汽車電子儀表顯示裝置演示文稿

汽車電子儀表顯示裝置演示文稿目前一頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點一、汽車儀表的發(fā)展動向當(dāng)今世界，由于汽車排放、節(jié)能、安全和舒適性等使用性能不斷提高，使得汽車電子控制程度也越來越高。汽車電子控制裝置必須迅速、準(zhǔn)確地處理各種信息，并通過電子儀表顯示出來，使駕駛員及時了解并掌握汽車的運行狀態(tài)，妥善處理各種情況。現(xiàn)在，汽車的故障診斷、全球?qū)Ш胶投ㄎ幌到y(tǒng)的大量、復(fù)雜的信息服務(wù)已開始大量裝備到汽車上，汽車電子儀表作為信息顯示終端能夠完成這些任務(wù)。汽車電子儀表顯示裝置不僅具有能提供大量、復(fù)雜的信息的優(yōu)點，而且還具有高精度和高可靠性、一表多用的功能、外形設(shè)計美觀自由度高、滿足小型、輕量化的要求等特點，因此電子儀表顯示裝置成為現(xiàn)代汽車的發(fā)展新潮流，具有非常廣闊的發(fā)展空間。汽車電子儀表2*目前二頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點1、未來的車用電子儀表化。傳統(tǒng)儀表一般是機電式模擬儀表，只能提供汽車運行中必要而又少量的數(shù)據(jù)信息，已遠遠不能滿足現(xiàn)代汽車新技術(shù)、高速度的要求。汽車儀表的功能已不僅僅是單純的指示，而是通過對汽車各部件參數(shù)的監(jiān)測和微處理機配套，從而達到控制汽車各種運行工況的目的。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，多功能高精度、高靈敏度、讀數(shù)直觀的電子數(shù)字顯示及圖像顯示的儀表已不斷地在汽車上應(yīng)用，汽車電子化儀表將逐步取代常規(guī)的機電儀表。汽車電子儀表3*目前三頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點汽車電子儀表4*目前四頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點2、計算機終端顯示器未來汽車儀表發(fā)展趨勢，就充分應(yīng)用光技術(shù)和機、電一體化技術(shù)，并突出現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，其功能將極大拓寬，指示形式將演變成計算機終端顯示器。隨著顯示器件，如液晶顯示器件的性能，特別是工作溫度范圍的拓寬，在價格進一步降低的前提下，汽車儀表的功能將被極大地拓寬，形式將發(fā)生根本改變，外觀上就是一個高清晰度的計算機顯示器。汽車電子儀表5*目前五頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點3、未來汽車儀表拓寬功能。汽車儀表的功能將不局限于現(xiàn)在的車速、里程、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油量、水溫、方向燈指示，可能增添一些功能，比如帶ECU的汽車儀表智能化：能指示安全系統(tǒng)運行狀態(tài)，如輪胎氣壓、制動裝置、安全氣囊、安全帶等，這些信號傳輸形式，將不再是簡單的開關(guān)接通和斷開直流信號，而是包含反映這些安全裝置工作狀態(tài)較多信息的調(diào)制信號，供ECU讀取，以便ECU能準(zhǔn)確地綜合判斷這些安全裝置的工作狀態(tài)，并給出故障顯示提醒駕駛員，或指導(dǎo)維修人員排除故障。將防盜系統(tǒng)納入汽車儀表ECU的監(jiān)管下，如車門、后行李箱等處防盜鎖指紋識別開啟系統(tǒng)，防撬振動報警裝置，防盜點火起動裝置等。汽車電子儀表6*目前六頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點4、未來的汽車儀表系統(tǒng)，正向“綜合信息系統(tǒng)”的方向發(fā)展。這種儀表系統(tǒng)以液晶顯示器為基礎(chǔ)，車內(nèi)通信與互聯(lián)網(wǎng)相連，乘員室內(nèi)各操縱件通過語音進行控制。汽車收音機、DVD光播放機和音響設(shè)備等構(gòu)成乘員室配置部分。構(gòu)成信息通信系統(tǒng)的主要部件有：漫游器、移動電話、電子郵件和國際互聯(lián)網(wǎng)終端、視頻或電子游戲中控臺等。系統(tǒng)的主要功能有：導(dǎo)航、音響、通信、遠程微機通信和信息處理等。汽車電子儀表7*目前七頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點5、電光學(xué)技術(shù)在汽車儀表上得到廣泛應(yīng)用儀表是駕駛員與汽車進行信息交流的重要接口和界面。隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)和電子技術(shù)的發(fā)展，汽車中各種系統(tǒng)和機構(gòu)日趨復(fù)雜，汽車行駛和各部分工作狀況的信息量顯著增加。同時，出于對汽車環(huán)保、安全性、經(jīng)濟性、智能化要求的提高，汽車駕駛員需要更多、更迅速地了解汽車運行的各種信息，使得汽車電子儀表向信息顯示中心發(fā)展，它是駕駛員信息系統(tǒng)重要的組成部分。汽車電子儀表代替?zhèn)鹘y(tǒng)機械或電氣機械式模擬儀表已成為發(fā)展的趨向。汽車電子儀表8*目前八頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點二、電子顯示技術(shù)就是薄型平面電子顯示器技術(shù)做成的汽車平面儀表板顯示數(shù)字及信息，十分清晰明了，它代替了以往模擬顯示的車速和發(fā)動機轉(zhuǎn)速表等，使駕駛者在開車的同時，仍然可以清楚地看到儀表數(shù)字及其他信息的變動。它反應(yīng)速度快、指示準(zhǔn)確、圖形設(shè)計靈活、數(shù)字清晰、可視性能好、集成化程度高、可靠性強、功耗低等優(yōu)點。由于沒有運動部件，反應(yīng)快，可靠性高，其布置靈活緊湊，并有最佳顯示形式。顯示和內(nèi)照明器件選用高效冷光源發(fā)光器件，導(dǎo)光系統(tǒng)更多體現(xiàn)出光學(xué)領(lǐng)域的新技術(shù)。CCD攝像后視系統(tǒng)，改用電子攝像顯示后視系統(tǒng)，駕駛員的視野范圍將更寬。自動導(dǎo)航和定位系統(tǒng)，它可能也是未來汽車儀表上不可缺少的部分，包括GPS和電子地圖等。具備完善的通訊系統(tǒng)，將來汽車上的計算機系統(tǒng)會與公共互連網(wǎng)相連，以便充分共享信息資源，處理通訊作業(yè)將是汽車儀表計算機系統(tǒng)工作內(nèi)容的一部分。汽車電子儀表9*目前九頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點電子儀表有用電子顯示器件和高壓驅(qū)動器集成電路，既提高了測試精度，又可將數(shù)字信息輸入汽車微機內(nèi)，實現(xiàn)了車速與里程等參數(shù)的數(shù)據(jù)分析和計算，使汽車具有更多的自控功能。轉(zhuǎn)速表、電壓表、燃油表、油壓表和水溫表則采用線性集成電路，方便配接各類電子傳感器件。汽車電子儀表將成為一個集感覺、識別、分析、信息庫存、適應(yīng)和控制六大功能于一體的，提供車輛行駛信息、保障安全駕駛的智能化系統(tǒng)。汽車電子儀表面板，采用微機采集處理不同傳感器信號，不僅可把各種傳感器檢測到信息，如車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等顯示出來，而且還能把經(jīng)微機處理、計算、分析后的信息，如燃油消耗和行車里程等綜合信息顯示出來。另外，帶有診斷程序的汽車微機還能在汽車行駛過程中，根據(jù)發(fā)動機、傳動系及行駛系等各機件的運行情況，及時顯示出故障診斷的警告信息，駕駛員想檢查時也能隨時調(diào)出多重顯示，或采用按鈕開關(guān)實現(xiàn)有選擇的顯示。汽車電子儀表10*目前十頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點國內(nèi)部分中、高檔轎車，如一汽紅旗世紀(jì)星，上汽帕薩特、賽歐、奇瑞，長安世紀(jì)星等均配套使用步進電動機式汽車儀表。其它型號的轎車也正在配套該類型的儀表，步進電動式汽車儀表，將是未來一段時間內(nèi)汽車儀表的主導(dǎo)產(chǎn)品。隨著電子技術(shù)的進步，新型傳感器、新型電子顯示器件的出現(xiàn)，汽車電子儀表顯示裝置得以迅速發(fā)展。微機驅(qū)動的儀表板采用微機處理來自傳感器的信息，并指揮儀表顯示器。我國的汽車儀表顯示裝置技術(shù)水平較低。國外發(fā)達國家普遍使用全數(shù)字式汽車儀表顯示裝置，而且絕大部分是步進電動機式汽車儀表，并準(zhǔn)備向更高方向發(fā)展。雖然國內(nèi)汽車儀表界一致看好全數(shù)字式汽車儀表，但其開發(fā)還不具備技術(shù)條件。全數(shù)字式汽車儀表，尤其是步進電動機式汽車儀表顯示裝置，是當(dāng)今和未來一段時間汽車儀表顯示裝置的主導(dǎo)技術(shù)，有著十分廣闊的市場前景?，F(xiàn)代汽車將會越來越多地裝用各種用途的電子化儀表顯示裝置。造型新穎別致和功能強大的電子化儀表顯示裝置，將是今后車用儀表的發(fā)展趨勢和潮流。汽車電子儀表11*目前十一頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點三、微機型車用數(shù)字儀表以MCS51單片機為主控器，以ADC0809為核心，以氣壓、油壓、溫度、霍爾元件等傳感器為主要外圍元件的車用數(shù)字儀表（VDI）的設(shè)計與實現(xiàn)。該儀表系統(tǒng)具有顯示直觀、準(zhǔn)確，使用方便可靠等優(yōu)點，代表了車用儀表的最新發(fā)展趨勢。系統(tǒng)組成及工作原理

---本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部份協(xié)調(diào)完成，硬件部分主要完成各種傳感器信號的采集、轉(zhuǎn)換，各種信息的顯示等；軟件主要完成信號的處理及控制功能等。

---其工作原理是89C51單片機依次查詢各傳感器的輸出信號（氣壓、油壓等模擬傳感器輸出的模擬信號需要經(jīng)過ADC0809進行模數(shù)轉(zhuǎn)換）；然后89C51對輸入信號進行相應(yīng)處理后通過顯示模塊44780輸出，同時還可輸出各種告警信號。汽車電子儀表12*目前十二頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點2硬件構(gòu)成該系統(tǒng)硬件主要包括以下幾個模塊：89C51主控模塊、傳感器模塊、ADC0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、44780顯示模塊等。其中89C51主要完成外圍硬件的控制以及一些運算功能，傳感器完成信號的采樣功能，ADC0809完成將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的功能，44780顯示模塊完成字符、數(shù)字的顯示功能。2.1主控模塊

系統(tǒng)采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機，它帶有4KB閃速式存儲器、128B內(nèi)存，最大工作頻率24MHz，同時，具有32條輸入輸出線，16位定時/計數(shù)器，5個中斷源，1個串行口。2.2溫度傳感器DS18B20

DS18B20是Dallas公司推出的單線數(shù)字式測溫芯片，它能在現(xiàn)場采集溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。DS18B20與AT89C51的接口電路圖如圖2所示，其中DS18B20工作在外部電源供電方式，單片機89C51采用P2.0和DS18B20通信。汽車電子儀表13*目前十三頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點2.344780顯示模塊本系統(tǒng)采用44780驅(qū)動的LCD，HD44780（KS0062）是用低功耗CMOS技術(shù)制造的大規(guī)模點陣LCD控制器（兼帶驅(qū)動器），和4bit/8bit微處理器相連，它能使點陣LCD顯示大小寫英文字母、數(shù)字和符號等豐富的信息，同時有較強的通用性應(yīng)用，使用方便，用戶能用少量元件就可組成一個完整點陣LCD系統(tǒng)，送入相關(guān)的數(shù)據(jù)和指令就可實現(xiàn)所需的顯示。

汽車電子儀表14*目前十四頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點2.4A/D轉(zhuǎn)換模塊

汽車電子儀表15*目前十五頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點2.5步進電機驅(qū)動模塊TA8435H是東芝公司生產(chǎn)的單片正弦細分二相步進電機驅(qū)動專用芯片，電路簡單，工作可靠。

如圖是TA8435H的一個典型應(yīng)用電路，該電路用一片TA8435H來驅(qū)動一個步進電機，輸入信號有使能控制、正反轉(zhuǎn)控制和時鐘輸入，通過光耦可將驅(qū)動器與輸入級進行電隔離，以起到邏輯電平隔離和保護作用；該電路工作在1/8細分模式（M1接高電平），可減小低速時的振動，R8和C1組成復(fù)位電路，D1~D4快恢復(fù)二極管可用來泄放繞組電流由于REFIN引腳接高電平，因此VNF為0.8Ｖ，輸出級斬波電流為VNFF/RNF＝0.8/0.8＝1A，選用不同的二相步進電機時，應(yīng)根據(jù)其電流大小選擇合適的R13和R14。汽車電子儀表16*目前十六頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點汽車電子儀表17*目前十七頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點2.6測速傳感器

速度傳感器是車輛傳感器中的易損器件，所以測速傳感器可以選用霍爾式，由霍爾開關(guān)、磁鐵組成。其工作原理是將霍爾開關(guān)和磁鐵分別安裝在車架、車輪的適當(dāng)位置，車輛行駛時，在磁鐵的作用下，霍爾開關(guān)產(chǎn)生開關(guān)信號，通過在單位時間對其計數(shù)可計算出車輛的行駛的瞬時速度，累計開關(guān)信號可計算出車輛行使的距離。它具有靈敏度高、價格低廉、不易損壞等優(yōu)點。2.7其他模擬傳感器

氣壓、油壓、油量等參數(shù)的測量采用模擬傳感器，其輸出的模擬信號通過ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入單片機89C51，經(jīng)過相應(yīng)軟件處理后輸出。汽車電子儀表18*目前十八頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點2.8抗干擾設(shè)計汽車、摩托車的點火系統(tǒng)有較強的電磁干擾，另外車輛移動性大，有可能處于較強電磁干擾的環(huán)境中，因此必須采取抗干擾措施，否則系統(tǒng)難以穩(wěn)定、可靠運行。本系統(tǒng)采用的是由硬件和軟件相結(jié)合的抗干擾措施。系統(tǒng)主要采用了以下五個方面的抗干擾措施。采用抗干擾電源：單片機系統(tǒng)經(jīng)過UA7805C變壓，然后經(jīng)過穩(wěn)壓、濾波得到系統(tǒng)電源。另外給每個集成電路芯片都安置一個0.01mF的陶瓷電容器。同時，要有良好接地，數(shù)字地與模擬地要分開，最后只在一點相連。光電隔離：在I/O通道上采用光電隔離器，將單片機系統(tǒng)與各種傳感器、開關(guān)從電氣上隔離開來，很大一部分干擾可被阻擋。過壓保護電路：由限流電阻和穩(wěn)壓管組成，以防止引入高電壓，損害單片機系統(tǒng)。汽車電子儀表19*目前十九頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點為消除按鈕動作時產(chǎn)生抖動干擾，在按鍵與89C51間加入一個Schmitt觸發(fā)器74HC14。模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的抗干擾措施：

A/D轉(zhuǎn)換輸出信號經(jīng)鎖存器鎖存后傳送給單片機。CPU抗干擾措施：

人工復(fù)位：當(dāng)微處理器失控時，可使用復(fù)位方法處理，使程序自動從0000H開始執(zhí)行。掉電保護：因車輛顛簸可能引起電源等接觸不良，使系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)，電源電壓恢復(fù)正常后，系統(tǒng)難以恢復(fù)正常。系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計掉電保護。將掉電中斷規(guī)定為高級中斷，首先進行現(xiàn)場保護，當(dāng)電源恢復(fù)正常時，單片機重新復(fù)位，恢復(fù)現(xiàn)場，繼續(xù)工作。至于程序跑飛，可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài)。汽車電子儀表20*目前二十頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點3軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件主要由主程序、中斷子程序、數(shù)據(jù)采集與A/D轉(zhuǎn)換子程序、顯示子程序、告警子程序等六大模塊組成，因為C語言編寫的軟件易于實現(xiàn)模塊化，生成的機器代碼質(zhì)量高、可讀性強、移植好，所以本系統(tǒng)的軟件可采用C語言編寫，在KeilVision3Demo版本的集成開發(fā)環(huán)境下進行編譯連接。3.1主程序設(shè)計

主程序主要完成硬件初始化、子程序調(diào)用等功能，主程序流程圖如圖5所。3.2數(shù)據(jù)采集子程序設(shè)計

數(shù)據(jù)采集與A/D轉(zhuǎn)換子程序根據(jù)輸入?yún)?shù)對相應(yīng)的模擬信號進行采樣、量化及處理，并將相應(yīng)信號的數(shù)值返回主程序。3.3顯示子程序設(shè)計 顯示子程序完成符號、數(shù)值的顯示輸出。3.4中斷子程序設(shè)計 中斷子程序有三種中斷源：鍵盤、車輪（一圈一個中斷脈沖）及掉電保護電路，分別完成面板功能設(shè)置、測速功能和掉電保護。3.5告警子程序 主要實現(xiàn)異常情況下發(fā)出警告信號。汽車電子儀表21*目前二十一頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點四、虛擬數(shù)字式汽車儀表信息系統(tǒng)

汽車儀表正逐步向數(shù)字化和智能化方向發(fā)展，用數(shù)字化的虛擬儀表取代我國現(xiàn)階段普遍采用的電器式或電子式儀表已成為實現(xiàn)車輛自動化的一個重要課題。虛擬數(shù)字式汽車儀表信息系統(tǒng)不但能完成普通智能儀表的監(jiān)視顯示功能，還能實現(xiàn)車輛的定位導(dǎo)航、后視攝影、網(wǎng)絡(luò)通訊、影音娛樂及汽車黑匣子等功能。下面介紹虛擬數(shù)字式汽車儀表信息系統(tǒng)的硬件構(gòu)成、人機界面及基于LabVIEW的軟件實現(xiàn)。汽車電子儀表22*目前二十二頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點(一)虛擬數(shù)字式汽車儀表信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)采集技術(shù)采集的汽車數(shù)據(jù)除導(dǎo)航用的陀螺儀和里程計等數(shù)據(jù)外，為了解車輛的狀況還需采集汽車主軸轉(zhuǎn)速、輪胎氣壓及溫度等汽車性能參數(shù)的數(shù)據(jù)。GSM通訊技術(shù)要實現(xiàn)車輛的智能化，必須在車輛上建立網(wǎng)絡(luò)通訊功能。通訊網(wǎng)絡(luò)的選擇是關(guān)鍵，它決定系統(tǒng)的容量、可靠性和信息中心監(jiān)控覆蓋的范圍。通訊技術(shù)的實現(xiàn)可實現(xiàn)車輛無線通訊、移動辦公及網(wǎng)上沖浪等。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲模塊汽車各個主要設(shè)備的狀態(tài)信息、位置信息、速度信息及負荷等是判斷事故發(fā)生原因的重要信息，需要將停車前的歷史數(shù)據(jù)保存，為便于數(shù)據(jù)的輸出，采用非接觸的IC卡或移動硬盤USB存儲數(shù)據(jù)。這就是汽車黑匣子要實現(xiàn)的功能。虛擬數(shù)字式儀表的顯示技術(shù)虛擬數(shù)字式儀表的信息量非常大，如采用傳統(tǒng)儀表的顯示方法顯示，車載的儀表數(shù)目將會不斷增多，使車輛儀表板顯得很擁擠，也會加大駕駛員的操作難度，分散駕駛員的注意力。車載虛擬數(shù)字式儀表將所有的信息顯示集合在一個屏幕上，并以分界面的方法顯示，這樣將便于查看信息，取消眾多的儀表，也使儀表板更加美觀。汽車電子儀表23*目前二十三頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點(二)系統(tǒng)的硬件組成及人機界面虛擬數(shù)字式汽車儀表信息系統(tǒng)的硬件構(gòu)成系統(tǒng)硬件的選用和組合原則為：充分考慮各硬件的兼容性和性價比；充分考慮系統(tǒng)的電磁兼容性，保證系統(tǒng)能夠在比較惡劣的電磁環(huán)境下正常工作；滿足系統(tǒng)的基本功能要求，并充分考慮系統(tǒng)的可擴展性和精簡性，預(yù)留若干可擴展接口。信息系統(tǒng)由PC機、外圍硬件設(shè)備、操作系統(tǒng)及用戶的應(yīng)用程序4部分組成。外圍硬件設(shè)備主要由液晶顯示器、觸摸屏、數(shù)字I/0數(shù)據(jù)采集卡、車輪轉(zhuǎn)速傳感器、蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)、CCD攝像頭、電視卡、GPS接收器及無線上網(wǎng)卡等組成，虛擬數(shù)字式汽車儀表硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。汽車電子儀表24*目前二十四頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點汽車電子儀表25*目前二十五頁\總數(shù)二十九頁\編于十五點虛擬數(shù)字式汽車儀表信息系統(tǒng)的人機界面集成了虛擬技術(shù)和數(shù)字技術(shù)，具備虛擬儀表、電子后視鏡、故障監(jiān)測、運行記錄、GPS車載定位、多媒體影音、上網(wǎng)通訊及移動辦公等多種功能。功能界面如圖2所示。儀表與指示燈區(qū)顯示車速表、蓄電池電荷狀態(tài)表、蓄電池溫度表