《虚拟仪器与智能仪表》
课程设计报告
设计题目：汽车仪表盘设计
专业电子信息科学与技术
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2012年5 月31 日
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一、设计目的............................................ 错误!未定义书签。
二、设计思路............................................ 错误!未定义书签。
三、设计过程及功能描述 ........................ 错误!未定义书签。（一）前面板图设计................................ 错误!未定义书签。（二）左转灯以及右转灯的控制 ............ 错误!未定义书签。（三）左右灯闪烁控制............................ 错误!未定义书签。（四）速度表的控制................................ 错误!未定义书签。（五）里程表的控制................................ 错误!未定义书签。（六）油量的控制.................................... 错误!未定义书签。（七）所有数值归零设置........................ 错误!未定义书签。
四、设计总结与体会 ................................ 错误!未定义书签。
五、参考文献............................................ 错误!未定义书签。
一、设计目的
（1）当今世界由于汽车排放、节能、安全和舒适性等使用性能不断提高，使得汽车电子控制程度也越来越高。汽车电子控制装置必须迅速、准确地处理各种信息，并通过电子仪表显示出来，使驾驶员及时了解并掌握汽车的运行状态，妥善处理各种情况。现在，汽车的故障诊断、全球导航和定位系统等大量复杂的信息服务系统已开始大量装备到汽车上，汽车电子仪表作为信息显示终端能够完成这些任务。汽车电子仪表显示装置不仅能提供大量复杂的信息服务，而且还有精度高和高可靠性、一表多用、外形设计美观、自由度大、满足小型轻量化要求等特点，因此电子仪表显示装置已成为现代汽车的发展新潮流，具有非常广阔的发展空间。所以根据社会的需求设计出新的产品是很有必要的。
(2) 培养根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的
自学能力。
(3) 巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知
识的能力。
二、设计思路
汽车仪表是用以监测汽车各系统工作状况的装置，如当前车速、里程显示、油量消耗、远光灯、转向灯等。驾驶员能通过汽车仪表随时掌握汽车各部件的工作状态，为正确使用和维修发动机提供依据和指南。根据软件进行开发设计，在软件的前面板上设计出车速显示、里程显示、油量显示及转向灯、远光灯的显示，定义其参数，再在程序框图上设计，最后通过运行得出最后结果，通过改进得出最终结果。
三、设计过程及功能描述
（一）前面板图设计
（二）左转灯以及右转灯的控制
功能描述：用条件结构分别控制，令大于0时为“真”，输出1，那么“假”还存在两种情况，等于0和小于0，在嵌套一个条件结构，令等于0时为“真”，输出0，小于0时为“假”，输出-1。并整体输出，并连接一个条件结构，此时有3种情况，即-1,0,1。令等于0时两灯均灭，则两灯均连接一个假常量；“1”时右等亮左灯灭，即在左灯连接一个假常量，右灯连接一个真常量；“-1”时，则反之。
（三）左右灯闪烁控制
功能描述:用奇数偶数来控制，当为基数时亮，为偶数时灭，因此在while循环中，添加一个移位寄存器，每次加1做循环，然后每次除以2取余，当余数等于0时灯灭，不等于0时灯亮。
（四）速度表的控制
功能描述：0——1的随机数乘以180（书读表盘上面的最大速度）使速度表盘在每次循环中显示0——180中任意数值。
（五）里程表的控制
功能描述：在while循环里面添加一个移位寄存器，并每次加2循环下去，直到程序停止。
（六）油量的控制
功能描述：以35（油罐上的最大值）为基数每个循环减即每次循环油罐下降02升，当油罐值小于等于0时程序终止。在油量不断减少的过程中分别由三个灯控制并提示油量的消耗：当油量满的时候最上面的等亮，当油量小于10时中间的灯亮并提示加油，当油量小于等于零时最下面的灯亮并提示油量严重不足。
（七）所有数值归零设置
功能描述：利用顺序结构，添加局部变量，即当油罐值小于等于0时前部分，while循环程序终止，进入下一程序执行，利用局部变量控制远光灯、左灯、右灯，全部变暗。
四、设计总结与体会
采用NI的LabVIEW软件系统，使得我们在短期内构建了一套汽车数字仪表产品开发、测试、多功能于一体的测试平台，该套测试系统能够快速准确的完成对被测仪表的各项功能测试，并且该系统具备可扩展性，可以很方便
的移植到其他产品的测试方案中，为我们后续汽车电子产品的研发积累了测试经验。虚拟数字式汽车仪表的应用，使仪表的读数更加清晰和直观、信息量更大、智能化程度更高、功耗低及开发周期短，相对传统的车载设备成本上有很大优势，因此具有广泛的应用前景。在做此设计的过程中我遇到了很多问题，油表的设计是通过老师的帮忙才完成的，很多细小的问题通过问同学查资料才能够完成。在此设计我学会了油量表、转向灯等的设计，通过这次课程设计，我觉得学习像虚拟仪器这样实用的知识，不仅要掌握书本上的基本内容，还要灵活思考，善于变换，这样才能找到最优设计，达到事半功倍的效果。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。这次设计使我更加懂得了自己所学知识是多么的有限，自己的各个方面都需要再加强。而我们要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践；才能使自己不被社会淘汰。在这次设计中，也要感谢同学和老师的帮助，相互讨论中也使我学习了他们不同的思考方式。
五、参考文献
[10]潘明基.于LabVIEW 的氧传感器的测试系统王晓光[J].仪表技术与传感器，2009，（9）:50-51.
[11]田瑞利.虚拟数字示波器设计及应用[J].机电工程技术，2006，（8）:41-42.
Equipment Manufactring Technology No.10，2008 优化设计在现代结构设计中占有十分重要的地位，它能使工程设计者从众多的设计方案中获得较为完善的或最为合适的最优设计方案，是虚拟设计和制造的重要环节，并贯穿于设计和制造的整个过程。结构优化设计通常可根据设计变量的类型划分为尺寸优化，形状优化，和拓扑优化三类。目前，尺寸优化的理论和应用已趋于成熟，形状优化的理论已经基本建立，正在着重解决实际应用方面的问题。结构的拓扑优化由于其理论和计算上的复杂性而成为结构优化设计中最富挑战性的研究领域［１］。一方面拓扑优化大大减少了建模方面的工作量，另一方面它可以在改善或保持结构性能的基础上大大减轻结构的质量。近年来，随着汽车工业的快速发展，日益突出的能源问题和为了满足对汽车设计的新要求，对汽车零部件和机械结构开展拓扑优化设计具有重要的意义。 １连续体结构拓扑优化的方法及常用算法 １．１连续体结构拓扑优化的方法 连续体结构拓扑优化是在一定空间区域内寻求材料最合理分布的一种优化方法。在进行连续体结构拓扑优化设计时，其初始设计区域一般采用基结构法进行描述。所谓基结构法，就是把给定的初始设计区域离散成足够多的单元，形成由这些若干单元构成的基结构，再按某种优化策略和准则从这个基结构中删除某些单元，用保留下来的单元描述结构的最优拓扑。基结构法可借用有限元分析时所使用的网格单元，只需在优化初始阶段进行一次网格划分，在整个优化过程中可保持网格划分不变，这使得基结构法较易实现，称为目前结构拓扑优化中应用最为广泛的方法。连续体结构拓扑优化多采用基结构法的拓扑优化方法主要有以下三种［２～３］。 １．１．１均匀化方法 均匀化方法就是以Ｂｅｎｄｓｏｅ、Ｋｉｋｕｃｈｉ提出的均匀化理论为基础引入微结构，将设计区域离散成许多带有孔洞的微结构单胞，对连续体进行拓扑优化，通过优化计算确定其材料密度呈０～１分布，由此得出最优的拓扑结构。它适用连续体基于应力和位移约束或频率约束的拓扑优化分析。１．１．２变密度法 变密度法是从均匀化方法发展而来的一种方法。其基本思想就是引入一种假想的密度值在［０，１］之间的密度可变材料，将连续结构体离散为有限元模型后，以每个单元的密度为设计变量，将结构的拓扑优化问题转化为单元材料的最优分布问题。这种方法主要应用于多工况应力约束下的平面结构、三维连续结构及结构碰撞问题等方面。 １．１．３变厚度法 变厚度法是最早被采用的拓扑优化方法，属于几何（尺寸）描述方式。这种方法将薄板或薄壳可能占据的整个区域划分成有限个单元，假定所有单元的厚度是均匀的，把这一模型作为初始模型进行优化。这样优化求得的最优设计将是一个带孔洞的，厚度均匀的薄板或薄壳。 １．２结构拓扑优化设计的常用算法 合理的优化算法的选择对于结构的拓扑优化设计是非常重要的，我们应该根据我们所要优化的工程结构（如结构拓扑优化数学模型的特点，优化目标函数的性质，约束函数非线性的复杂程度，以及优化要求达到的计算精度等）来选择一个合适的优化算法。目前，工程结构中常用的拓扑优化算法主要有以下三种［３～４］。 １．２．１优化准则法 优化准则法是拓扑优化算法中的分析型算法，在拓扑优化当中应用十分很广。这种方法理解方便，数学推导简单明了，不需要对变量求导数，因此计算量小。缺点是仅仅适用于单目标，单约束问题的优化。因此不适应对复杂问题进行分析求解。常用的优化准则方法一般包括ＯＣ算法，ＣＯＣ（ｃｏｎｔｉｎｕ－ｕｍ－ｂａｓｅｄｏｐｔｉｍａｌｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉａ）算法和ＤＯＣ（ｄｉｓｃｒｅｔｉｚｅｄｏｐｔｉｍａｌｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉａ）算法以及ＤＣＯＣ（ｄｉｓｃｒｅｔｉｚｅｄｃｏｎｔｉｎｕｕｍｏｐｔｉｍａｌｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉ－ａ）算法。 基于HyperMesh/OptiStruct的汽车 零部件结构拓扑优化设计 刘庆，侯献军 （武汉理工大学汽车工程学院，武汉４３００７０） 摘要：基于结构拓扑优化在优化设计中的重要性，介绍了拓扑优化的方法和常用算法，建立了基于ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ／ＯｐｔｉＳｔｒｕｃｔ的结构拓扑优化设计流程图，最后在考虑了三种不同载荷工况下，进行了汽车控制臂的拓扑优化，最终使得优化结构质量更轻。 关键词：拓扑优化；汽车控制臂；ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ；ＯｐｔｉＳｔｒｕｃｔ 中图分类号：Ｕ４６３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２００８）１０－００４２－０３ 收稿日期：２００８－０７－１０ 作者简介：刘庆（１９８３—），男，河南新乡人，硕士研究生，研究方向：发动机排放控制与电控技术；侯献军（１９７３—），男，河南新乡人，副教授，研究方向：发动机排放与节能控制、车用动力新型装置。 42
《汽车车身结构与设计》 1、车身主要包括哪些部分？答：一般说，车身包括白车身及其附件。白车身通常是指已 经装焊好但未喷涂油漆的白皮车身，主要是车身结构件和覆盖件的焊接总成，并包括前后板制件与车门。但不包括车身附属设备及装饰等 2、车身有哪些承载形式？答：非承载式、半承载式、承载式 3、非承载式（有车架式）车身：货车、采用货车底盘改装的大客车、专用汽车以及大部 分高级轿车都采用非承载式车身，装有单独的车架，车身通过多个橡胶垫安装在车架上，橡胶垫则起到减振作用。非承载车身的优点：①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用，既延长了车身的使用寿命，又提高了舒适性。②底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆，货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架，其主要原因也基于此。④发生碰撞事故时，车架对车身起到一定的保护作用。非承载车身的缺点： ①由于计算设计时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，从而导致 自重增加。②由于车身和底盘之间装有车架，使整车高度增加。③车架是汽车上最大而且质量最大的零件，所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。 4、什么是承载式车身（无车架式）？答：没有车架，车身直接安装在底盘上，主要是 为了减轻汽车的自重以及使车身结构合理化。承载式车身结构的缺点在于由于没有车架，传动的噪音和振动直接传给车身，降低了乘坐的舒适性，因此必须大量采用防振、隔音材料，成本和重量都会有所增加；改型比较困难。 5、汽车生产的“三化”是指什么？答：汽车生产的“三化”是指汽车产品系列化、零部件通用 化、以及零件设计标准化。 6、什么是工程设计？答：汽车工程设计一般需要 3 年以上，而从生产准备到大量投产时 间更长。其中车身的设计所需的周期最长。车身设计首先是按 1：1 的比例进行内部模型和外部模型的设计及实物制作。其次则是车身试验，包括强度试验、风洞试验、振动噪音试验和撞车试验等。 7、轿车底盘有哪三种布置形式？答：轿车底盘有三种布置形式：a：发动机前置，后轮驱 动；b：发动机前置，前轮驱动；c：发动机后置，后轮驱动。 8、什么是汽车驾驶员眼椭圆？答：汽车驾驶员眼椭圆是驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅 上时其眼睛位置在车身中的统计分布图形。 9、什么是 H 点答： H点是人体身躯与大腿的交接点。
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智能仪器与仪表综合设计 班级：测控1041 姓名： 学号： 指导教师： 撰写日期： 2013年6月7日
摘要 传统的数字电压表对于现在的虚拟仪器所设计的电压表而言，它的外观比较固定，成本较高，还有一定的不可塑性。他在生活中是比较浪费的，我们有很少的机会去使用，但是如果使用就必须购买，所以它的成本对于它的使用来说是一种浪费。而虚拟仪器就不同了，他只需一台电脑或PC机，和一些内部软件的安装与调试就可以起到很好的作用，既经济又实惠，还简单方便、随心所欲，很符合现在人的思想价值观念。 本次课程设计我们利用虚拟仪器软件LabVIEW汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要接口和界面。随着现代汽车工业和电子技术的发展，汽车中各种系统和机构日趋复杂，汽车行驶和各部分工作状况的信息量显著增加。同时，出于对汽车环保、安全性、经济性、智能化要求的提高，汽车驾驶员需要更多、更迅速地了解汽车运行的各种信息，使得汽车电子仪表向信息显示中心发展，它是驾驶员信息系统重要的组成部分。汽车电子仪表代替传统机械或电气机械式模拟仪表已成为发展的趋向。针对汽车仪表发展的新趋势,本文对国内汽车仪表行业的现状和发展前景进行了概述，针对性的研究了基于MCGS技术而建立虚拟汽车仪表系统的构成，并且系统的给出了一种可行性方案，分别从MCGS软件实现方法、单片机程序实现方法和软、硬件的通信三方面进行了阐述。本文设计出来的汽车虚拟仪表系统可以实现当前速度、温度、油箱存油量、远光灯、雾灯、车门报警等信息的显示。 利用电子显示技术，也就是薄型平面电子显示器技术做成的汽车平面仪表板显示数字及信息，十分清晰明了，它代替了以往采用的模拟显示的车速和发动机转速表等，使驾驶者在开车的同时，仍然可以清楚地看到仪表数字及其他信息的变动。它具有测试反应速度快、指示准确、图形设计灵活、数字清晰、可视性能好、集成化程度高、可靠性强、功耗低等优点。由于没有运动部件，反应快、可靠性高、布置灵活紧凑，并有最佳显示形式。一般除要求汽车仪表耐用、耐振、指示准确、读数方便，以及受温度、湿度的影响小之外，还要求轻巧、舒适、美观并具有较好的互换性。汽车电子仪表恰恰满足了这些要求。
《汽车概论》项目六认识汽车的总体结构 任务四汽车电气——仪表装置 教学设计 易门县职业高级中学武绍元 一、教材分析地位与作用 汽车仪表装置选自机械工业出版社出版的《汽车概论》第六章，第四节。是在学生掌握了汽车发展概况、汽车车标文化和相关汽车VIN代码和汽车的相关参数后引入的新知识。 通过本节课的教学,使学生了解汽车仪表板的主要形式和作用,常见的仪表图标和报警指示灯,熟悉这些图标的含义及工作原理、工作过程及相关的排除方法。使学生初步掌握汽车维护、修理的基础知识;对汽车的基本使用性能及其评价指标有较深的认识. 2、教学目标 （1）知识目标 ①掌握仪表的种类、作用与使用方法。 ②理解电子化仪表的特点 ③学会仪表显示常见故障和相应的排除方法。 （2）过程与方法目标 ①能对汽车仪表和故障指示进行检测、诊断和排除。 ②具备识读和分析仪表的能力 （3）情感态度与价值观目标 ①培养学生实事求是的科学态度，提高学生分析问题和运用知识的能力 ②激发学生学习热情，调动学生的积极性 ③培养学生的合作精神与竞争意识，形成良好的职业素质 3、教学重点、难点 根据教学内容与学情分析，我确定了本节课的教学重点和难点。 教学重点：仪表板上的仪表指示用意 教学难点：相关仪表报警图标的含义及故障排除方法 4、突破重难点的方法 （1）、通过实物演示结合多媒体教学图片，让学生获得直观感受，在教师的引导下有目的地进行学习，实践教学是培养学生实践能力的重要环节，坚持理论与实践相结合，为学生提供了多种有利于加强实践技能训练和创新意识培养。 （2）、学生分组合作探究，并用图片、语言引导学生操作、观察、思考。在研究问题过程中，提倡多种学习方式，使学生成为知识“发现者”、“创立者”，充分激发学生的创造性思维。 （3）、用问题导学，明确知识点。使学生的学习、探索、观察、思考的目标很清楚，很有针对性。充分调动了学生的积极性，真正成为课堂的主人。 （4）、从学生实际出发，以学生已有知识为依托，从易到难，由简到繁，层层深入，步步推进。加强学生的动脑、动手能力，体现技能为先的教学理念。 （5）、教材处理：教材上的教学内容比较笼统、模糊，我有意识的将汽车仪表板作为汽车电气突出重点进行讲解和演示，目的是让学生注意知识之间的联系，体现逻辑的整体性。并让学生感知其实我们所学的知识不是孤立的，以便实现课程的综合性。
汽车零部件料架设计心得 生产包装形态 生产线原则上要求纸包装不能上线，因此适用于总装车间的生产包装可分为周转箱、非标中空板箱、仓储笼、专用产品料架四种形态，在此只介绍专用产品料架的包装形态。 专用产品料架，又可分为周转用产品架和线边固定存放架。这与投料的物流路线与投料方式有关，周转用产品架可满足：对换投料，线边固定存放架一般适用填补投料，但另需要投料容器与之搭配使用。对供应商来说，我们原则要求使用周转用产品架，除非由于零件特性等原因不适用产品架进行周转投料的，可考虑设定固定存放架和投料容器（有的直接是运输包装）的搭配包装方式。 料架材料 产品架的主体材料为金属管材，材质为Q235，一般要求的规格为40*40，30*30，25*25，20*20，40*25。考虑到动态运输，以及一个产品架顺引多个产品架的实际情况，所以框体要求不使用20*20的规格，而内部结构则尽量使用20*20的管材，以减轻重量和方便操作。 产品架的辅材起缓冲、防护作用，辅材材料为帆布、橡胶（脱硫）、尼龙、珍珠棉、PE发泡材料、PVC板材等。更多内容访问汽车物流包装网。 产品架分类 产品架的分类方式有数种之多，比如按结构分类、按运输方式分类、按材料分类、按被包装物性质（是否属于危险品、易碎品等）分类等，但各种分类标准归根结底是在决定产品架的结构，所以我在此处只以产品架的结构为分类标准
产品架按结构分类，主要分为以下几种：1、层掀板结构，2、货格结构，3、固定取放结构，4、货格变形结构，5、悬臂结构，6、箱、笼结构，7、组合结构，8、通用相配结构。 层掀板结构 层掀板结构产品架由多层翻版组成，每层翻版能够绕一端掀起，掀起后用气弹簧、机械弹簧或其他支撑结构支撑起而不会轻松落下，以便取用下一层的零件。每层翻版的面层配有一些限位结构，用于摆放、限位零件；有些产品架的翻版底层（相对面层而言）会固定一些缓冲材或其他限位结构，用于紧固下一层零件（一般这样的结构，产品架还需加做一个翻版顶盖，用于紧固顶层的零件），或者是防止零件向上窜动冲击上层翻版的底层而造成零件的划伤。层掀版结构的产品架，结构紧凑，零件摆放的密度大，空间浪费小，对生产线位置紧张的**来说，是值得推广的。但是，该结构产品架一般是只能在用完上一层的零件后才能打开取用下一层的零件，所以一般用于严格排序的零件，或者是零件品种较少，每个产品架只放一个品种的零件，多个产品架又能在生产线上布开的情况。 另外，对层掀板结构进行变形，将每层一块掀板分开做成两块，每块单独操作，互不干涉，这样就可以摆放两种图号的零件进行排序。这种变形的结构满足严格的类排序零件。所谓严格类排序，是指严格按照车型信息对零件进行排序，但由于零件特性使得限位结构不能适用所有零件，而使得排序的零件分开摆放的排序投料方式。更多内容访问汽车物流包装网。翻版的支撑装置有三种，气弹簧（自由型气弹簧）、机械弹簧（线形弹簧）、机械支撑杆。使用机械弹簧只是利用其拉力，翻版在掀起时要不会落下，平躺时要有力使之不易颠起，这样弹簧的安装位置非常不易确定，并且对弹簧自身的疲劳失效、强度、防锈等方面有很高要求。机械支撑杆滑动槽的表面要求较高，喷漆或生锈以后，掀起或放下翻板不易操作，活动不畅，并且容易受到震动而脱槽致使翻版跌落。
汽车仪表板设计简介 一、造型 仪表板是全车控制与现实的集中部位，仪表板的造型重点是对驾驶员操作区域的设计。现代轿车设计中，绝大多数的操纵开关都是供驾驶员专用的，所以，仪表板造型首先以驾驶员为之对仪表的可视性和对各种操作件的操作方便性为依据。在视觉效果上，仪表板位于市内视觉集中的部位，其形体队成员也有很强的视觉吸引力，应强调其造型的表现效果。 1.仪表板的布置 在不至仪表板是要根据相关标准来选用和确定所有仪表、显示器和主要操纵控制间的位置，此外还要从结构空间进行人机工程验证，其中包括视野性、手、脚活动范围、肘部空间、手伸及界面、按钮区布局等诸多方面。同时，在形体设计时，还要注意仪表板面的反光效果，既要提高仪表的可见度，又要通过表罩的漫反射方法减少炫光，还要防止仪表板上的高光点在风窗玻璃的内表面形成反射影像，以免干扰驾驶员的视觉。必须对仪表板的表面进行消光或亚光处理，已获得舒适安全的驾驶感觉。 仪表板上安装的仪表和各种器件大都来自不同的厂商，涉及时要保证个不同厂商器件的颜色、质感、纹理的统一，还要注意仪表表面、指针、屏显、数字、警示灯、刻度盘等的形体、颜色及灯光效果的统一，这些在方案设计初期都要处理妥当，为后期的细化和局部设计做好准备。 2.仪表板的造型分类 仪表板的器件按其功能一般划分为驾驶操控区、乘用功能区、保安区等几个部分 A区：驾驶员和副驾驶员共用的区域 B区：驾驶员座位操作区 C区：唯有驾驶员操作区 D区;A、B、C区以外的区域 现代汽车的仪表板造型概念以趋于多元化，通过不同的仪表指示区、中置控制区、按键功能区的划分和形体的连接可以组合成多种形式。按照仪表板的大的体面关系和结构分块形式基本可以分为以下几种类型：
? 158 ? ELECTRONICS WORLD ?技术交流 智能化汽车组合仪表的设计与实现 昆明理工大学津桥学院电气与信息工程学院 张兴超 王 陆 导语：随着汽车电子技术的发展，丰富的功能性要求赋予了汽车组合仪表更多的职能。传统汽车组合仪表数字化程度较低，存在采集信息少、显示内容固定且功能单一等缺点。新型智能化汽车组合仪表要求汽车动力系统、整车控制器等电子装置应能够及时、准确地处理车辆的各种状态信息，同时通过CAN 总线将数据发送到网络，并利用组合仪表进行显示。为此，本文提出了一种基于MCU+TFT-LCD 且性价比较高的步进电机式智能化汽车组合仪表的设计方案，并阐述了其硬件结构和软件设计。该系统具有多样性功能，能够达到汽车组合仪表智能化、信息化和图形化的目标；且具有较高的显示和指示精度，能够很好的满足实际应用的需求。 关键词：智能化；汽车组合仪表；步进电机式；MCU+TFT-LCD 1.引言 近年来，中国汽车产业快速发展带动汽车电子产业取得了跨越式的成就。作为汽车的一个重要组成部分，汽车仪表主要用于帮助驾驶人员掌握汽车时时工作状况，及时发现、排除不安全因素和故障，以保证汽车能够安全可靠运行。随着汽车电子技术的发展，汽车组合仪表已从简单的零部件发展到了集多种功能于一体的集成部件型式。汽车行业对其丰富的功能性要求赋予了汽车组合仪表更多的职能。 传统汽车组合仪表数字化程度较低，存在采集信息少、显示内容固定且功能单一等缺点，已很难满足汽车电子装置信息量增加带来的新要求。汽车仪表的数字化、图形化和智能化，要求汽车动力系统、整车控制器等电子装置应能够及时、准确地处理车辆的各种状态信息，同时通过CAN 总线将数据发送到网络，并利用汽车组合仪表进行显示。TFT-LCD （薄膜场效应晶体管液晶显示）具有显示信息丰富、色彩多样且灵活多变等优点，其在车载领域的应用将极大的拓展汽车组合仪表的功能。 通过TFT-LCD 和微控制器的结合使用将促进仪表盘成为汽车的多功能信息显示和控制中心，有利于汽车的美观和维修检测。但全液晶显示仪表也存在价格昂贵、技术复杂及高成本和低可靠性等缺点，这也导致了其在普通车型上安装使用率低的问题。鉴于此，本文提出了一种基于MCU+TFT-LCD 的智能化汽车组合仪表的设计方案。其中MCU 选用NEC 公司的UPD78F0433型单片机用于各类信号的采集处理，TFT-LCD 用于车载信息的显示。通过二者的配合使用，以满足汽车组合仪表信息化、智能化和图形化的要求。 2.系统的总体结构 智能化汽车组合仪表应具有多样性的功能，包括传统仪表的基本功能、车载信息的采集处理和显示、车辆故障警示、报警与提示音的合成以及CAN 总线通信等。这就要求该智能组合仪表除了从传感器直接获取信息外，还具有CAN 总线与车载控制器进行数据交换的能力；能够根据车辆采集信息的数据类型不同，可将信号量分为模拟量、开关量和脉冲量等形式[1]。结合上述要求开发和设计的汽车组合仪表有多种形式，如单片机、DSP 、FPGA 、ARM 等。综合考虑，本文采用MCU+TFT-LCD 的智能化汽车组合仪表设计方案，其整体结构框图如图1 所示。 图1 系统整体结构框图 3.汽车组合仪表的硬件设计 智能化汽车组合仪表的基本显示功能主要由发动机转速、车速、油量、里程和水温等组成。同时还包括左右转向信号、远近光信号、驻车信号、油量报警、水温报警等各类指示和报警信号灯。其中，油量、水温、车速和转速通过步进电机驱动指针进行显示，而里程利用字段式LCD 显示[2]。结合实际应用情况及其功能和特点，系统采用模块化设计思想对汽车组合仪表进行了硬件设计；主要包括电源模块、车速和转速检测模块、油量和水温检测模块、电机驱动模块、数据存储模块以及液晶驱动模块。其硬件结构原理图如图2 所示。 图2 汽车组合仪表的硬件结构原理图 本系统选择NEC 公司的UPD78F0433芯片作为主控芯片，该器件内置LCD 控制器、液晶显示屏驱动器、电源Flash 存储器和看门狗定时器，具有片上调试功能和10位A/D 转换功能，是一款性价比较高的8位微控制器。由点火信号和蓄电池提供系统的工作电源，其操作电压为9-16V ；并通过电源电路的转换为主控芯片提供5V 的工作电压。电源模块的芯片为TLE4275-Q1，其最大耐压值42V 、最大驱动电流450mA 、精度达2%。车速和转速检测模块主要是通过检测两种脉冲信号的不同频率形式来确定汽车的车速和转速。而油量和水温产生的电阻信号具有不同阻值；因此，油量和水温检测模块则可通过检测不同电压值来确定汽车的油量和水温。电机驱动模块选用的芯片为STI6606，该芯片内置CMOS 集成电路、可同时驱动四路微型步进电机，其输入脉冲对应电机输出轴转动角度为 基金项目：云南省教育厅科学研究基金“基于MEMS 传感器的飞行姿态测量系统设计”（项目编号：2015C106Y ）；“电子式互感器的应用”（项目编号：2016ZZX306）。 （下转第160页）
仪表板横梁设计规范
仪表板横梁设计规范 1 范围 本标准规定了仪表板横梁的设计要点。 本标准适用于轿车、SUV等车型的设计。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 1771-2007 色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定 GB/T 9279-2007 色漆和清漆划痕试验 GB11552-2009 乘用车内部凸出物 3 术语和定 3.1 仪表板横梁在车身系统中的布置 仪表板横梁总成安装在驾驶室的前端，主要作用是将仪表板和车身固定起来，同时将转向管柱、安全气囊、线束，电器盒等电器附载件装配固定起来，支撑仪表板总成等负载件的整体刚性，同时正碰实验时对驾驶室起到加强保护的作用。如图1：
图1 3.2 仪表板横梁简要说明 仪表板横梁总成主要零部件如图2： 图2 （1-横梁左侧安装支架，2-横梁右侧安装支架，3-中间固定支架，4-前挡板固定支架，5-转向管柱安装支架，6-管梁,7-手套箱支架，8-PAB 安装支架，9-保险丝盒安装支架，10-CD 机安装支架,11-空调安装支架） 以上是横梁的主要零部件，若要出口欧美，则在正副驾驶侧增加膝盖碰撞吸能支架，其他相关固定 1 2 3 4 5 6 8 9 7 10 11 车身机舱 仪表板横梁 仪表板装置 前地板中通道
支架则根据分布在仪表板系统上的电器件及仪表板自身固定的要求分布。 横梁中间管梁本体的材料通常采用20#无缝钢管和Q195焊管，各支架的材料根据支架的厚度来定， 如果厚度在1.8mm以内，则选用DC01的材料，如果厚度在1.8mm以上的则选用SPHC的材料；横梁 支架冲压成型后通过悬挂点焊和CO2气体保护焊接成品。 4 仪表板横梁主要零件的设计要点 4.1 横梁的设计满足以下几点要求： a.满足整体刚性（通过CAE分析）； b.支持转向管柱功能，满足NVH要求； c.支持线束、电器件的固定； d.支持仪表板装置等塑料件的固定； e.支持安全气囊的固定，为安全气囊的顺利爆破提供支撑； f.在满足强度的要求、NVH等试验的要求下最大限度的减轻重量，同时尽可能的将各支架工艺简易。 4.2 横梁管梁本体的设计 管梁有标准管梁和非标准管梁，标准管梁可以直接采购，而非标准管梁需要定制，既增加成本又不易采购，所以尽可能的选择标准管梁；仪表板横梁通常使用的几种管梁外径有：35mm、38mm、42mm、45mm、50mm、54mm、60mm。 管梁按结构分为直管和弯管，直管加工简单，制造公差容易控制，有利于碰撞试验，所以布置的时候尽量采用直管；若因边界条件的限制不能布置成直管，只能按照弯管布置，弯管相对直管需要二次加工，弯管制造公差大，难控制，成本增加。 4.2.1 直管的设计 管梁的中心位置，横梁管梁不能布置在PAB模块的正下方，一般距离管梁为10mm到45mm之间。图3是B01布置的截面图： PAB 仪表板横梁管梁本体 图3 横梁管梁到方向盘中心的距离越小越好，一般最大不超过460mm，能有效减小方向盘共振。 横梁管梁到转向管柱安装面的距离推荐范围60mm到70mm。
汽车智能化组合仪表设计及实现-汽车工业论文-工业论文 ——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印—— 摘要:伴随着近年来我国人民生活水平逐渐提高，对于出行的品质也在日益提升。因此，我国也大力发展汽车电子技术，不断丰富和赋予了汽车组合仪表更多功能。现阶段所研发出的汽车智能仪表组合，结合微控制器和CAN总线网络通信技术，使汽车仪表可以与车辆其它电控单元实现信息交互，不仅为驾驶员提供传统仪表所具有的各项数据信息，其显示内容更加丰富全面，更人性化地满足了驾驶需求。本文主要通过对汽车智能化组合仪表的软硬件结构介绍。以期让更多学者了解到这一领域，从而进一步推动我国汽车行业组合仪表的设计与实现的发展。 关键词:智能;组合仪表;设计实现
1绪论 我国科技水平逐渐提高的同时带动了汽车电子技术的发展，近些年来汽车电子技术的应用获得了显著的成效。汽车仪表作为汽车的重要部件之一。它不仅为驾驶员提供行车过程的各种数据，还可以第一时间发现不安全的因素以及不可预料的故障，从而减少事故发生的频率保障驾驶员的安全。近年来国内对汽车电子技术的深入研究，给予了汽车组合仪表更广阔的发展空间和功能拓展。相对于一些传统的汽车组合仪表来说，汽车智能组合仪表采用数字技术、网络技术、模块化设计技术，在实际生产中具有低成本、效率高的优点，在实际应用中满足了驾驶员对舒适度，可视度，多功能便捷性以及安全性能的要求，其技术达到国际同类产品水平，其功能更加强大，数据处理速度更加快速，抗干扰能力更强，图文显示信息更加方便快捷，丰富的内容给人以生动活泼的直观感受。 2系统的总体结构
汽车智能组合仪表它所涉及的功能主要包括传统仪表的基本功能、车载信息的采集处理和显示、故障警示以及CAN总线通信等。这就使得智能组合仪表不光要去通过传感器或者驾驶中的信息，还要使用相关线路和车载控制系统进行数据交换。从而根据车辆信息采取的不同类型来进行模拟量、开关量和脉冲量等形式的分类。争取现阶段我们所开发设计的仪表形式来进行综合测评和考虑。 3汽车组合仪表的硬件设计及软件设计 3．1硬件设计。现阶段我国所研发出的智能汽车组合仪表主要总线式仪表，具有网络管理和诊断功能，根据我国近些年来的调查在实际应用方面车辆的系统采用模板化设计的思想对仪表进行设计。主要包括控制器以及显示屏、电源灯结构。以步进电机驱动指针，通过LED点亮方式、声音提示及屏显方式提示各类信息。指针驱动指针包括车速表里程表，部分仪表水温表、燃油表的依然使用电机驱动指针。灯主要包括:远光灯、近光灯、左右转向灯、雾灯、紧急灯、充电指示灯、安全带未系，安全气囊、限速指示，变速箱故障警告、预
汽车仪表板总成造型综述 仪表板简称I/P（Instrument panel）,是汽车内饰的重要组成部分。 一、造型 仪表板是全车控制与现实的集中部位，仪表板的造型重点是对驾驶员操作区域的设计。现代轿车设计中，绝大多数的操纵开关都是供驾驶员专用的，所以，仪表板造型首先以驾驶员为之对仪表的可视性和对各种操作件的操作方便性为依据。在视觉效果上，仪表板位于市内视觉集中的部位，其形体队成员也有很强的视觉吸引力，应强调其造型的表现效果。 1.仪表板的布置 在不至仪表板是要根据相关标准来选用和确定所有仪表、显示器和主要操纵控制间的位置，此外还要从结构空间进行人机工程验证，其中包括视野性、手、脚活动范围、肘部空间、手伸及界面、按钮区布局等诸多方面。同时，在形体设计时，还要注意仪表板面的反光效果，既要提高仪表的可见度，又要通过表罩的漫反射方法减少炫光，还要防止仪表板上的高光点在风窗玻璃的内表面形成反射影像，以免干扰驾驶员的视觉。必须对仪表板的表面进行消光或亚光处理，已获得舒适安全的驾驶感觉。 仪表板上安装的仪表和各种器件大都来自不同的厂商，涉及时要保证个不同厂商器件的颜色、质感、纹理的统一，还要注意仪表表面、指针、屏显、数字、警示灯、刻度盘等的形体、颜色及灯光效果的统一，这些在方案设计初期都要处理妥当，为后期的细化和局部设计做好准备。
2.仪表板的造型分类 仪表板的器件按其功能一般划分为驾驶操控区、乘用功能区、保安区等几个部分 A区：驾驶员和副驾驶员共用的区域 B区：驾驶员座位操作区 C区：唯有驾驶员操作区 D区;A、B、C区以外的区域 现代汽车的仪表板造型概念以趋于多元化，通过不同的仪表指示区、中置控制区、按键功能区的划分和形体的连接可以组合成多种形式。按照仪表板的大的体面关系和结构分块形式基本可以分为以下几种类型： （1）仪表板上下分块式
汽车结构设计： 汽车的结构设计，是确定汽车整车、部件(总成)和零件的结构。也就是说，设计师需要考虑由哪些部件组合成整车，又由哪些零件组合成部件。零件是构成产品的最基本的、不可再分解的单元。毫无疑问，零件设计是产品设计的根基。零件设计时，首先要考虑这个零件在整个部件中的作用和要求；其次，为了满足这个要求，零件应选用什么材料和设计成什么形状；最后，零件如何与部件中其他零件相互配合和安装。 1.材料选择 按照零件所使用的材料，可分为金属材料和非金属材料两大类。金属材料又可分为钢铁(黑色金属)材料和有色金属材料两大类。汽车所采用的非金属材料种类繁多。钢铁是汽车上所使用的最重要的材料，占全车重量的大部分。钢铁的主要优点是强度、刚度和硬度高，耐冲击和耐高温，因而用于汽车上载荷大、高温、高速的重要零件。所谓强度高，就是这种材料可承受较大的力而不被破坏；所谓刚度高，就是这种材料可承受较大的力而变形很小。汽车的零件在工作时，有的零件承受拉力而有伸长的趋势；有的零件承受压力而有缩短的趋势；有的零件承受弯曲力矩而趋于弯曲变形；有的零件承受扭转力矩。事实上，许多汽车零件的受力比上述例子复杂得多。如汽车变速器的轴就同时承受了拉、压、弯、扭多种力。汽车零件不仅是承受静载荷，而且，由于汽车的行驶随路况变化，还要承受十分复杂的动载荷。作为设计师，必须充分考虑零件的受力情况，经过周密的计算，确保零件的强度和刚度的数值在允许的范围内。 2.零件的形状 确定汽车零件的形状，也要花费设计师许多心血。例如，发动机气缸体的形状就非常复杂，需要设计气缸和水套，考虑与气缸盖、油底壳的接合，安装曲轴、进气管、排气管和各种各样的附属设备，乃至气缸体内部细长的润滑油通道……，所有这些因素都应考虑周全，每个细节均不能遗漏。汽车车身零件的形状就更特别，既不是常见的平面或圆柱体，也不是简单的双曲面或抛物面，而是造型师根据审美要求而塑造的。在确定零件的形状时，还需要考虑零件的制造方法，例如零件在机床上怎样装夹定位，刀具怎样加工，半成品怎样传送、堆叠等。 3. 汽车布局 一部汽车的布局元素包括发动机、传动系统、座舱、行李舱、排气系统、悬挂系统、油
第一章：车身概论 1．车身包括：白车身和附件。 白车身通常系指已经焊装好但尚未喷漆的白皮车身，此处主要用来表示车身结构和覆盖件的焊接总成，此外尚包括前、后板制件与车门，但不包括车身附属设备及装饰等。 2．按承载形式之不同，可将车身分为非承载、半承载式和承载式三大类。 非承载车身的优点：①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用，既延长了车身的使用寿命，又提高了舒适性。②底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆，货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架，其主要原
因也基于此。④发生碰撞事故时，车架对车身起到一定的保护作用。非承载车身的缺点：①由于计算设计时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，从而导致自重增加。②由于车身和底盘之间装有车架，使整车高度增加。③车架是汽车上最大而且质量最大的零件，所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。 3．承载式车身分为基础承载式和整体承载式。 基础承载式特点：①该结构由截面尺寸相近的冷钢杆件所组成，易于建立较符合的有限元计算模型，从而可以提高计算精度。②容许设法改变杆件的数量和位置，有利于调整杆件中的应力，从而达到等强度的目的。③作为基础承载的格栅底架具有较大的抗扭刚性，可以保证安装在其上的各总成的相对位置关系及其正常工作。④提高材料利用率，简化构件的成型过程，节省部分冲压设备，同时也便于大客车的改型和系列化，为多品种创造了条件。 4．“三化”指的是产品系列化、零部件通用化以及零件设计标准化。第二章：车身设计方法
L i g h t T o o l s设计实例汽车仪表盘导光按 钮设计
LightTools设计实例--汽车仪表盘导光按钮设计 LightTools自带增光片元件库和光源库，其增光片元件库包括3M公司所有的BEF和DBEF；其光源库包括4大LED公司(Agilent， Lumileds，Nichia，Osram)的近400种LED光源，对设计LED照明的LCDTV有极大的方便。传统导光板的网点设计更是及其方便，既可以模拟二维印刷点排布，也可以模拟三维的微结构铺设，目前微结构网点包括五种形状：球、棱镜、金字塔、圆锥、圆柱，极大的提高设计者的工作效率。 Cybernet中国使用LightTools对汽车仪表盘导光按钮的设计如下： 重点：采用两颗小功率LED，实现导光按钮上的三个字母均匀发光。 设计步骤 1.LED光源模拟仿真
2.导光按钮的几何建模 3.几何模型的材料属性、光学属性设定 4.受光分析面,亮度计的设置 5.光线追迹，结果分析 6.根据分析结果修改按钮的几何模型，重复光线追迹过程，直至模拟仿真 结果达到系统设计要求。(采用LT的优化模块,可代替繁琐的模型更改,缩短项目开发周期) 针对LED光源仿真这里简单说明一下参数，光源模型中都有详尽的参数设定以下介绍主要的参数（根据模拟目的不同,需要的参数也不同）?光束(lm)或者是辐射功率(mW) ?光谱特性 ?配光分布 ?空间強度分布 根据波长范围进行光源定义
?LightTools可以高效灵活的设定光源. ?LightTools可以提出包含面,体积的面光源和体积光源的定做方案. ?LightTools中Ray Data的设定,可以使用Radiant Imaging测定的光源. ?以放射量或测光能量为单位可以在光源中定义全部光能量. ?用户定义的Aim领域和Aim锥体可以引出最佳性能. ?为了配合这个高效的功能,计划在光源中定义连续的光谱. LightTools在导光按钮的几何建模上更有强大的内置建模能力 通过Solidworks Link模块 LightTools完全继承来自SolidWorks的特征树可 为使用过Solidworks的工程师提供熟悉的设计环境。双向式数据交流功能保证 了在LightTools 和Solidworks中的特征实时同步。 高精确度的仿真结果比较
基于网络化汽车组合仪表的设计 组合仪表是汽车的重要组成部件，对于汽车安全行驶至关重要。组合仪表通常是由以下几部件构成：油量表，水温表，转速表，车速表，里程表，照明系统和报警系统等。为了简化电子控制单元之间进行复杂的信息传递和数据交换，汽车网络化技术应运而生。迄今为止，已有多种网络标准，如ISO的V AN、SAE 的J1850和BOSH的CAN等。其中，CAN以起独特的设计，优异的性能和极高的可靠性得到了最为广泛的应用。 标签：CAN总线设计；汽车组合仪表；设计分析 1 基于网络化汽车组合仪表的总体需求及设计 汽车仪表的功能就是获取需要的数据并采用合适的方式显示出来。以前的仪表一般限制在3～4个量的显示和4-6个警告功能，现在新式仪表则达到有约15个量的顯示和约40个警告监测功能。导致仪表显示信息量快速增长的主要原因有以下几方面： ·汽车上的新功能部件不断增加，如ABS、安全气囊、倒车雷达等： ·对汽车行驶中的状态要求更加实时的了解，如胎压、水温、油耗等： ·对汽车各部件的工况要求更加细致的掌握，如灯光、车门、车锁、安全带等。 不同的信息有不同的获取方式和显示方式，目前新式仪表信息获取方式主要有三种： ·通过车身总线传输： ·通过A/D采样转化： ·通过10状态变化获取。 对于显示方式，主要有五种方式：通过驱动步进电机带动指针转动：通过点阵LCD屏显示图形或数字信息；通过段式LCD屏或数码管显示：通过LED灯的开关显示：通过蜂鸣器的不同鸣音指示当前状态。 2 汽车CAN总线组合仪表技术总体设计 2.1 现场总线设计 CAN总线在人类生产活动中使用非常广泛，其代表着汽车总线技术发展的
一、名词解释 1、车身:供驾驶员操作,以及容纳乘客和货物的场所。 2、白车身:已装焊好但尚未喷漆的白皮车身。 3、概念设计:指从产品构思到确定产品设计指标(性能指标),总布置定型和造型的确定,并下达产品设计任务书为止这一阶段的设计工作。 4、H点:H点装置上躯干与大腿的铰接点。 5、硬点:对于整车性能、造型和车内布置具有重要意义的关键点。 6、硬点尺寸:连接硬点之间、控制车身外部轮廓和内部空间,以满足使用要求的空间尺寸。 7、眼椭圆:不同身材的乘员以正常姿势坐在车内时,其眼睛位置的统计分布图形;左右各一,分别代表左右眼的分布图形。 8、驾驶员手伸及界面:指驾驶员以正常姿势入座、身系安全带、右脚踩在加速踏板上、一手握住转向盘时另一手所能伸及的最大空间廓面。 9、迎角:汽车前、后形心的连线与水平线的夹角。 10、主动安全性:汽车所具有的减少交通事故发生概率的能力。 11、被动安全性:汽车所具有的在交通事故发生时保护乘员免受伤害的能力。 12、静态密封:车身结构的各连接部分,设计要求对其间的间隙进行密封,而且在使用过程中这种密封关系是固定不动的。
13、动态密封:对车身上的门、窗、孔盖等活动部位之间的配合间隙进行密封,称为动态密封。 14、百分位:将抽取的样本实测尺寸值由小到大排列于数轴上,再将这一尺寸 段均分成100份,则将第n份点上的数值作为该百分位数。 二、简答 1、简述车身结构的发展过程。 没有车身——马车上安装挡风玻璃——木头框架+篷布——(封闭式的)框架(木头或钢)+木板——(封闭式的)框架(木头或钢)+薄钢板——全钢车身——安全车身。 2、车身外形在马车之后,经过了那几种形状的演变?各有何特点? ①厢型:马车外形的发展②甲虫型:体现空气动力学原理的流线型车身③船型:以人为本,考虑驾乘舒适性④鱼型:集流线型和船型优点于一身⑤楔型:快速、稳定、舒适。 3、车身设计的要求有哪些? 舒适、安全、美观、空气动力性。 ①结构强度足够承受所有静力和动力载荷;②布置舒适,有良好的操纵性和乘 座方便性;③具有良好的车外噪声隔声能力;④外形和布置保证驾驶员和乘员有良好的视野;⑤材料轻质,减小质量; ⑥外形具有低的空气阻力;⑦结构和装置措施必须保护乘员安全;⑧材料来源 丰富、成本低,易于制造和装配;⑨抗冷、热和腐蚀抵能力强;⑩材料具有再使用的效果;⑩制造成本低。
２０１０年（第３２卷）第１期 汽车工程 ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２０１０（Ｖ０１．３２）Ｎｏ。１ 汽车ＣＡＮ总线数字组合仪表设计木 ２０１００１９ 曹晓琳１，王登峰１，车晓镭１，倪莹祥１，阮邵范２，宋连彬２ （１．吉林大学，汽车动态模拟国家重点实验室，长春１３００２２；２．四平慧宇仪表电气有限公司，四平１３６００１） ［摘要】设计了ＣＡＮ总线、步进电机驱动、液晶显示驱动和挡位与警示灯控制等仪表核心电路模块，完成了整个组合仪表硬件的研发，并编制了仪表的控制软件。检测结果表明，仪表指针指示正确、稳定，里程、报警和挡位显示准确。 关键词：汽车；ＣＡＮ总线；数字仪表；设计 ＤｅｓｉｇｎｏｆＣＡＮＢｕｓ—ｂａｓｅｄＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＤｉｇｉｔａｌＣｌｕｓｔｅｒＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ＣａｏＸｉａｏｌｉｎｌ，ＷａｎｇＤｅｎｇｆｅｎ９１，ＣｈｅＸｉａｏｌｅｉｌ，ＮｉＹｉｎｇｘｉａｎ９１，ＲｕａｎＳｈａｏｆａｎ２＆ＳｏｎｇＬｉａｎｂｉｎ２１．埘讯Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｔａｔｅ研ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＤｙｎａｍｉｃＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２； ２．脚ｆ昭ＨｕｉｙｕＥｌｅｃｔｒｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓ／ｐ／ｎｇ１３６００１ ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅｃｏｒｅｃｉｒｃｕｉｔｍｏｄｕｌｅｓｏｆｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｍｏｄｕｌｅｓｆｏｒＣＡＮｂｕｓ，ｓｔｅｐｐｅｒｍｏｔｏｒｄｒｉｖｅ，ｌｉｑｕｉｄ－ｃｒｙｓｔａｌｄｉｓｐｌａｙｄｒｉｖｅａｎｄｇｅａｒｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｄｉｃａｔｏｒ／ａｌａｒｍＬＥＤｓｃｏｎｔｒｏｌ，ＳＯｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔ?ｗａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｃｌｕｓｔｅｒｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｒｅｃｏｍｐｌｅｔｅｄ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｏｉｎｔｅｒｓｏｆｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｎｄｉｃａｔｅｃｏｒｒｅｃｔｌｙａｎｄｓｔａｂｌｙ，ａｎｄｔｈｅｍｉｌｅａｇｅ，ｇｅａｒｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄａｌａｒｍＬＥＤｓｄｉｓｐｌａｙａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｈｉｃｌｅ；ＣＡＮｂｕｓ；ｄｉｇｉｔａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ；ｄｅｓｉｇｎ 日ＩＪ舀 汽车仪表是汽车工作状态的信息显示中心，是驾驶员与汽车进行信息交流的平台，是保证汽车安全行驶的关键零部件之一…。近年来随着微电子技术、控制技术、网络通信技术的发展，ＣＡＮ总线协议在车载电控系统中得到了广泛应用，因此汽车仪表可通过ＣＡＮ总线直接在总线网络上读取所需的输人信号，无须专门布置传感器，从而可使汽车仪表系统得到大大简化，同时也显著降低了仪表的成本。因此，将ＣＡＮ总线通信应用于汽车仪表已成为发展的必然趋势¨。－。 作者将ＣＡＮ总线技术应用于汽车数字式组合仪表的开发，使仪表所需的发动机转速、车速、水温、挡位、警示信息等主要显示信号均通过其它车载电控系统的ＣＡＮ协议接口直接读取，避免现有汽车数字式仪表每个信号均采用传感器到仪表点对点的信号获取与传输方式带来汽车线束多、质量大、故障率高的不足，减少了传感器和汽车线束的数量，降低了仪表成本，提高了系统工作可靠性。设计研制出了ＣＡＮ总线数字仪表样品，并进行相应的试验验证。 １硬件设计 根据ＣＡＮ２．０协议，采用４路ＣＡＮ总线信号，可从ＣＡＮ总线上接收到来自整车其它电控单元（ＥＣＵ）的ＣＡＮ信号，将标识符为２４０Ｈ的数据帧定义为发动机故障、制动器ＡＢＳ故障、电瓶电量低和安全带未系等４个报警灯；标识符为２８０Ｈ的数据帧定义为转速表和水温表；标识符为２ＣＯＨ的数据帧定义为车速表和里程表；标识符为３００Ｈ的数据帧定义为挡位信号。 硬件电路以飞思卡尔公司的ＭＣ９Ｓ１２ＨＺ２５６为 牵吉林省汽车产业发展专项基金（２００６００３）和长春市科技支撑计划项目（０８ＫＺｌ４）资助。