1uF的电容接地，AGND接地，VOUT通过2.5K Ω的电阻Rl接0PA551芯片的-1N;
[0025]0PA551芯片的NC通过电阻3ΚΩ的R2接地，+IN和V-共同连接-30V的电源，且-30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，FLAG接+30V的电源，且+30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，V+接+30V的电源，OUT通过15ΚΩ的电阻R3接NC。
[0026]进一步，波形信号处理模块采用芯片DAC0832和运放TL082搭接完成，电路的具体连接为:
[0027]P1023-P1031为现场可编程门阵列模块的I/O 口，依次接DAC0832的D0-D7，WRl接地，FB 接 TL082/1 的 I 端口，IOUTl 接 TL082/1 的 2 端口，且 FB 与 IOUTl 间接有一个 51pF的电容，10UT2 接 TL082/1 的 3 端口，且 10UT2，/CS，WR2，XFER，GND(管脚 3)，GND(管脚 10)接地，VERF接+5V电源，VCC接电源VCC ；[0028]TL082/1的输出端I通过一个5.1K Ω的电阻接TL082/2的输入端口 6 ；
[0029]TL082/2的输入端口 5接地，输出端通过一个7.2ΚΩ的电阻和一个电容接输入端
Π 6。
[0030]进一步，电阻网络模块的设计包括电阻网络的连接及其驱动；
[0031]电阻网络的连接为:电阻网络采用串联的方式来实现，每个电阻网络由800Ω，400 Ω，200 Ω，100 Ω，80 Ω，40 Ω，20 Ω，10 Ω，8 Ω，4 Ω，2 Ω，I Ω，0.8 Ω，0.4 Ω，0.2 Ω，0.1 Ω十六个精密电阻依次与对应的继电器Kl，K2，K3......K16并联组成；
[0032]电阻网络的驱动连接为:MC1413的每个输入端口通过2.7ΚΩ的电阻连接现场可编程门阵列模块，并控制继电器工作，其余的与电阻并联的继电器的连接，有多少个精密电阻就配置多少个相应的驱动电路。
[0033]进一步，步进电机控制|吴块的电路具体连接为::
[0034]步进电机的A、B、C三相电路连接原理相同，以A相为例:现场可编程门阵列模块的PIO 口接74LS14反相器后接9014基极，并通过一个6.7K Ω的电阻接+5V电源，+5V电源通过670 Ω的电阻接9014集电极，9014发射极通过74BR)04的输入端接地；+25V电源通过33ΚΩ的电阻接74BR)04的输出端、TIP122的基极和发射极接地；+25V经IK Ω的电阻Rl (B相为R2，C相为R3)，RLl (B相为RL2，C相为RL3)，50 Ω的电阻和200uF的电容组成的并联电路通过TIP122的集电极和发射极接地；+25V经01出相为02，(:相为03)，200 Ω的电阻通过TIP122的集电极和发射极接地。
[0035]进一步，步进电机控制模块的控制方法为:现场可编程门阵列模块将控制脉冲从PIO 口发出经过74LS14反相输`出后进入9014放大后便可控制光电开关74BF004的通断，光电开关74BR)04主要起光电隔离的作用，脉冲信号由功率管TIP122进行电压和电流的放大，从而驱动步进电机中相应的A、B、C相绕组的通断，使步进电机能够根据不同的控制信号分别作正转，反转，停转，加速。
[0036]本发明提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统及电路，通过输入模块采用4*4矩阵键盘，极大地减少了占用I/O 口的资源；通过校验电压供给模块的设计最终可以为仪表校验提供0-26V之间的任何值；通过波形信号处理模块两个运放的设计，分别实现了电流信号转换为电压信号和滤波功能；通过电阻网络模块的设计，满足了汽车仪表校验所需要的从0-999.9欧的电阻的供给，体积小，精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1是本发明实施例提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统的结构框图；
[0038]图中:1、输入模块；2、现场可编程门阵列模块；3、校验电压供给模块；4、波形信号处理模块；5、电阻网络模块；6、步进电机控制模块；7、灯系控制单元模块；8、显示模块；9、转速表；10、水温表，燃油表，油压表；11、步进电机；12、车速里程表；
[0039]图2是本发明实施例提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪输入模块的4*4矩阵键盘电路图；
[0040]图3是本发明实施例提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪校验电压供给模块的电路图；[0041]图4是本发明实施例提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪波形信号处理模块的电路图。
[0042]图5是本发明实施例提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪电阻网络模块电阻网络连接电路图。
[0043]图6是本发明实施例提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪电阻网络模块电阻网络驱动电路图。
【具体实施方式】
[0044]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0045]图1示出了本发明提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统结构。为了便于说明，仅仅示出了与本发明相关的部分。
[0046]本发明的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，该基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统包括:输入模块、现场可编程门阵列模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块、转速表、水温表，燃油表，油压表、步进电机、车速里程表；
[0047]用于用户输入控制指令，产生时钟信号，开关整个系统功能的输入模块；
[0048]与输入模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块连接，用于产生所连接的输入模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块连接的控制信号的现场可编程门阵列模块，接收输入模块的输入控制指令；
[0049]与灯系控制单兀模块、转速表、水温表，燃油表，油压表、车速里程表连接，用于提供系统校验所需的校验电压的校验电压供给模块；
[0050]与转速表连接，用于将现场可编程门阵列模块产生的数字量的正弦波或方波转换成转速表所需的模拟信号波形信号处理模块；
[0051]与水温表，燃油表，油压表连接，用于为水温表，燃油表，油压表提供电阻信号以进行校验的电阻网络模块；
[0052]与步进电机连接，用于控制步进电机带动负载旋转以进行校验的步进电机控制模块，步进电机连接车速里程表；
[0053]与校验电压供给模块连接，用于对指示灯、报警器进行检测的灯系控制单元模块，接收校验电压供给模块的电压信号；
[0054]与现场可编程门阵列模块连接，用于显示输入的频率值或电阻值的显示模块。
[0055]作为本发明实施例的一优化方案，输入模块外部输入的为50MHz的时钟信号,通过直接与现场可编程门阵列模块I/O 口连接的开关按键实现对整个校验系统的开关。
[0056]作为本发明实施例的一优化方案，输入模块通过4*4矩阵键盘实现用户对系统的控制和指令输入。
[0057]作为本发明实施例的一优化方案，4*4矩阵键盘设计方法为每条水平线和垂直线在交叉处通过一个按键加以连接，KRYO，KEYl，KEY2，KEY3依次接COM的9，8，7，6管脚.[0058]作为本发明实施例的一优化方案，按键识别方法采用行扫描法具体的步骤为:
[0059]第一步:判断键盘中是否有键按下；首先，应将全部行线置低电平，然后开始检测列线的状态，如果其中一列的电平为低，则表示键盘中有键按下，若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下；
[0060]第二步:判断闭合键所在的位置，在经过第一步的判断之后，假如确认有键按下后，才可进入具体闭合键判断的步骤；
[0061]方法是:按顺序依次将行线置为低电平，注意每一次只能置其中四根行线中的一根行线为低电平，其余行线均为高电平，在确定其中一个行线位置为低电平后，接下来便要进行各列线的电平状态的检测，若检测到某一列为低，则找到该列所在位置，该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是按下的按键，行列扫描线接到现场可编程门阵列的1/0口即可;
[0062]经过第一步和第二步就可以准确判断按键所在的位置，然后根据预定的功能进行相应的处理。
[0063]作为本发明实施例的一优化方案，校验电压供给模块采用芯片TLC5615和0PA551搭接完成，电路具体的连接为:
[0064]TLC5615芯片的Din_dac连接现场可编程门阵列模块提供的数据信号接口，clk_dac连接现场可编程门阵列模块的串行时钟信号输出口，cS_dac是片选信号接口，输入低电平，Dout悬空，VDD接+30V的电源，且+30V的电源通过一个0.1uF的电容接地，REFIN接
2.16V的Vref，且Vref通过一个0.1uF的电容接地，AGND接地，VOUT通过2.5K Ω的电阻Rl接0PA551芯片的-1N;
[0065]0PA551芯片的NC通过电阻3ΚΩ的R2接地，+IN和V-共同连接-30V的电源，且-30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，FLAG接+30V的电源，且+30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，V+接+30V的电源，OUT通过15ΚΩ的电阻R3接NC。
[0066]作为本发明实施例的一优化方案,波形信号处理模块米用芯片DAC0832和运放TL082搭接完成，电路的具体连接为:
[0067]P1023-P1031为现场可编程门阵列模块的I/O 口，依次接DAC0832的D0_D7，WR1接地，FB 接 TL082/1 的 I 端口，IOUTl 接 TL082/1 的 2 端口，且 FB 与 IOUTl 间接有一个 51pF的电容，10UT2 接 TL082/1 的 3 端口，且 10UT2，/CS，WR2，XFER，GND(管脚 3)，GND(管脚 10)接地，VERF接+5V电源，VCC接电源VCC ；
[0068]TL082/1的输出端I通过一个5.1K Ω的电阻接TL082/2的输入端口 6 ；
[0069]TL082/2的输入端口 5接地，输出端通过一个7.2ΚΩ的电阻和一个电容接输入端
Π 6。
[0070]作为本发明实施例的一优化方案，电阻网络模块的设计包括电阻网络的连接及其驱动；
[0071]电阻网络的连接为:电阻网络采用串联的方式来实现，每个电阻网络由800Ω，400 Ω，200 Ω，100 Ω，80 Ω，40 Ω，20 Ω，10 Ω，8 Ω，4 Ω，2 Ω，I Ω，0.8 Ω，0.4 Ω，0.2 Ω，0.1 Ω
十六个精密电阻依次与对应的继电器Kl，K2，K3......K16并联组成；
[0072]电阻网络的驱动连接为:MC1413的每个输入端口通过2.7ΚΩ的电阻连接现场可编程门阵列模块，并控制继电器工作，其余的与电阻并联的继电器的连接，有多少个精密电阻就配置多少个相应的驱动电路。
[0073]作为本发明实施例的一优化方案，步进电机控制模块的电路具体连接为::
[0074]步进电机的A、B、C三相电路连接原理相同，以A相为例:现场可编程门阵列模块的PIO 口接74LS14反相器后接9014基极，并通过一个6.7K Ω的电阻接+5V电源，+5V电源通过670 Ω的电阻接9014集电极，9014发射极通过74BR)04的输入端接地；+25V电源通过33ΚΩ的电阻接74BR)04的输出端、TIP122的基极和发射极接地；+25V经IK Ω的电阻Rl (B相为R2，C相为R3)，RLl (B相为RL2，C相为RL3)，50 Ω的电阻和200uF的电容组成的并联电路通过TIP122的集电极和发射极接地；+25V经01出相为02，C相为?3)，200Ω的电阻通过ΤΙΡ122的集电极和发射极接地。
[0075]作为本发明实施例的一优化方案，步进电机控制模块的控制方法为:现场可编程门阵列模块将控制脉冲从PIO 口发出经过74LS14反相输出后进入9014放大后便可控制光电开关74BF004的通断，光电开关74BF004主要起光电隔离的作用，脉冲信号由功率管ΤΙΡ122进行电压和电流的放大，从而驱动步进电机中相应的Α、B、C相绕组的通断，使步进电机能够根据不同的控制信号分别作正转，反转，停转，加速。
[0076]下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0077]如图1所示，本发明实施例的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统主要由输入模块1、现场可编程门阵列模块2、校验电压供给模块3、波形信号处理模块4、电阻网络模块5、步进电机控制模块6、灯系控制单元模块7、显示模块8、转速表9、水温表，燃油表，油压表10、步进电机11、车速里程表12组成；
[0078]输入模块1，连接现场可编程门阵列模块2，用于用户输入控制指令，产生时钟信号，开关整个系统等功能；
[0079]现场可编程门阵列模块2，连接校验电压供给模块3，波形信号处理模块4，电阻网络模块5，步进电机控制模块6，灯系控制单元模块7，显示模块8，用于产生所连接各模块的控制信号；
[0080]校验电压供给模块3，连接灯系控制单元模块7，转速表9，水温表，燃油表，油压表10，车速里程表12，用于提供系统校验所需的校验电压；
[0081]波形信号处理模块4，连接转速表9，用于将现场可编程门阵列模块2产生的数字量的正弦波或方波转换成转速表9所需的模拟信号；
[0082]电阻网络模块5,连接水温表,燃油表，油压表10,用于为水温表,燃油表，油压表10提供电阻信号以进行校验；
[0083]步进电机控制模块6，连接步进电机11，步进电机11连接车速里程表12，用于控制步进电机11带动负载旋转以进行校验；
[0084]灯系控制单元模块7，用于对指示灯、报警器等进行检测；
[0085]显示模块8，用于显示输入的频率值或电阻值；
[0086]输入模块I外部输入的为50MHz的时钟信号,通过直接与现场可编程门阵列模块21/0 口连接的开关按键实现对整个校验系统的开关；输入模块I通过4*4矩阵键盘实现用户对系统的控制和指令输入；4*4矩阵键盘设计方法如图2所示，
[0087]每条水平线和垂直线在交叉处通过一个按键加以连接，KRYO，KEYl，ΚΕΥ2，ΚΕΥ3依次接COM的9，8，7，6管脚；
[0088]按键识别方法采用行扫描法，过程如下:
[0089]第一步:判断键盘中是否有键按下；首先，应将全部行线置低电平，然后开始检测列线的状态，如果其中一列的电平为低，则表示键盘中有键按下，若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下；
[0090]第二步:判断闭合键所在的位置。在经过第一步的判断之后，假如确认有键按下后，才可进入具体闭合键判断的步骤。其方法是:按顺序依次将行线置为低电平，注意每一次只能置其中四根行线中的一根行线为低电平，其余行线均为高电平。在确定其中一个行线位置为低电平后，接下来便要进行各列线的电平状态的检测。若检测到某一列为低，则找到该列所在位置，该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是按下的按键。其行列扫描线接到现场可编程门阵列的1/0 口即可；
[0091]经过第一步和第二步就可以准确判断按键所在的位置，然后根据预定的功能进行相应的处理；
[0092]输入模块I通过4*4矩阵键盘设计中使用的键盘为16个键，其外观图表1所示:
[0093]表1
[0094]
【权利要求】
1.一种基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，该基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统包括:输入模块、现场可编程门阵列模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块、转速表、水温表，燃油表，油压表、步进电机、车速里程表； 用于用户输入控制指令，产生时钟信号，开关整个系统功能的输入模块； 与输入模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块连接，用于产生所连接的输入模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块连接的控制信号的现场可编程门阵列模块，接收输入模块的输入控制指令； 与灯系控制单元模块、转速表、水温表，燃油表，油压表、车速里程表连接，用于提供系统校验所需的校验电压的校验电压供给模块； 与转速表连接，用于将现场可编程门阵列模块产生的数字量的正弦波或方波转换成转速表所需的模拟信号波形信号处理模块； 与水温表，燃油表，油压表连接，用于为水温表，燃油表，油压表提供电阻信号以进行校验的电阻网络模块； 与步进电机连接，用于控制步进电机带动负载旋转以进行校验的步进电机控制模块，步进电机连接车速里程表； 与校验电压供给模块连接，用于对指示灯、报警器进行检测的灯系控制单元模块，接收校验电压供给模块的电压 信号； 与现场可编程门阵列模块连接，用于显示输入的频率值或电阻值的显示模块。
2.如权利要求1所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，输入模块外部输入的为50MHz的时钟信号，通过直接与现场可编程门阵列模块I/O 口连接的开关按键实现对整个校验系统的开关。
3.如权利要求1所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，输入模块通过4*4矩阵键盘实现用户对系统的控制和指令输入。
4.如权利要求3所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，4*4矩阵键盘设计方法为每条水平线和垂直线在交叉处通过一个按键加以连接，KRYO,KEYl，KEY2, KEY3 依次接 COM 的 9，8，7，6 管脚。
5.如权利要求4所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，按键识别方法采用行扫描法，具体的步骤为: 第一步:判断键盘中是否有键按下；首先，应将全部行线置低电平，然后开始检测列线的状态，如果其中一列的电平为低，则表示键盘中有键按下，若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下； 第二步:判断闭合键所在的位置，在经过第一步的判断之后，假如确认有键按下后，才可进入具体闭合键判断的步骤； 方法是:按顺序依次将行线置为低电平，注意每一次只能置其中四根行线中的一根行线为低电平，其余行线均为高电平，在确定其中一个行线位置为低电平后，接下来便要进行各列线的电平状态的检测，若检测到某一列为低，则找到该列所在位置，该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是按下的按键，行列扫描线接到现场可编程门阵列的1/0 口即可； 经过第一步和第二步就可以准确判断按键所在的位置，然后根据预定的功能进行相应的处理。
6.如权利要求1所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，校验电压供给模块采用芯片TLC5615和0PA551搭接完成，电路具体的连接为: TLC5615芯片的Din_dac连接现场可编程门阵列模块提供的数据信号接口，clk_dac连接现场可编程门阵列模块的串行时钟信号输出口，cS_dac是片选信号接口，输入低电平，Dout悬空，VDD接+30V的电源，且+30V的电源通过一个0.1uF的电容接地，REFIN接2.16V的Vref，且Vref通过一个0.1uF的电容接地，AGND接地，VOUT通过2.5ΚΩ的电阻Rl接0PA551 芯片的-1N ； 0PA551芯片的NC通过电阻3K Ω的R2接地，+IN和V-共同连接-30V的电源，且-30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，FLAG接+30V的电源，且+30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，V+接+30V的电源，OUT通过15ΚΩ的电阻R3接NC。
7.如权利要求1所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，波形信号处理模块采用芯片DAC0832和运放TL082搭接完成，电路的具体连接为: P1023-P1031为现场可编程门阵列模块的I/O 口，依次接DAC0832的D0_D7，WR1接地，FB接TL082/1的I端口，IOUTl接TL082/1的2端口，且FB与IOUTl间接有一个51pF的电容，10UT2 接 TL082/1 的 3 端口，且 10UT2，/CS, WR2, XFER, GND (管脚 3)，GND (管脚 10)接地，VERF接+5V电源，VCC接电源VCC ； TL082/1的输出端I通过一个5.1K Ω的电阻接TL082/2的输入端口 6 ； TL082/2的输入端口 5接地，输出端通过一个7.2K Ω的电阻和一个电容接输入端口 6。
8.如权利要求1所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，电阻网络模块的设计包括电阻网络的连接及其驱动； 电阻网络的连接为:电阻网络采用串联的方式来实现，每个电阻网络由800Ω，400Ω，200 Ω，100 Ω，80 Ω，40 Ω，20 Ω，10 Ω，8 Ω，4 Ω，2 Ω，I Ω，0.8 Ω，0.4 Ω，0.2 Ω，0.1 Ω 十六个精密电阻依次与对应的继电器Kl，Κ2，Κ3......Κ16并联组成； 电阻网络的驱动连接为:MC1413的每个输入端口通过2.7ΚΩ的电阻连接现场可编程门阵列模块，并控制继电器工作，其余的与电阻并联的继电器的连接，有多少个精密电阻就配置多少个相应的驱动电路。
9.如权利要求1所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，步进电机控制模块的电路具体连接为:: 步进电机的A、B、C三相电路连接原理相同，以A相为例:现场可编程门阵列模块的PIO口接74LS14反相器后接9014基极，并通过一个6.7ΚΩ的电阻接+5V电源，+5V电源通过670 Ω的电阻接9014集电极，9014发射极通过74BF004的输入端接地；+25V电源通过33K Ω的电阻接74BF004的输出端、TIP122的基极和发射极接地；+25V经IK Ω的电阻Rl (B相为R2，C相为R3)，RLl (B相为RL2，C相为RL3)，50 Ω的电阻和200uF的电容组成的并联电路通过TIP122的集电极和发射极接地；+25V经01出相为02，C相为?3)，200Ω的电阻通过ΤΙΡI22的集电极和发射极接地。
10.如权利要求9所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，步进电机控制模块的控制方法为:现场可编程门阵列模块将控制脉冲从PIO 口发出经过74LS14反相输出后进入9014放大后便可控制光电开关74BR)04的通断，光电开关74BF004主要起光电隔离的作用，脉冲信号由功率管TIP122进行电压和电流的放大，从而驱动步进电机中相应的A、B、C相绕组的通断，使步进电机能够根据不同的控制信号分别作正转，反转，停 转，加速。
【文档编号】G05B19/042GK103605301SQ201310286392
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年7月8日 优先权日:2013年7月8日
【发明者】王纪婵 申请人:王纪婵
【专利摘要】本发明公开了一种基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统及电路，包括：用于用户输入控制指令，产生时钟信号，开关整个系统功能的输入模块；用于产生所连接的控制信号的现场可编程门阵列模块；用于提供系统校验所需的校验电压的校验电压供给模块；用于将现场可编程门阵列模块产生的数字量的正弦波或方波转换成转速表所需的模拟信号波形信号处理模块；用于为水温表，燃油表，油压表提供电阻信号以进行校验的电阻网络模块；用于控制步进电机带动负载旋转以进行校验的步进电机控制模块；用于对指示灯、报警器进行检测的灯系控制单元模块；用于显示输入的频率值或电阻值的显示模块。此外，本发明结构简单，操作方便，实用性较强。
【专利说明】一种基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统及电路
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于电子自动化【技术领域】，尤其涉及一种基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统及电路。
[0002]【背景技术】
[0003]随着汽车工业的高速发展，现代汽车的各个组成部分的结构也日趋复杂，其附属装置也越来越多，特别是近年来计算机技术、电子技术、网络技术以及液晶显示技术与汽车仪表的结合应用，对仪表的整体性能指标、外型结构及功能的完善都有很大的提高。汽车仪表板作为现代汽车的信息中心，为驾驶员提供了更多更迅速的汽车行驶信息，使驾驶员能够及时有效地采取相应的操作，保证汽车安全正常地工作，因而它的生产质量将直接关系到汽车行驶的安全性，舒适性和整车的质量。然而在大批量的汽车仪表的生产过程中也引发了另一个问题，即汽车仪表的校验问题。为了降低仪表的生产成本，提高其生产效率，确保产品的质量，如何开发出一种能够准确检测汽车仪表的校验仪已经成为一项重要而且极富应用意义的课题。
[0004]在国内，之前的产品大部分基于单片机开发，还没有基于现场可编程门阵列的汽车仪表的校验仪。
【发明内容】
[0005]本发明实施例的目的在于提供一种基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统及电路，旨在解决在国内的产品大部分基于单片机开发，还没有基于现场可编程门阵列的汽车仪表的校验仪的问题。
[0006]本发明实施例是这样实现的，一种基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，该基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统包括:输入模块、现场可编程门阵列模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单兀模块、显不模块、转速表、水温表，燃油表，油压表、步进电机、车速里程表；
[0007]用于用户输入控制指令，产生时钟信号，开关整个系统功能的输入模块；
[0008]与输入模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块连接，用于产生所连接的输入模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块连接的控制信号的现场可编程门阵列模块，接收输入模块的输入控制指令；
[0009]与灯系控制单兀模块、转速表、水温表，燃油表，油压表、车速里程表连接，用于提供系统校验所需的校验电压的校验电压供给模块；
[0010]与转速表连接，用于将现场可编程门阵列模块产生的数字量的正弦波或方波转换成转速表所需的模拟信号波形信号处理模块；
[0011 ] 与水温表，燃油表，油压表连接，用于为水温表，燃油表，油压表提供电阻信号以进行校验的电阻网络模块；
[0012]与步进电机连接，用于控制步进电机带动负载旋转以进行校验的步进电机控制模块，步进电机连接车速里程表；
[0013]与校验电压供给模块连接，用于对指示灯、报警器进行检测的灯系控制单元模块，接收校验电压供给模块的电压信号；
[0014]与现场可编程门阵列模块连接，用于显示输入的频率值或电阻值的显示模块。
[0015]进一步，输入模块外部输入的为50MHz的时钟信号，通过直接与现场可编程门阵列模块I/o 口连接的开关按键实现对整个校验系统的开关。
[0016]进一步，输入模块通过4*4矩阵键盘实现用户对系统的控制和指令输入。
[0017]进一步，4*4矩阵键盘设计方法为每条水平线和垂直线在交叉处通过一个按键加以连接，KRYO，KEYl，KEY2，KEY3 依次接 COM 的 9，8，7，6 管脚.[0018]进一步，按键识别方法采用行扫描法具体的步骤为:
[0019]第一步:判断键盘中是否有键按下；首先，应将全部行线置低电平，然后开始检测列线的状态，如果其中一列的电平为低，则表示键盘中有键按下，若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下；
[0020]第二步:判断闭合键所在的位置，在经过第一步的判断之后，假如确认有键按下后，才可进入具体闭合键判断的步骤；
[0021]方法是:按顺序依次将行线置为低电平，注意每一次只能置其中四根行线中的一根行线为低电平，其余行线均为高电平，在确定其中一个行线位置为低电平后，接下来便要进行各列线的电平状态的检测，若检测到某一列为低，则找到该列所在位置，该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是按下的按键，行列扫描线接到现场可编程门阵列的1/0 口即可；
[0022]经过第一步和第二步就可以准确判断按键所在的位置，然后根据预定的功能进行相应的处理。
[0023]进一步，校验电压供给模块采用芯片TLC5615和0PA551搭接完成，电路具体的连接为:
[0024]TLC5615芯片的Din_dac连接现场可编程门阵列模块提供的数据信号接口，clk_dac连接现场可编程门阵列模块的串行时钟信号输出口，cS_dac是片选信号接口，输入低电平，Dout悬空，VDD接+30V的电源，且+30V的电源通过一个0.1uF的电容接地，REFIN接
2.16V的Vref，且Vref通过一个0.1uF的电容接地，AGND接地，VOUT通过2.5K Ω的电阻Rl接0PA551芯片的-1N;
[0025]0PA551芯片的NC通过电阻3ΚΩ的R2接地，+IN和V-共同连接-30V的电源，且-30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，FLAG接+30V的电源，且+30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，V+接+30V的电源，OUT通过15ΚΩ的电阻R3接NC。
[0026]进一步，波形信号处理模块采用芯片DAC0832和运放TL082搭接完成，电路的具体连接为:
[0027]P1023-P1031为现场可编程门阵列模块的I/O 口，依次接DAC0832的D0-D7，WRl接地，FB 接 TL082/1 的 I 端口，IOUTl 接 TL082/1 的 2 端口，且 FB 与 IOUTl 间接有一个 51pF的电容，10UT2 接 TL082/1 的 3 端口，且 10UT2，/CS，WR2，XFER，GND(管脚 3)，GND(管脚 10)接地，VERF接+5V电源，VCC接电源VCC ；[0028]TL082/1的输出端I通过一个5.1K Ω的电阻接TL082/2的输入端口 6 ；
[0029]TL082/2的输入端口 5接地，输出端通过一个7.2ΚΩ的电阻和一个电容接输入端
Π 6。
[0030]进一步，电阻网络模块的设计包括电阻网络的连接及其驱动；
[0031]电阻网络的连接为:电阻网络采用串联的方式来实现，每个电阻网络由800Ω，400 Ω，200 Ω，100 Ω，80 Ω，40 Ω，20 Ω，10 Ω，8 Ω，4 Ω，2 Ω，I Ω，0.8 Ω，0.4 Ω，0.2 Ω，0.1 Ω十六个精密电阻依次与对应的继电器Kl，K2，K3......K16并联组成；
[0032]电阻网络的驱动连接为:MC1413的每个输入端口通过2.7ΚΩ的电阻连接现场可编程门阵列模块，并控制继电器工作，其余的与电阻并联的继电器的连接，有多少个精密电阻就配置多少个相应的驱动电路。
[0033]进一步，步进电机控制|吴块的电路具体连接为::
[0034]步进电机的A、B、C三相电路连接原理相同，以A相为例:现场可编程门阵列模块的PIO 口接74LS14反相器后接9014基极，并通过一个6.7K Ω的电阻接+5V电源，+5V电源通过670 Ω的电阻接9014集电极，9014发射极通过74BR)04的输入端接地；+25V电源通过33ΚΩ的电阻接74BR)04的输出端、TIP122的基极和发射极接地；+25V经IK Ω的电阻Rl (B相为R2，C相为R3)，RLl (B相为RL2，C相为RL3)，50 Ω的电阻和200uF的电容组成的并联电路通过TIP122的集电极和发射极接地；+25V经01出相为02，(:相为03)，200 Ω的电阻通过TIP122的集电极和发射极接地。
[0035]进一步，步进电机控制模块的控制方法为:现场可编程门阵列模块将控制脉冲从PIO 口发出经过74LS14反相输`出后进入9014放大后便可控制光电开关74BF004的通断，光电开关74BR)04主要起光电隔离的作用，脉冲信号由功率管TIP122进行电压和电流的放大，从而驱动步进电机中相应的A、B、C相绕组的通断，使步进电机能够根据不同的控制信号分别作正转，反转，停转，加速。
[0036]本发明提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统及电路，通过输入模块采用4*4矩阵键盘，极大地减少了占用I/O 口的资源；通过校验电压供给模块的设计最终可以为仪表校验提供0-26V之间的任何值；通过波形信号处理模块两个运放的设计，分别实现了电流信号转换为电压信号和滤波功能；通过电阻网络模块的设计，满足了汽车仪表校验所需要的从0-999.9欧的电阻的供给，体积小，精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1是本发明实施例提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统的结构框图；
[0038]图中:1、输入模块；2、现场可编程门阵列模块；3、校验电压供给模块；4、波形信号处理模块；5、电阻网络模块；6、步进电机控制模块；7、灯系控制单元模块；8、显示模块；9、转速表；10、水温表，燃油表，油压表；11、步进电机；12、车速里程表；
[0039]图2是本发明实施例提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪输入模块的4*4矩阵键盘电路图；
[0040]图3是本发明实施例提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪校验电压供给模块的电路图；[0041]图4是本发明实施例提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪波形信号处理模块的电路图。
[0042]图5是本发明实施例提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪电阻网络模块电阻网络连接电路图。
[0043]图6是本发明实施例提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪电阻网络模块电阻网络驱动电路图。
【具体实施方式】
[0044]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0045]图1示出了本发明提供的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统结构。为了便于说明，仅仅示出了与本发明相关的部分。
[0046]本发明的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，该基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统包括:输入模块、现场可编程门阵列模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块、转速表、水温表，燃油表，油压表、步进电机、车速里程表；
[0047]用于用户输入控制指令，产生时钟信号，开关整个系统功能的输入模块；
[0048]与输入模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块连接，用于产生所连接的输入模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块连接的控制信号的现场可编程门阵列模块，接收输入模块的输入控制指令；
[0049]与灯系控制单兀模块、转速表、水温表，燃油表，油压表、车速里程表连接，用于提供系统校验所需的校验电压的校验电压供给模块；
[0050]与转速表连接，用于将现场可编程门阵列模块产生的数字量的正弦波或方波转换成转速表所需的模拟信号波形信号处理模块；
[0051]与水温表，燃油表，油压表连接，用于为水温表，燃油表，油压表提供电阻信号以进行校验的电阻网络模块；
[0052]与步进电机连接，用于控制步进电机带动负载旋转以进行校验的步进电机控制模块，步进电机连接车速里程表；
[0053]与校验电压供给模块连接，用于对指示灯、报警器进行检测的灯系控制单元模块，接收校验电压供给模块的电压信号；
[0054]与现场可编程门阵列模块连接，用于显示输入的频率值或电阻值的显示模块。
[0055]作为本发明实施例的一优化方案，输入模块外部输入的为50MHz的时钟信号,通过直接与现场可编程门阵列模块I/O 口连接的开关按键实现对整个校验系统的开关。
[0056]作为本发明实施例的一优化方案，输入模块通过4*4矩阵键盘实现用户对系统的控制和指令输入。
[0057]作为本发明实施例的一优化方案，4*4矩阵键盘设计方法为每条水平线和垂直线在交叉处通过一个按键加以连接，KRYO，KEYl，KEY2，KEY3依次接COM的9，8，7，6管脚.[0058]作为本发明实施例的一优化方案，按键识别方法采用行扫描法具体的步骤为:
[0059]第一步:判断键盘中是否有键按下；首先，应将全部行线置低电平，然后开始检测列线的状态，如果其中一列的电平为低，则表示键盘中有键按下，若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下；
[0060]第二步:判断闭合键所在的位置，在经过第一步的判断之后，假如确认有键按下后，才可进入具体闭合键判断的步骤；
[0061]方法是:按顺序依次将行线置为低电平，注意每一次只能置其中四根行线中的一根行线为低电平，其余行线均为高电平，在确定其中一个行线位置为低电平后，接下来便要进行各列线的电平状态的检测，若检测到某一列为低，则找到该列所在位置，该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是按下的按键，行列扫描线接到现场可编程门阵列的1/0口即可;
[0062]经过第一步和第二步就可以准确判断按键所在的位置，然后根据预定的功能进行相应的处理。
[0063]作为本发明实施例的一优化方案，校验电压供给模块采用芯片TLC5615和0PA551搭接完成，电路具体的连接为:
[0064]TLC5615芯片的Din_dac连接现场可编程门阵列模块提供的数据信号接口，clk_dac连接现场可编程门阵列模块的串行时钟信号输出口，cS_dac是片选信号接口，输入低电平，Dout悬空，VDD接+30V的电源，且+30V的电源通过一个0.1uF的电容接地，REFIN接
2.16V的Vref，且Vref通过一个0.1uF的电容接地，AGND接地，VOUT通过2.5K Ω的电阻Rl接0PA551芯片的-1N;
[0065]0PA551芯片的NC通过电阻3ΚΩ的R2接地，+IN和V-共同连接-30V的电源，且-30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，FLAG接+30V的电源，且+30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，V+接+30V的电源，OUT通过15ΚΩ的电阻R3接NC。
[0066]作为本发明实施例的一优化方案,波形信号处理模块米用芯片DAC0832和运放TL082搭接完成，电路的具体连接为:
[0067]P1023-P1031为现场可编程门阵列模块的I/O 口，依次接DAC0832的D0_D7，WR1接地，FB 接 TL082/1 的 I 端口，IOUTl 接 TL082/1 的 2 端口，且 FB 与 IOUTl 间接有一个 51pF的电容，10UT2 接 TL082/1 的 3 端口，且 10UT2，/CS，WR2，XFER，GND(管脚 3)，GND(管脚 10)接地，VERF接+5V电源，VCC接电源VCC ；
[0068]TL082/1的输出端I通过一个5.1K Ω的电阻接TL082/2的输入端口 6 ；
[0069]TL082/2的输入端口 5接地，输出端通过一个7.2ΚΩ的电阻和一个电容接输入端
Π 6。
[0070]作为本发明实施例的一优化方案，电阻网络模块的设计包括电阻网络的连接及其驱动；
[0071]电阻网络的连接为:电阻网络采用串联的方式来实现，每个电阻网络由800Ω，400 Ω，200 Ω，100 Ω，80 Ω，40 Ω，20 Ω，10 Ω，8 Ω，4 Ω，2 Ω，I Ω，0.8 Ω，0.4 Ω，0.2 Ω，0.1 Ω
十六个精密电阻依次与对应的继电器Kl，K2，K3......K16并联组成；
[0072]电阻网络的驱动连接为:MC1413的每个输入端口通过2.7ΚΩ的电阻连接现场可编程门阵列模块，并控制继电器工作，其余的与电阻并联的继电器的连接，有多少个精密电阻就配置多少个相应的驱动电路。
[0073]作为本发明实施例的一优化方案，步进电机控制模块的电路具体连接为::
[0074]步进电机的A、B、C三相电路连接原理相同，以A相为例:现场可编程门阵列模块的PIO 口接74LS14反相器后接9014基极，并通过一个6.7K Ω的电阻接+5V电源，+5V电源通过670 Ω的电阻接9014集电极，9014发射极通过74BR)04的输入端接地；+25V电源通过33ΚΩ的电阻接74BR)04的输出端、TIP122的基极和发射极接地；+25V经IK Ω的电阻Rl (B相为R2，C相为R3)，RLl (B相为RL2，C相为RL3)，50 Ω的电阻和200uF的电容组成的并联电路通过TIP122的集电极和发射极接地；+25V经01出相为02，C相为?3)，200Ω的电阻通过ΤΙΡ122的集电极和发射极接地。
[0075]作为本发明实施例的一优化方案，步进电机控制模块的控制方法为:现场可编程门阵列模块将控制脉冲从PIO 口发出经过74LS14反相输出后进入9014放大后便可控制光电开关74BF004的通断，光电开关74BF004主要起光电隔离的作用，脉冲信号由功率管ΤΙΡ122进行电压和电流的放大，从而驱动步进电机中相应的Α、B、C相绕组的通断，使步进电机能够根据不同的控制信号分别作正转，反转，停转，加速。
[0076]下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0077]如图1所示，本发明实施例的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统主要由输入模块1、现场可编程门阵列模块2、校验电压供给模块3、波形信号处理模块4、电阻网络模块5、步进电机控制模块6、灯系控制单元模块7、显示模块8、转速表9、水温表，燃油表，油压表10、步进电机11、车速里程表12组成；
[0078]输入模块1，连接现场可编程门阵列模块2，用于用户输入控制指令，产生时钟信号，开关整个系统等功能；
[0079]现场可编程门阵列模块2，连接校验电压供给模块3，波形信号处理模块4，电阻网络模块5，步进电机控制模块6，灯系控制单元模块7，显示模块8，用于产生所连接各模块的控制信号；
[0080]校验电压供给模块3，连接灯系控制单元模块7，转速表9，水温表，燃油表，油压表10，车速里程表12，用于提供系统校验所需的校验电压；
[0081]波形信号处理模块4，连接转速表9，用于将现场可编程门阵列模块2产生的数字量的正弦波或方波转换成转速表9所需的模拟信号；
[0082]电阻网络模块5,连接水温表,燃油表，油压表10,用于为水温表,燃油表，油压表10提供电阻信号以进行校验；
[0083]步进电机控制模块6，连接步进电机11，步进电机11连接车速里程表12，用于控制步进电机11带动负载旋转以进行校验；
[0084]灯系控制单元模块7，用于对指示灯、报警器等进行检测；
[0085]显示模块8，用于显示输入的频率值或电阻值；
[0086]输入模块I外部输入的为50MHz的时钟信号,通过直接与现场可编程门阵列模块21/0 口连接的开关按键实现对整个校验系统的开关；输入模块I通过4*4矩阵键盘实现用户对系统的控制和指令输入；4*4矩阵键盘设计方法如图2所示，
[0087]每条水平线和垂直线在交叉处通过一个按键加以连接，KRYO，KEYl，ΚΕΥ2，ΚΕΥ3依次接COM的9，8，7，6管脚；
[0088]按键识别方法采用行扫描法，过程如下:
[0089]第一步:判断键盘中是否有键按下；首先，应将全部行线置低电平，然后开始检测列线的状态，如果其中一列的电平为低，则表示键盘中有键按下，若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下；
[0090]第二步:判断闭合键所在的位置。在经过第一步的判断之后，假如确认有键按下后，才可进入具体闭合键判断的步骤。其方法是:按顺序依次将行线置为低电平，注意每一次只能置其中四根行线中的一根行线为低电平，其余行线均为高电平。在确定其中一个行线位置为低电平后，接下来便要进行各列线的电平状态的检测。若检测到某一列为低，则找到该列所在位置，该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是按下的按键。其行列扫描线接到现场可编程门阵列的1/0 口即可；
[0091]经过第一步和第二步就可以准确判断按键所在的位置，然后根据预定的功能进行相应的处理；
[0092]输入模块I通过4*4矩阵键盘设计中使用的键盘为16个键，其外观图表1所示:
[0093]表1
[0094]
【权利要求】
1.一种基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，该基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统包括:输入模块、现场可编程门阵列模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块、转速表、水温表，燃油表，油压表、步进电机、车速里程表； 用于用户输入控制指令，产生时钟信号，开关整个系统功能的输入模块； 与输入模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块连接，用于产生所连接的输入模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块连接的控制信号的现场可编程门阵列模块，接收输入模块的输入控制指令； 与灯系控制单元模块、转速表、水温表，燃油表，油压表、车速里程表连接，用于提供系统校验所需的校验电压的校验电压供给模块； 与转速表连接，用于将现场可编程门阵列模块产生的数字量的正弦波或方波转换成转速表所需的模拟信号波形信号处理模块； 与水温表，燃油表，油压表连接，用于为水温表，燃油表，油压表提供电阻信号以进行校验的电阻网络模块； 与步进电机连接，用于控制步进电机带动负载旋转以进行校验的步进电机控制模块，步进电机连接车速里程表； 与校验电压供给模块连接，用于对指示灯、报警器进行检测的灯系控制单元模块，接收校验电压供给模块的电压 信号； 与现场可编程门阵列模块连接，用于显示输入的频率值或电阻值的显示模块。
2.如权利要求1所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，输入模块外部输入的为50MHz的时钟信号，通过直接与现场可编程门阵列模块I/O 口连接的开关按键实现对整个校验系统的开关。
3.如权利要求1所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，输入模块通过4*4矩阵键盘实现用户对系统的控制和指令输入。
4.如权利要求3所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，4*4矩阵键盘设计方法为每条水平线和垂直线在交叉处通过一个按键加以连接，KRYO,KEYl，KEY2, KEY3 依次接 COM 的 9，8，7，6 管脚。
5.如权利要求4所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，按键识别方法采用行扫描法，具体的步骤为: 第一步:判断键盘中是否有键按下；首先，应将全部行线置低电平，然后开始检测列线的状态，如果其中一列的电平为低，则表示键盘中有键按下，若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下； 第二步:判断闭合键所在的位置，在经过第一步的判断之后，假如确认有键按下后，才可进入具体闭合键判断的步骤； 方法是:按顺序依次将行线置为低电平，注意每一次只能置其中四根行线中的一根行线为低电平，其余行线均为高电平，在确定其中一个行线位置为低电平后，接下来便要进行各列线的电平状态的检测，若检测到某一列为低，则找到该列所在位置，该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是按下的按键，行列扫描线接到现场可编程门阵列的1/0 口即可； 经过第一步和第二步就可以准确判断按键所在的位置，然后根据预定的功能进行相应的处理。
6.如权利要求1所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，校验电压供给模块采用芯片TLC5615和0PA551搭接完成，电路具体的连接为: TLC5615芯片的Din_dac连接现场可编程门阵列模块提供的数据信号接口，clk_dac连接现场可编程门阵列模块的串行时钟信号输出口，cS_dac是片选信号接口，输入低电平，Dout悬空，VDD接+30V的电源，且+30V的电源通过一个0.1uF的电容接地，REFIN接2.16V的Vref，且Vref通过一个0.1uF的电容接地，AGND接地，VOUT通过2.5ΚΩ的电阻Rl接0PA551 芯片的-1N ； 0PA551芯片的NC通过电阻3K Ω的R2接地，+IN和V-共同连接-30V的电源，且-30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，FLAG接+30V的电源，且+30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，V+接+30V的电源，OUT通过15ΚΩ的电阻R3接NC。
7.如权利要求1所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，波形信号处理模块采用芯片DAC0832和运放TL082搭接完成，电路的具体连接为: P1023-P1031为现场可编程门阵列模块的I/O 口，依次接DAC0832的D0_D7，WR1接地，FB接TL082/1的I端口，IOUTl接TL082/1的2端口，且FB与IOUTl间接有一个51pF的电容，10UT2 接 TL082/1 的 3 端口，且 10UT2，/CS, WR2, XFER, GND (管脚 3)，GND (管脚 10)接地，VERF接+5V电源，VCC接电源VCC ； TL082/1的输出端I通过一个5.1K Ω的电阻接TL082/2的输入端口 6 ； TL082/2的输入端口 5接地，输出端通过一个7.2K Ω的电阻和一个电容接输入端口 6。
8.如权利要求1所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，电阻网络模块的设计包括电阻网络的连接及其驱动； 电阻网络的连接为:电阻网络采用串联的方式来实现，每个电阻网络由800Ω，400Ω，200 Ω，100 Ω，80 Ω，40 Ω，20 Ω，10 Ω，8 Ω，4 Ω，2 Ω，I Ω，0.8 Ω，0.4 Ω，0.2 Ω，0.1 Ω 十六个精密电阻依次与对应的继电器Kl，Κ2，Κ3......Κ16并联组成； 电阻网络的驱动连接为:MC1413的每个输入端口通过2.7ΚΩ的电阻连接现场可编程门阵列模块，并控制继电器工作，其余的与电阻并联的继电器的连接，有多少个精密电阻就配置多少个相应的驱动电路。
9.如权利要求1所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，步进电机控制模块的电路具体连接为:: 步进电机的A、B、C三相电路连接原理相同，以A相为例:现场可编程门阵列模块的PIO口接74LS14反相器后接9014基极，并通过一个6.7ΚΩ的电阻接+5V电源，+5V电源通过670 Ω的电阻接9014集电极，9014发射极通过74BF004的输入端接地；+25V电源通过33K Ω的电阻接74BF004的输出端、TIP122的基极和发射极接地；+25V经IK Ω的电阻Rl (B相为R2，C相为R3)，RLl (B相为RL2，C相为RL3)，50 Ω的电阻和200uF的电容组成的并联电路通过TIP122的集电极和发射极接地；+25V经01出相为02，C相为?3)，200Ω的电阻通过ΤΙΡI22的集电极和发射极接地。
10.如权利要求9所述的基于现场可编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，其特征在于，步进电机控制模块的控制方法为:现场可编程门阵列模块将控制脉冲从PIO 口发出经过74LS14反相输出后进入9014放大后便可控制光电开关74BR)04的通断，光电开关74BF004主要起光电隔离的作用，脉冲信号由功率管TIP122进行电压和电流的放大，从而驱动步进电机中相应的A、B、C相绕组的通断，使步进电机能够根据不同的控制信号分别作正转，反转，停 转，加速。
【文档编号】G05B19/042GK103605301SQ201310286392
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年7月8日 优先权日:2013年7月8日
【发明者】王纪婵 申请人:王纪婵
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