换挡器挡位显示三线式逻辑电路及使用该逻辑电路的车辆论文和设计-余沿华

全文摘要

本实用新型涉及一种换挡器挡位显示三线式逻辑电路及使用该逻辑电路的车辆；该三线式逻辑电路为三线PWM驱动控制的指示灯和背光灯逻辑电路；所述三线式逻辑电路的三线PWM驱动控制线分别为R挡驱动信号、D挡驱动信号和N挡驱动信号，能实现7种组合逻辑供换挡器挡位显示七种工况。本实用新型结构设计合理，成本低，在保证高可靠性和强EMI（ElectromagneticInterference）性能的基础上，突破性能的提出了纯硬件逻辑解决方案，采用灵活的硬件逻辑方案，便于应用且适用范围广，能适用于不同车型和多种造型和不同车厂的EMC（ElectroMagneticCompatibility）规范。

主设计要求

1.一种换挡器挡位显示三线式逻辑电路，其特征在于：所述三线式逻辑电路为三线PWM驱动控制的指示灯和背光灯逻辑电路；所述三线式逻辑电路的三线PWM驱动控制线分别为R挡驱动信号、D挡驱动信号和N挡驱动信号，能实现七种组合逻辑供换挡器挡位显示七种工况。

设计方案

2.如权利要求1所述的换挡器挡位显示三线式逻辑电路，其特征在于：所述三线式逻辑电路包括二极管D1～D8、静电防护电容C1～C3、限流电阻R1～R11、指示灯LD1～LD4、背光灯LED5～LED11、R挡和N挡位互锁逻辑电路Q1、D挡和N挡位与逻辑电路Q2、三极管Q3、电阻R22和R23；

所述二极管D1～D8均采用二合一集成封装；所述R挡和N挡位互锁逻辑电路Q1和所述D挡和N挡位与逻辑电路Q2均为SOT363封装二合一三极管；所述R挡和N挡位互锁逻辑电路Q1的型号为PUMH13\/NXP；所述D挡和N挡位与逻辑电路Q2的型号为BCR35PN\/INFINEON；

所述指示灯LD1为R挡指示灯，所述指示灯LD2为N挡指示灯，所述指示灯LD3为D挡指示灯，所述指示灯LD4为E挡指示灯；所述背光灯LED5和LED6为R挡背光灯，所述背光灯LED7为N挡背光灯，所述背光灯LED8和LED9为D挡背光灯，所述背光灯LED10和LED11为E挡背光灯；所述静电防护电容C1、C2、C3分别作为对信号输入端口SHIFT_D、SHIFT_N、SHIFT_R的静电防护；

所述静电防护电容C1一端接地，另一端连接D挡信号输入端口SHIFT_D；所述静电防护电容C2一端接地，另一端连接接N挡信号输入端口SHIFT_N；所述静电防护电容C3一端接地，另一端连接R挡信号输入端口SHIFT_R；

所述二极管D1的3号管脚连接D挡信号输入端口SHIFT_D，所述二极管D1的2号管脚连接ECO挡背光灯信号输入线路BL_ECO_Shift，所述二极管D1的1号管脚连接R挡背光灯信号输入线路BL_R_Shift；且所述二极管D1的2号管脚具体是通过所述限流电阻R1和R2分别连接驱动ECO挡的所述背光灯LED10和LED11；所述二极管D1的1号管脚具体是通过所述限流电阻R3和R4分别连接驱动R挡的所述背光灯LED5和LED6；

所述二极管D2的1号管脚连接所述D挡和N挡位与逻辑电路Q2的3号管脚，所述二极管D2的2号管脚连接所述二极管D3的1号管脚，所述二极管D2的3号管脚连接ECO挡背光灯信号输入线路BL_ECO_Shift；且所述二极管D2的3号管脚具体是通过所述限流电阻R3和R4分别连接驱动R挡的所述背光灯LED5和LED6；

所述二极管D3的1号管脚连接所述二极管D2的2号管脚，所述二极管D3的2号管脚连接R挡信号输入端口SHIFT_R，所述二极管D3的3号管脚连接ECO挡背光灯信号输入线路BL_ECO_Shift；且所述二极管D3的3号管脚具体是通过所述限流电阻R1和R2分别连接驱动ECO挡的所述背光灯LED10和LED11；

所述二极管D4的1号管脚连接R挡信号输入端口SHIFT_R，所述二极管D4的2号管脚连接D挡信号输入端口SHIFT_D，所述二极管D4的3号管脚连接N挡背光灯信号输入线路BL_N_Shift；且所述二极管D4的3号管脚具体是通过所述限流电阻R7连接驱动N挡的所述背光灯LED7；

所述二极管D5的3号管脚连接所述D挡和N挡位与逻辑电路Q2的3号管脚，所述二极管D5的2号管脚连接N挡背光灯信号输入线路BL_N_Shift，所述二极管D5的1号管脚连接D挡背光灯信号输入线路BL_D_Shift；且所述二极管D5的2号管脚具体通过所述限流电阻R7连接驱动N挡的背光灯LED7；所述二极管D5的1号管脚具体通过所述限流电阻R5和R6分别连接驱动D挡的所述背光灯LED8和LED9；

所述二极管D6的1号管脚连接R挡信号输入端口SHIFT_R，所述二极管D6的2号管脚连接N挡信号输入端口SHIFT_N，所述二极管D6的3号管脚连接D挡背光灯信号输入端口；且所述二极管D6的3号管脚具体通过所述限流电阻R5和R6分别连接驱动D挡的所述背光灯LED8和LED9；

所述二极管D7的1号管脚连接所述指示灯LD3的阳极端，所述二极管D7的2号管脚连接所述指示灯LD2的阳极端，所述二极管D7的3号管脚连接所述三极管Q3的集电极；

所述二极管D8的1号管脚连接所述背光灯LED10的阳极端，所述二极管D8的2号管脚连接所述背光灯LED11的阳极端, 所述二极管D8的3号管脚连接所述三极管Q3的集电极；

当D挡信号输入端口SHIFT_D和N挡信号输入端口SHIFT_N同时输入信号时，所述二极管D7和D8起到对ECO挡的所述背光灯LED10和LED11、N挡的所述指示灯LD2、D挡的所述指示灯LD3的强制关断作用；

所述三极管Q3为NPN型三极管，其发射极接地，基极连接所述电阻R22并通过所述电阻R22连接所述D挡和N挡位与逻辑电路Q2的3号引脚；所述电阻R23连接于所述三极管Q3的基极与发射极之间；

所述R挡和N挡位互锁逻辑电路Q1的1号和4号引脚接地，2号引脚连接N挡信号输入端口SHIFT_N，3号引脚连接所述指示灯LD2的阳极端，5号引脚连接R挡信号输入端口SHIFT_R，6号引脚连接所述指示灯LD1的阳极端；

所述D挡和N挡位与逻辑电路Q2的1号引脚接地，2号引脚连接N挡信号输入端口SHIFT_N，3号引脚连接所述限流电阻R11并通过所述限流电阻R11连接所述指示灯LD4的阳极端，4号引脚连接D挡信号输入端口SHIFT_D，5号引脚与6号引脚相连；

所述背光灯LED5～LED11的阴极端均接地；所述指示灯LD1～LD4的阴极端均接地。

3.如权利要求2所述的换挡器挡位显示三线式逻辑电路，其特征在于：所述限流电阻R1~R7的阻值均为200Ω，所述限流电阻R8~R11的阻值均为300Ω，所述电阻R22的阻值为1000Ω，所述电阻R23的阻值为10000Ω。

4.如权利要求2所述的换挡器挡位显示三线式逻辑电路，其特征在于：所述三线式逻辑电路还包括瞬态抑制器TVS1～TVS3；

所述瞬态抑制器TVS1一端接地，另一端连接D挡信号输入端口SHIFT_D；

所述瞬态抑制器TVS2一端接地，另一端连接N挡信号输入端口SHIFT_N；

所述瞬态抑制器TVS3一端接地，另一端连接R挡信号输入端口SHIFT_R。

5.如权利要求2所述的换挡器挡位显示三线式逻辑电路，其特征在于，所述三线式逻辑电路供换挡器挡位显示的五种工况具体为：

（1）换挡器上电：没有挡位，所述指示灯LD1～LD4全灭，所述背光灯LED5～LED11全亮；

（2）R挡：所述R挡指示灯LD1亮，R挡背光灯LED5和LED6灭，其余背光灯LED7～LED11全亮；

（3）N挡：N挡指示灯LD2亮，N背光灯LED7灭，其余背光灯LED5、LED6、LED8～LED11全亮；

（4）D挡：D挡指示灯LD3亮，D背光灯LED8和LED9灭，其余背光LED5～LED7、LED10、LED11全亮；

（5）E挡：E挡指示灯LD4亮，E背光灯LED10和LED11灭，其余背光灯LED5～LED9。

6.一种使用权利要求1至5任意一项所述的换挡器挡位显示三线式逻辑电路的车辆，包括车架、车身、发动机、变速箱和换挡器；所述换挡器匹配安装在车身的驾驶舱内，其包括换挡器底座和安装在所述换挡器底座内侧的换挡器主PCBA；其特征在于：所述换挡器主PCBA上集成有换挡器挡位显示三线式逻辑电路；

所述三线式逻辑电路为三线PWM驱动控制的指示灯和背光灯逻辑电路；所述三线式逻辑电路的三线PWM驱动控制线分别为R挡驱动信号、D挡驱动信号和N挡驱动信号，能实现七种组合逻辑供换挡器挡位显示七种工况。

7.如权利要求6所述的车辆，其特征在于：所述三线式逻辑电路包括二极管D1～D8、静电防护电容C1～C3、限流电阻R1～R11、指示灯LD1～LD4、背光灯LED5～LED11、R挡和N挡位互锁逻辑电路Q1、D挡和N挡位与逻辑电路Q2、三极管Q3、电阻R22和R23；

所述背光灯LED5～LED11的阴极端均接地；所述指示灯LD1～LD4的阴极端均接地。

8.如权利要求7所述的车辆，其特征在于：所述限流电阻R1~R7的阻值均为200Ω，所述限流电阻R8~R11的阻值均为300Ω，所述电阻R22的阻值为1000Ω，所述电阻R23的阻值为10000Ω。

9.如权利要求7所述的车辆，其特征在于：所述三线式逻辑电路还包括瞬态抑制器TVS1～TVS3；

所述瞬态抑制器TVS1一端接地，另一端连接D挡信号输入端口SHIFT_D；

所述瞬态抑制器TVS2一端接地，另一端连接N挡信号输入端口SHIFT_N；

所述瞬态抑制器TVS3一端接地，另一端连接R挡信号输入端口SHIFT_R。

10.如权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述三线式逻辑电路供换挡器挡位显示的五种工况具体为：

（1）换挡器上电：没有挡位，所述指示灯LD1～LD4全灭，所述背光灯LED5～LED11全亮；

（2）R挡：所述R挡指示灯LD1亮，R挡背光灯LED5和LED6灭，其余背光灯LED7～LED11全亮；

（3）N挡：N挡指示灯LD2亮，N背光灯LED7灭，其余背光灯LED5、LED6、LED8～LED11全亮；

（4）D挡：D挡指示灯LD3亮，D背光灯LED8和LED9灭，其余背光LED5～LED7、LED10、LED11全亮；

（5）E挡：E挡指示灯LD4亮，E背光灯LED10和LED11灭，其余背光灯LED5～LED9。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及换挡器技术领域，具体涉及一种换挡器挡位显示三线式逻辑电路及使用该逻辑电路的车辆。

背景技术

车辆行驶离不开换挡器。现有车辆无论是自动挡车辆还是电子换挡车辆，都设置有挡位显示功能。该挡位显示除了在车辆仪表上有显示外，一般还会设置在换挡面板或者换挡手柄上同步显示实时挡位情况。并且在面板上或手柄上显示实时挡位时，一般还要求当前实时挡位的显示与其他挡位挡位显示字符的显示有所区别，例如当前挡位用颜色A显示，其他挡位用颜色B显示，或者当前挡位用高亮显示，其他挡位用低亮显示等，用于给驾驶员一个辅助提示。

由于换挡器的挡位特性，一般至少有P、R、N、D等多个挡位，对需要不同颜色表示当前挡位和非挡位挡位的显示而言，一般会对每个挡位字符设置两个颜色的LED灯；对当前挡位与非当前挡位用高亮、低亮显示而言，一般会对每个挡位对应的LED灯采用两根控制线来控制其高亮、低亮。简而言之，每个挡位灯的显示至少需要两根控制线和一个地线（GND），那么对有4个挡位的挡位显示面板而言，则至少需要2控制线×4＋1根GND共9根线束。

上述挡位显示的电信号一般是从换挡器引出的。一般的解决方案是直接由换挡器引出9根信号线给显示面板或显示手柄，也有在显示面板或显示手柄内置单片机或IC解决，由换挡器对该内置单片机或IC通讯解决显示需要的。针对第一种直接由换挡器引线到显示面板或显示手柄方案，线束较多，插件结构尺寸也比较大，成本较高；对采用内置单片机或IC方案，由于需要设有单片机或IC，成本无疑很高，并且产品抗静电能力较差。

发明内容

本实用新型是为了解决现有换挡器主流设计存在成本高、抗静电能力差、印制板设计制造困难的缺点而提出了一种结构设计合理，成本低，在保证高可靠性和强电磁干扰性能的基础上，突破性能的提出了纯硬件逻辑解决方案，采用灵活的硬件逻辑方案，便于应用且适用范围广，能适用于不同车型和多种造型和不同车厂的电磁兼容规范的换挡器挡位显示三线式逻辑电路及使用该逻辑电路的车辆。

本实用新型的技术方案如下：

上述的换挡器挡位显示三线式逻辑电路，为三线PWM驱动控制的指示灯和背光灯逻辑电路；所述三线式逻辑电路的三线PWM驱动控制线分别为R挡驱动信号、D挡驱动信号和N挡驱动信号，能实现七种组合逻辑供换挡器挡位显示七种工况。

所述换挡器挡位显示三线式逻辑电路，其中：所述三线式逻辑电路包括二极管D1～D8、静电防护电容C1～C3、限流电阻R1～R11、指示灯LD1～LD4、背光灯LED5～LED11、R挡和N挡位互锁逻辑电路Q1、D挡和N挡位与逻辑电路Q2、三极管Q3、电阻R22和R23；

所述背光灯LED5～LED11的阴极端均接地；所述指示灯LD1～LD4的阴极端均接地。

所述换挡器挡位显示三线式逻辑电路，其中：所述限流电阻R1~R7的阻值均为200Ω，所述限流电阻R8~R11的阻值均为300Ω，所述电阻R22的阻值为1000Ω，所述电阻R23的阻值为10000Ω。

所述换挡器挡位显示三线式逻辑电路，其中：所述三线式逻辑电路还包括瞬态抑制器TVS1～TVS3；所述瞬态抑制器TVS1一端接地，另一端连接D挡信号输入端口SHIFT_D；所述瞬态抑制器TVS2一端接地，另一端连接N挡信号输入端口SHIFT_N；所述瞬态抑制器TVS3一端接地，另一端连接R挡信号输入端口SHIFT_R。

所述换挡器挡位显示三线式逻辑电路，其中，所述三线式逻辑电路供换挡器挡位显示的五种工况具体为：

（1）换挡器上电：没有挡位，所述指示灯LD1～LD4全灭，所述背光灯LED5～LED11全亮；

（2）R挡：所述R挡指示灯LD1亮，R挡背光灯LED5和LED6灭，其余背光灯LED7～LED11全亮；

（3）N挡：N挡指示灯LD2亮，N背光灯LED7灭，其余背光灯LED5、LED6、LED8～LED11全亮；

（4）D挡：D挡指示灯LD3亮，D背光灯LED8和LED9灭，其余背光LED5～LED7、LED10、LED11全亮；

（5）E挡：E挡指示灯LD4亮，E背光灯LED10和LED11灭，其余背光灯LED5～LED9。

上述的使用换挡器挡位显示三线式逻辑电路的车辆，包括车架、车身、发动机、变速箱和换挡器；所述换挡器匹配安装在车身的驾驶舱内，其包括换挡器底座和安装在所述换挡器底座内侧的换挡器主PCBA；所述换挡器主PCBA上集成有换挡器挡位显示三线式逻辑电路；所述三线式逻辑电路为三线PWM驱动控制的指示灯和背光灯逻辑电路；所述三线式逻辑电路的三线PWM驱动控制线分别为R挡驱动信号、D挡驱动信号和N挡驱动信号，能实现七种组合逻辑供换挡器挡位显示七种工况。

所述车辆，其中：所述三线式逻辑电路包括二极管D1～D8、静电防护电容C1～C3、限流电阻R1～R11、指示灯LD1～LD4、背光灯LED5～LED11、R挡和N挡位互锁逻辑电路Q1、D挡和N挡位与逻辑电路Q2、三极管Q3、电阻R22和R23；

所述背光灯LED5～LED11的阴极端均接地；所述指示灯LD1～LD4的阴极端均接地。

所述车辆，其中：所述限流电阻R1~R7的阻值均为200Ω，所述限流电阻R8~R11的阻值均为300Ω，所述电阻R22的阻值为1000Ω，所述电阻R23的阻值为10000Ω。

所述车辆，其中：所述三线式逻辑电路还包括瞬态抑制器TVS1～TVS3；所述瞬态抑制器TVS1一端接地，另一端连接D挡信号输入端口SHIFT_D；所述瞬态抑制器TVS2一端接地，另一端连接N挡信号输入端口SHIFT_N；所述瞬态抑制器TVS3一端接地，另一端连接R挡信号输入端口SHIFT_R。

所述车辆，其中，所述三线式逻辑电路供换挡器挡位显示的五种工况具体为：

（1）换挡器上电：没有挡位，所述指示灯LD1～LD4全灭，所述背光灯LED5～LED11全亮；

（2）R挡：所述R挡指示灯LD1亮，R挡背光灯LED5和LED6灭，其余背光灯LED7～LED11全亮；

（3）N挡：N挡指示灯LD2亮，N背光灯LED7灭，其余背光灯LED5、LED6、LED8～LED11全亮；

（4）D挡：D挡指示灯LD3亮，D背光灯LED8和LED9灭，其余背光LED5～LED7、LED10、LED11全亮；

（5）E挡：E挡指示灯LD4亮，E背光灯LED10和LED11灭，其余背光灯LED5～LED9。

有益效果：

本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路结构设计合理，采用逻辑电路解决挡位面板挡位灯的显示方案，可以采用较少的线束从换挡器到挡位显示面板或手柄显示板，实现其挡位显示功能；采用本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路解决换挡器挡位显示需求，相比于换挡器输出挡位显示信号到显示板的方案，可以大幅减少线束根数，减小插件规格及体积，节约成本；对需要使用内置插件的场景下，减少线束根数及插件体积，将减小产品结构件的体积，使产品小巧化、成本低；相比于采用IC或单片机控制面板挡位显示方案，可以节约元件成本、减少抗静电等EMC风险。

本实用新型使用换挡器挡位显示三线式逻辑电路的车辆采用灵活的硬件逻辑电路方案，适用范围广，适用于不同车型和不同挡位显示需求和不同整车厂的EMC规范；本实用新型极大的降低了硬件成本，保证了效益；本实用新型逻辑性强，思路清晰，延展性强，便于调试，能适用于多种LED显示面板；本实用新型的电路设计简单，印制板设计难度低，参数调节方便，便于应用。

附图说明

图1为本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路的整体电路图；

图2为换挡器在R挡工况下的仿真电路图；

图3为换挡器在N挡工况下的仿真电路图；

图4为换挡器在D挡工况下的仿真电路图；

图5为换挡器在ECO挡工况下的仿真电路图；

图6为换挡器在上电初始化工况下的仿真电路图；

图7为本实用新型实施例1使用换挡器挡位显示三线式逻辑电路的车辆的结构示意图；

图8为本实用新型实施例2使用换挡器挡位显示三线式逻辑电路的车辆的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路，为三线PWM驱动控制的指示灯和背光灯逻辑电路。

本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路的三线PWM驱动控制线分别为R挡驱动信号、D挡驱动信号和N挡驱动信号；本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路能实现7种组合逻辑即涵盖7种模式，使换挡器挡位能显示七种工况；结合当前所有自动挡及电子换挡车辆的挡位实际情况，目前车辆均没有超过七种挡位工况，本实用新型可以完美解决当前自动挡及电子换挡车辆的挡位显示需求。由于主机厂的调光要求限制，当前方案5V±0.1V的驱动信号，考虑到二极管和LED的导通压降特性，本实用新型采用每一路LED显示只能有一个二极管的策略，最大程度上消除了二极管压降带来的电流差异。

如图1所示，本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路，由瞬态抑制器TVS1～TVS3、二极管D1～D8、静电防护电容C1～C3、限流电阻R1～R11、指示灯LD1～LD4、背光灯LED5～LED11、R挡和N挡位互锁逻辑电路Q1、D挡和N挡位与逻辑电路Q2、三极管Q3、电阻R22和R23连接组成。

该R挡和N挡位互锁逻辑电路Q1和该D挡和N挡位与逻辑电路Q2均为SOT363封装二合一三极管；该R挡和N挡位互锁逻辑电路Q1的型号为PUMH13\/NXP；该D挡和N挡位与逻辑电路Q2的型号为BCR35PN\/INFINEON。该二极管D1～D8均采用二合一集成封装。该指示灯LD1为R挡指示灯，该指示灯LD2为N挡指示灯，该指示灯LD3为D挡指示灯，该指示灯LD4为E挡指示灯。该背光灯LED5和LED6为R挡背光灯，该背光灯LED7为N挡背光灯，该背光灯LED8和LED9为D挡背光灯，该背光灯LED10和LED11为E挡背光灯。该静电防护电容C1、C2、C3分别作为对信号输入端口SHIFT_D、SHIFT_N、SHIFT_R的静电防护。该电阻R1~R7的阻值均为200Ω，该电阻R8~R11的阻值均为300Ω，该电阻R22的阻值为1000Ω，该电阻R23的阻值为10000Ω。

该瞬态抑制器TVS1一端接地，另一端连接D挡信号输入端口SHIFT_D；该静电防护电容C1一端接地，另一端连接D挡信号输入端口SHIFT_D。

该瞬态抑制器TVS2一端接地，另一端连接N挡信号输入端口SHIFT_N；该静电防护电容C2一端接地，另一端连接接N挡信号输入端口SHIFT_N。

该瞬态抑制器TVS3一端接地，另一端连接R挡信号输入端口SHIFT_R；该静电防护电容C3一端接地，另一端连接R挡信号输入端口SHIFT_R。

该二极管D1的3号管脚连接D挡信号输入端口SHIFT_D，2号管脚连接ECO挡背光灯信号输入线路BL_ECO_Shift，1号管脚连接R挡背光灯信号输入线路BL_R_Shift；且该二极管D1的2号管脚通过限流电阻R1和R2分别连接驱动ECO挡的背光灯LED10和LED11；该二极管D1的1号管脚通过限流电阻R3和R4分别连接驱动R挡的背光灯LED5和LED6。

该二极管D2的1号管脚连接该D挡和N挡位与逻辑电路Q2的3号管脚，2号管脚连接二极管D3的1号管脚，3号管脚连接ECO挡背光灯信号输入线路BL_ECO_Shift；且该二极管D2的3号管脚连接还通过限流电阻R3和R4分别连接驱动R挡的背光灯LED5和LED6。

该二极管D3的1号管脚连接该二极管D2的2号管脚，2号管脚连接R挡信号输入端口SHIFT_R，3号管脚连接ECO挡背光灯信号输入线路BL_ECO_Shift；且该二极管D3的3号管脚还通过限流电阻R1和R2分别连接驱动ECO挡的背光灯LED10和LED11。

该二极管D4的1号管脚连接R挡信号输入端口SHIFT_R，2号管脚连接D挡信号输入端口SHIFT_D，3号管脚连接N挡背光灯信号输入线路BL_N_Shift；且该二极管D4的3号管脚具体通过限流电阻R7连接驱动N挡的背光灯LED7。

该二极管D5的3号管脚连接该D挡和N挡位与逻辑电路Q2的3号管脚，2号管脚连接N挡背光灯信号输入线路BL_N_Shift，1号管脚连接D挡背光灯信号输入线路BL_D_Shift；且该二极管D5的2号管脚还通过限流电阻R7连接驱动N挡的背光灯LED7；该二极管D5的1号管脚还通过限流电阻R5和R6分别连接驱动D挡的背光灯LED8和LED9。

该二极管D6的1号管脚连接R挡信号输入端口SHIFT_R，2号管脚连接N挡信号输入端口SHIFT_N，3号管脚连接D挡背光灯信号输入端口；且该二极管D6的3号管脚还通过限流电阻R5和R6分别连接驱动D挡的背光灯LED8和LED9。

该二极管D7的1号管脚连接指示灯LD3的阳极端，2号管脚连接指示灯LD2的阳极端，3号管脚连接三极管Q3的集电极。

该二极管D8的1号管脚连接背光灯LED10的阳极端，2号管脚连接背光灯LED11的阳极端,3号管脚连接三极管Q3的集电极。

当D挡信号输入端口SHIFT_D和N挡信号输入端口SHIFT_N同时输入时，二极管D7和D8起到对ECO背光灯LED10、LED11以及N挡指示灯LD2和D挡指示灯LD3的强制关断作用。

该三极管Q3为NPN型三极管，其发射极接地，基极连接电阻R22并通过电阻R22连接该D挡和N挡位与逻辑电路Q2的3号引脚；该电阻R23连接于该三极管Q3的基极与发射极之间。

该R挡和N挡位互锁逻辑电路Q1的1号和4号引脚接地，2号引脚连接N挡信号输入端口SHIFT_N，3号引脚连接指示灯LD2的阳极端，5号引脚连接R挡信号输入端口SHIFT_R，6号引脚连接指示灯LD1的阳极端。

该D挡和N挡位与逻辑电路Q2的1号引脚接地，2号引脚连接N挡信号输入端口SHIFT_N，3号引脚连接限流电阻R11并通过限流电阻R11连接指示灯LD4的阳极端，4号引脚连接D挡信号输入端口SHIFT_D，5号引脚与6号引脚相连。

该背光灯LED5～LED11的阴极端均接地；该指示灯LD1～LD4的阴极端均接地。

该瞬态抑制器在TVS1~TVS3为可选贴项且分别靠近D驱动信号输入、N挡位驱动输入和R挡位驱动输入；在系统ESD防护失效的情况下，可考虑放置瞬态抑制器在TVS1~TVS3，如果ESD防护通过整车厂的技术等级，则可以不防置。

该静电防护电容C1~C3为必放置项且分别靠近D驱动信号输入、N挡位驱动输入和R挡位驱动输入。

以下为利用本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路，使换挡器挡位显示的五种工况：

（1）换挡器上电：没有挡位，指示灯LD1～LD4全灭，背光灯LED5～LED11全亮；

（2）R挡：R挡指示灯LD1亮，R挡背光灯LED5和LED6灭，其余背光灯LED7～LED11全亮；

（3）N挡：N挡指示灯LD2亮，N背光灯LED7灭，其余背光灯LED5、LED6、LED8～LED11全亮；

（4）D挡：D挡指示灯LD3亮，D背光灯LED8和LED9灭，其余背光LED5～LED7、LED10、LED11全亮；

（5）E挡：E挡指示灯LD4亮，E背光灯LED10和LED11灭，其余背光灯LED5～LED9。

以下为本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路在换挡器上电工况和ECO挡工况下的工作原理：

（1）上电初始化工况

功能：模拟上电初始化状态（通过软件同时输出R驱动和N驱动来实现）；

效果：指示灯都不亮，背光灯皆点亮。

原理：当R驱动和N驱动同时输出时，背光灯网络ECOB,RB,DB,NB都有驱动信号，故背光灯LED5～LED11皆点亮；指示灯LD3和LD4无驱动信号故不点亮，指示灯LD1和LD2由于互锁逻辑设计，也皆不点亮。详见图1。

该R挡和N挡位互锁逻辑电路的设计为，在R指示灯LD1和限流电阻R8之间，放置NPN或者NMOS或者等效的低边控制器或者等效的底边控制电路；同时在N指示灯LD2和限流电阻R9之间，放置NPN或者NMOS或者等效的低边控制器或者等效的底边控制电路,皆视为和本实用新型雷同。

（2）ECO挡工况

功能：模拟ECO挡输出（通过软件同时输出D驱动和N驱动来实现）；

效果：ECO指示灯点亮，其余指示灯都不亮；背光灯除了ECO背光灯LED10,LED11不点亮外，其余背光灯都点亮。

原理：当D驱动和N驱动同时输出时，背光灯网络ECOB,RB,DB,NB都有驱动信号，同时该D挡和N挡位与逻辑电路Q2开启，该D挡和N挡位与逻辑电路Q2的4号引脚输出D控制信号，则三极管Q3被开启，三极管Q3和二极管D7和D8沟通的低边电路有效，则背光灯LED10和LED11被拉低不亮，指示灯LD2和LD3也被拉低不点亮；另外指示灯LD1和LD2的驱动信号R驱动和N驱动无信号输入故不点亮，详见图1。

该D挡和N挡位与逻辑电路的设计为，本实用新型采用NPN和PNP构成同步高边驱动（类似双信号与逻辑设计皆视为和本实用新型雷同），其中NPN的基极控制信号为N挡驱动，PNP的高边发射极控制源信号为D挡信号 ,当且仅当D信号和N信号同时同步开启方可构成高边同步驱动输出。

本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路，只需要3根控制线加1根GND线共4根线束实现，可以节约8根线束，同时相关线束插件规格大幅减小，对换挡器带挡位显示的手柄有插拔安装及维修需求的情况而言，换挡器操纵杆与手球连接结构可以大幅减小，能使产品结构更小巧化。

本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路的三线PWM驱动控制线可实现的组合逻辑数量的算法为：C^{1<\/sup>_{3<\/sub>+C^{2<\/sup>_{3<\/sub>+C^{3<\/sup>_{3<\/sub>=3+2+1=7；故本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路能实现7种组合逻辑即涵盖7种模式。}}}}}}

下面结合结合换挡器在R挡工况、N挡工况、D挡工况、ECO挡工况和上电初始化工况下的仿真电路图2-6，对本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路作进一步验证。

如图2-6所示，换挡器在R挡工况、N挡工况、D挡工况、ECO挡工况和上电初始化工况下的模拟电路，由R挡按钮开关、N挡按钮开关、D挡按钮开关、二极管D1~D16、电阻R1~R11、三极管Q1~Q5、发光二极管LED1~LED11连接组成。该发光二极管LED1~LED4为指示灯，发光二极管LED5~LED11为背光灯。

该三极管Q1、Q3和Q5为NPN型三极管，该三极管Q2和Q4为PNP型三极管。

该D挡按钮开关一端连接电源，另一端连接三极管Q4的发射极；该D挡按钮开关的另一端还连接电阻R10并通过电阻R10连接发光二极管LED3的阳极端；该D挡按钮开关的另一端还连接二极管D1、D2和D8的阳极端；该二极管D1的阴极端连接电阻R1并通过电阻R1连接发光二极管LED10的阳极端，该二极管D1的阴极端还连接电阻R2并通过电阻R2连接发光二极管LED11的阳极端；该二极管D2的阴极端连接二极管D3的阴极端；该二极管D8的阴极端连接电阻R7并通过电阻R7连接发光二极管LED7的阳极端。

该N挡按钮开关一端连接电源VDD，另一端连接三极管Q3的基极；该N挡按钮开关的另一端还连接电阻R9并通过电阻R9分别连接发光二极管LED2的阳极端；该N挡按钮开关的另一端还连接三极管Q1的基极；该N挡按钮开关的另一端还分别连接二极管D4、D5和D12的阳极端；该二极管D4的阴极端连接二极管D3的阴极端；该二极管D5的阴极端连接二极管D1的阴极端；该二极管D12的阴极端连接二极管D10的阴极端。

该R挡按钮开关一端连接电源VDD，另一端连接电阻R8并通过电阻R8连接发光二极管LED1的阳极端；该R挡按钮开关的另一端还分别连接二极管D6、D7、D11的阳极端；该二极管D6的阴极端连接二极管D1的阴极端；该二极管D7的阴极端连接电阻R7并通过电阻R7连接发光二极管LED7的阳极端；该二极管D11的阴极端连接二极管D10的阴极端。

该三极管Q1的集电极连接发光二极管LED1的阳极端，发射极接地。

该三极管Q2的集电极连接发光二极管LED2的阳极端，发射极接地。

该三极管Q3的集电极连接三极管Q4的基极，发射极接地。

该三极管Q4的集电极连接三极管Q5的基极，该三极管Q4的集电极还连接电阻R11并通过电阻R11连接发光二极管LED4的阳极端，该三极管Q4的集电极还分别连接二极管D3、D9、D10的阳极端；该二极管D3的阴极端连接电阻R3并通过电阻R3连接发光二极管LED5的阳极端，该二极管D3的阴极端连接电阻R4并通过电阻R4连接发光二极管LED6的阳极端；该二极管D9的阴极端连接二极管D7的阴极端；该二极管D10的阴极端连接电阻R5并通过电阻R5连接发光二极管LED8的阳极端；该二极管D10的阴极端还连接电阻R6并通过电阻R6连接发光二极管LED9的阳极端。

该三极管Q4的基极连接三极管Q4的集电极，发射极接地，集电极分别连接二极管D13、D14、D15和D16的阴极端；该二极管D13的阳极端连接发光二极管LED10的阳极端；该二极管D14的阳极端连接发光二极管LED11的阳极端；该二极管D15的阳极端连接发光二极管LED2的阳极端；该二极管D16的阳极端连接发光二极管LED3的阳极端。

该发光二极管LED1~LED11的阴极端均接地。

以下为换挡器在R挡工况、N挡工况、D挡工况、ECO挡工况和上电初始化工况下的电路模拟情况：

（1）R挡工况

如图2所示，按下R挡按钮开关，N挡按钮开关断开，D挡按钮开关断开，二极管D6和D7通电导通，指示灯LED1点亮，背光灯LED7~LED11点亮，其他指示灯LED2~LED4不亮，其他背光灯LED5~LED6不亮。

（2）N挡工况

如图3所示，按下N挡按钮开关，R挡按钮开关断开，D挡按钮开关断开，二极管D4、D5和D12通电导通，指示灯LED2点亮，背光灯LED5~LED11点亮，其他指示灯LED1、LED3和LED4不亮。

背光灯LED5~LED11点亮。

（3）D挡工况

如图4所示，按下D挡按钮开关，R挡按钮开关断开，N挡按钮开关断开，二极管D1、D2和D8通电导通，指示灯LED3点亮，背光灯LED5、LED6、LED7、LED10和LED11点亮，其他指示灯LED1、LED2和LED4不亮，其他背光灯LED8和LED9不亮。

（4）ECO挡工况

如图5所示，按下D挡按钮开关和N挡按钮开关，R挡按钮开关断开，二极管D1、D2、D4、D5、D8、D12通电导通，指示灯LED4点亮，背光灯LED5~LED9点亮，其他指示灯LED1、LED2和LED3不亮，其他背光灯LED10和LED11不亮。

（5）上电初始化工况

如图6所示，按下R挡按钮开关和N挡按钮开关，D挡按钮开关断开，二极管D4~D7、D11、D12通电导通，指示灯LED1~LED4全不亮，背光灯LED5~LED11全部点亮。

以下为本实用新型使用换挡器挡位显示三线式逻辑电路的车辆的两个实施例。

实施例1

如图7所示，本实用新型实施例1的使用换挡器挡位显示三线式逻辑电路的车辆，包括车架、车身、发动机、变速箱和换挡器01。

该换挡器01匹配安装在车身的驾驶舱内，其包括换挡器底座011、换挡器主PCBA012、换挡器操纵杆013、手球线束对插件014、挡位显示手球015、手球线束016、换挡器显示线束017和换挡器接整车线束018。

该换挡器底座011安装在驾驶舱内；该换挡器主PCBA012安装在换挡器底座011内部且通过换挡器接整车线束018连接车身的驾驶舱内的供电装置；该换挡器操纵杆013的下端匹配安装在换挡器底座011内侧，上端安装有挡位显示手球015；该手球线束对插件014匹配安装在该换挡器操纵杆013内侧，其一端通过手球线束016连接挡位显示手球015，另一端通过换挡器显示线束017连接换挡器主PCBA012。

该换挡器主PCBA012上集成有如图1所示的换挡器挡位显示三线式逻辑电路，该换挡器挡位显示三线式逻辑电路与前述的本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路的结构完全相同；因此，该换挡器挡位显示三线式逻辑电路的结构及连接关系，请参见前述关于本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路的结构及连接关系的描述，在此不再赘述。

实施例2

如图8所示，本实用新型实施例2的使用换挡器挡位显示三线式逻辑电路的车辆，包括车架、车身、发动机、变速箱和换挡器02。

该换挡器02匹配安装在车身的驾驶舱内，其包括换挡器底座021、换挡器显示面板022、换挡器主PCBA023、换挡器显示线束024和换挡器接整车线束025。

该换挡器底座021安装在驾驶舱内；该换挡器主PCBA023安装在换挡器底座021内部且通过换挡器接整车线束025连接车身的驾驶舱内的供电装置。

该换挡器显示面板022匹配安装在该换挡器底座021上，其通过换挡器显示线束024与换挡器主PCBA023连接。

该换挡器主PCBA023上集成有如图1所示的换挡器挡位显示三线式逻辑电路，该换挡器挡位显示三线式逻辑电路与前述的本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路的结构完全相同；因此，该换挡器挡位显示三线式逻辑电路的结构及连接关系，请参见前述关于本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路的结构及连接关系的描述，在此不再赘述。

本实用新型换挡器挡位显示三线式逻辑电路结构设计合理，成本低，在保证高可靠性和强EMI（Electromagnetic Interference ）即强电磁干扰性能的基础上，突破性能的提出了纯硬件逻辑解决方案，采用灵活的硬件逻辑方案，便于应用且适用范围广，能适用于不同车型和多种造型和不同车厂的EMC（Electro Magnetic Compatibility）即电磁兼容规范。

本实用新型使用换挡器挡位显示三线式逻辑电路的车辆在驾驶过程中，换挡器操作使用安全、可靠，具有高可靠性和强EMI（Electromagnetic Interference ）即强电磁干扰性能，能适用于不同车型和多种造型和不同车厂的EMC（Electro MagneticCompatibility）即电磁兼容规范。

设计图

换挡器挡位显示三线式逻辑电路及使用该逻辑电路的车辆论文和设计

换挡器挡位显示三线式逻辑电路及使用该逻辑电路的车辆论文和设计-余沿华

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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