基于Arduino的項目在老舊儀表上顯示MPG油耗信息。

俄烏沖突和由此引發(fā)的燃料價格飛漲，讓我開始思考如何降低汽車油耗。我曾考慮過購買一輛燃油里程更好的車，但我有理由先看看自己能給老舊的1991年豐田卡羅拉經(jīng)濟型汽車節(jié)省多少燃油。

提高燃油經(jīng)濟性的可能策略包括安裝低滾動阻力的輪胎、在發(fā)動機艙下方增加一個護罩，減少空氣動力阻力，甚至還可以拆除交流發(fā)電機（像某些賽車那樣）或僅在制動時運行發(fā)電機。而且，以不同的方式來駕駛也會取得很大的成效。

但如果不能即時反饋燃油經(jīng)濟性，要測試不同駕駛技術的效果是很困難的。許多新型車輛都會在儀表盤上顯示瞬時油耗，但我的車不能顯示，而且添加這種功能也很難。

大多數(shù)車主都可以購買Scan-Gauge等行車電腦，將其接入其汽車的第二代車載診斷系統(tǒng)（OBD-II）數(shù)據(jù)端口，這樣在駕駛時就可以觀察瞬時每加侖行駛英里數(shù)（MPG）的估值。但我的汽車生產(chǎn)年份太早，那時OBD-II還沒有成為標準。

因此，我決定重溫自己首次在2009年開發(fā)的一個項目，那時我在汽車上安裝了一部基于Arduino、顯示燃油經(jīng)濟性的電腦，名為“MPGuino”。MPGuino可以在汽車電子控制單元（ECU）中接入兩個可用信號：一個信號來自車速傳感器；另一個信號來自噴油嘴。借助這兩個信號，MPGuino可以計算汽車行駛的速度及其使用的燃油量，因此能夠向駕駛員顯示瞬時MPG。此外，它還能記錄較長時間內使用的燃油量和行駛的距離，顯示單次行程的平均MPG或最近一箱燃油的MPG。

我記得這個小工具非常有用。但裝它的汽車被我賣掉了，所以我要給我的卡羅拉再找一臺MPGuino。

MPGuino的軟件仍有公司積極開發(fā)，但其相關硬件現(xiàn)在很難獲取。維基頁面上列出的曾經(jīng)銷售MPGuino開發(fā)板或套件的公司現(xiàn)在已經(jīng)不做該業(yè)務了。但用一個Arduino（我使用的是Arduino Nano）、一個16×2的液晶顯示板和一些分立元件，按照原理圖拼湊一個也不難。

不過，我很不喜歡在開車時看太小的液晶顯示屏，所以這次我要做得更好。

我發(fā)現(xiàn)，有些MPGuino愛好者將其輸出發(fā)送到一個彩色的平板顯示屏上，和現(xiàn)代駕駛艙的顯示方式相同。但我決定采用完全不同的另一個方法，將瞬時燃油里程數(shù)顯示在一塊模擬儀表上。

為此，我在eBay上購買了個老式VDO油壓表，這是從一輛比我的車老很多的保時捷上拆下來的。我曾在年輕的時候開過一輛保時捷，如今則開著破舊的卡羅拉，但這并不意味著我不能享用酷炫的VDO儀表。

但事實證明，將該儀表與標準MPGuino接在一起使用很困難。我很確定它們可以接在一起，但MPGuino的代碼相當復雜，涉及中斷設置和清除標志。一想到要解決這個問題，我就頭暈眼花。因此我決定在這個項目中添加第二個Arduino Nano，我想先用它來驅動VDO儀表，然后用它計算其他顯示參數(shù)。它與在MPGuino中的Arduino采用串行數(shù)據(jù)連接，我發(fā)現(xiàn)它與2016年MPGuino軟件的老版本配合得最好，這款軟件兼容不同格式串行數(shù)據(jù)。

我買的VDO儀表通常連接的信號源是隨油壓變化的電阻，我使用一個通用的NPN晶體管來模擬這個可變電阻。晶體管的基極（通過一個220歐姆電阻器）由第二個Arduino上的一個數(shù)字輸出引腳驅動，Arduino通過輸出具有適當占空比的脈寬調制（PWM）信號來驅動儀表。

要確定如何校準該模擬顯示器，需要進行一些試驗。一開始，我為第二個Arduino編寫代碼，緩慢提高脈寬調制信號的占空比，同時通過Arduino的動態(tài)監(jiān)視器顯示當前占空比。我記錄儀表每個數(shù)字對應的脈寬調制值。然后，我用線性插值來設置這些數(shù)字點之間的脈寬調制值，編碼將儀表顯示的MPG除以10。這個油壓表的范圍是0到10巴（bar）。最初，儀表上的指針有點抽動，我修改了代碼，讓儀表顯示MPGuino計算的MPG值的滾動平均值。

在汽車的電子控制單元上接入兩個所需信號非常簡單，不需要拆卸儀表板就能找到相關的線路，我可從汽車的出廠維修手冊中查出是哪根線。

不過，我還需要接入汽車的12伏電源。通常情況下，MPGuino應該連接始終開啟的12伏電源。寄生耗電不是問題，因為MPGuino在汽車熄火后會立即關閉顯示器，并進入低功耗的睡眠模式。

用同樣的方式連接我的設備會有問題，因為VDO儀表和我添加的第二個Arduino會持續(xù)耗電。因此我增加了第二個電源輸入，接入汽車收音機的12伏可關閉電源，為增加的Arduino（通過第二個5伏穩(wěn)壓器接入）和VDO儀表供電，關閉發(fā)動機時，這兩個儀表的電源都會被完全關閉。

目前我還不清楚，僅僅改變駕駛方式能夠實現(xiàn)多少MPG，即使不能明顯提高燃油里程數(shù)，在舊卡羅拉車上看到保時捷儀表顯示的信息，也會讓我很開心。

審核編輯 ：李倩