虚拟数字式汽车仪表信息系统的研究与开发

课程名称: 虚拟仪器学院: 机电工程学院专业: 仪器仪表工程姓名: 刘@学号: 4 2论文介绍：经过一学期的虚拟仪器学习，对LabVIEW的使用有了更深入的了解，有很多思维和方法在今后的学习中值得借用，在此感谢万老师的辛勤付出。

本论文主要论点：LabVIEW的发展历史、研究现状及其展望，并分析与其它平台的比较优势，本人测控专业且目前研究方向主要涉及到FPGA的应用，所以文章分析了LabVIEW与MATLAB和FPGA(现场可编程门阵列)等平台的融合，并在此基础上分析LabVIEW最新的应用实例，最后做出总结与展望。

0.引言随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨人的变化，美国于1986 年首先提出基于计算机技术的虚拟仪器(Virtual lnstruments 简称Ⅵ)的概念，把虚拟测试技术带入新的发展时期，随后研制和推出了基于多种总线系统的虚拟仪器。

虚拟仪器就是在通用计算机上加上软件和硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就好象在操作一台自己设计的专用的传统电子仪器。

它可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等；可集成于自动控制、工业控制系统；可自由构建成专有仪器系统。

它由计算机、应用软件和仪器硬件组成。

无论哪种虚拟仪器系统, 都是将仪器硬件搭载到笔记本电脑、台式PC或工作站等各种计算机平台(甚至可以是掌上电脑) 上，加上应用软件而构成的[1]。

虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。

1.虚拟仪器发展历史及现状LabVIEW( Laboratory Virtual Instrument Engineering Work bench，实验室虚拟仪器工程平台) 是由美国NI公司( National Instruments ，国家仪器公司) 创立的一个功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具，在实验测量、工业自动化和数据分析领域有着重要作用。

汽车仪表系统发展历史
可以得知汽车仪表系统的发展历史大致如下：
20世纪初期，汽车仪表还是机械指针式的，主要包括车速表、油压表等基础功能。

随着电气技术的发展，汽车仪表系统开始逐渐向数字化和电子化方向发展。

1960年代到1970年代，汽车开始采用数字式显示器来替代机械指针，这是汽车仪表从机械式向电子式转变的重要里程碑。

1980年代到1990年代，汽车仪表系统开始采用液晶显示屏，使得驾驶员可以通过触摸屏幕来调节空调、音响等功能。

2000年代以后，汽车仪表系统开始向数字化和网络化方向不断拓展，例如将车上娱乐系统、导航系统等集成到中控屏幕上，实现一体化操作。

未来，随着技术的不断进步，汽车仪表系统可能会进一步向虚拟化、智能化方向发展，例如采用全息显示技术，在空气中呈现液晶屏幕效果。

基于CAN总线技术的汽车组合仪表系统的研究摘要：本论文采用can总线技术，遵循sae j1939网络通信协议，以飞思卡尔公司的16位微控制器（mcu）mc9s12xhz512为中央处理器，设计了can通信接口、lcd显示屏、步进电机驱动等模块，通过 code warrior ide开发工具软件编程并进行了仿真实验.仿真结果表明，该仪表系统能够实时反映车辆的工况。

关键词：can总线 mc9s12xhz512 汽车组合仪表中图分类号：tp273 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2013）01-0100-02汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要装置，对驾驶员正确判断汽车的运行状态及安全行车起着的作用。

随着现代汽车越来越多地采用电子装置控制，如发动机的定时、注油控制，加速、刹车控制（asc）及复杂的抗锁定刹车系统（abs）等。

这些控制需检测及交换大量数据，以往硬接信号线的方式不仅烦琐、昂贵，而且难以解决问题，采用带can 总线接口的汽车组合仪表系统采集并处理传感器的车速、油量、油压等信号，遵循sae j1939协议读取发动机转速、水温等信息，使问题得到很好地解决.该型仪表系统具有指示精度高、反应灵敏、结构简单、可靠性高等优点，是未来汽车仪表的发展方向。

1 汽车can总线和sae j1939协议1.1 can总线简介can（controller area network）总线全称“控制器局域网”，是iso国际标准化的串行通信协议，是德国bosch公司在80年代为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。

它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维.通信速率可达1mbps.1993年can成为国际标准iso11898（高速应用）和iso11519（低速应用）。

can的规范从can 1.2规范（标准格式）发展为兼容can 1.2规范的can2.0规范（can2.0a为标准格式，can2.0b为扩展格式），目前应用的can 器件大多符合can2.0规范.can总线通信接口中集成了can协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。

北京邮电大学课程设计报告一．课程设计内容及目的：1．掌握虚拟仪器的概念和系统组成，虚拟仪器系统的基本设计思想；2．认识虚拟仪器的软件开发工具LabVIEW及图形化编程语言；3．掌握虚拟仪器软件的设计方法，能够运用LabVIEW进行数据操作、结构控制、文件读写、信号处理、数学分析、波形分析等；4．独立完成第一阶段的20个虚拟仪器设计；5．小组成员共同完成第二阶段虚拟仪器设计；6．完成虚拟仪器课程设计实验报告。

二．小组成员及分工：组长：王迪（2009211407班，学号09211870）,主要负责第二阶段任务的主要设计工作，包括功能设计，程序编写等。

组员：蒲瑞（2009211406班，学号09211847），主要负责第二阶段虚拟仪器设计的界面设计和优化。

周莹（2009211406班，学号09211860），主要负责第二阶段虚拟仪器设计的市场调研。

三．第一阶段设计任务：1.设计任务概述：通过20个简单的小设计，来熟悉LabVIEW的基本操作，了解图形化的编程语言与之前传统编程语言的区别，适应这种全新的编程方式，为第二阶段的设计任务打下基础。

2.第一阶段设计成果：经过四天时间学习和设计，圆满完成了第一阶段的设计任务，每一个小设计均独立完成，具有个人特色，大部分设计在题目要求的基础上增加了额外功能。

由于篇幅有限，20个设计不再一一赘述，在此详细展示3个第一阶段的虚拟仪器设计。

1）第七题：用for循环产生一个长度为5的随机数设计思路：可通过用一个循环五次的for循环，在每一次循环体中产生需要的5位随机数的一位。

具体实现方法为：在循环体中产生一个0到10的随机整数（通过随机数控件乘以10再取整得到），乘以一个每次循环自乘10的变量（利用反馈节点可实现自乘），再将得到的结果在每一次循环中进行自加（利用反馈节点实现自加），即可得到需要的五位随机数。

需要注意的是最高位随机数需要进行判断，使其值不为0或10，以保证随机数的长度。