（电机与电器专业论文）vfd汽车显示与车体控制系统.pdf

a b s t r a c t t h ed i s s e r t a t i o na i m sa tav f da u t o m o b i l e sd i g i t a lg a u g ea n da u t o b o d yc o n t r o ls y s t e m ，i n w h i c ht h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r ea r ei n c l u d e d t h em i c r o c o n t r o l l e ru n i tp j c l 6 c 7 3o fm i c r o c h i pc o m p a n yi su s e d t h em a i nc o n t r o l l e ro f t h es y s t e m t h eh a r d w a r es y s t e mi sc o m p o s e do f c o n t r o lc i r c u i t ，p o w e rc i r c u i t ，d e t e c t i o nc i r c u i to f i n p u ts i g n a l ，r e l a yc o n t r o lc i r c u i t ，d i s t a n c em e m o r yc i r c u i t ，a n dv f dg a u g ec i r c u i ti sa l s og i v e n t h ei d e ao fm o d u l a r i z e dd e s i g ni sa d a p t e di nt h es o f t w a r es y s t e m ，t h ep h y s i c a ll a y e ra n dt h e a p p l i c a t i o nl a y e ra r ei n c l u d e di nt h es o f t w a r es y s t e m ： i nt h ep h y s i c a ll a y e rt h eb a s i cf u n c t i o n so ft h es y s t e ma l er e a l i z e db yt h ed i g i t a li n p u t s m o d u l e ，i n t e r r u p t i o nm o d u l e ，a dm o d u l e ，g a u g e sb u t t o ni n p u tm o d u l e ，r e l a y sc o n t r o l l i n go u t p u t m o d u l e ，g a u g ed i s p l a y i n go u t p u tm o d u l ea n d2 4 c 0 2o p e r a t i o nm o d u l e t h ea p p l i c a t i o nl a y e ri n c l u d e si n i t i a l i z a t i o nm o d u l e ，m a i np r o g r a mm o d u l e ，0 5 st i m i n g m o d u l ea n di n t e r r u p t i o nm o d u l e t h et i m i n ga n di n t e r r u p t i o nm o d ei su s e dt ot r i g g e rt a s k s t h e i n i t i a l i z a t i o nm o d u l ei n i t i a l i z e st h es y s t e ma n ds e t st h ei n t e r r u p t i o n t h em a i np r o g r a mm o d u l ei s ac i r c u l a t i o no fc l e a r i n gw a t c h d o ga n do u t p u t i n gt h ec o n t r o l l i n gd a t ao fr e l a y s i nt h e05 st i m i n g m o d u l e ，t h es y s t e mc a l c u l a t i o ni sd o n e ，g a u g ed i s p l a ya n dr e l a yo u t p u ta r er e f r e s h e da n da d s i g n a li sa l s om e a s u r e d t h ei n t e r r u p t i o nm o d u l ef u l f i l l st h es p e e dd e t e c t i o n ，a dd e t e c t i o na n d d i s t a n c ec a l c u l a t i o n ，i td e t e c t st h ed i g i t a li n p u t sa ta ni n t e r v a lo f 3 0 m s t h es e c u r i t ya n dr e l i a b i l i t yo ft h es y s t e ma r eg r e a t l yi m p r o v e db e c a u s et h ea n t i i n t e r f e r e n c e o f b o t hh a r d w a r ea n ds o f t w a r ea r et a k e ni n t oa c c o u n t ， i nt h ee n do ft h ed i s s e r t a t i o n ，as e to fv f da u t o m o n l e sd i g i t a lg a u g ea n da u t o b o d yc o n t r o l s y s t e mi sd e v e l o p e da n dt e s t e de x p e r i m e n t ss h o wt h a ti tm e e t st h ed e m a n do f v e n d o ri np r e c i s i o n a n di th a sg o o dp e r f o r m a n c ea n ds t a b i l i t y k e yw o r d s v f dd i s p l a yg a u g ea u t o b o d yc o n t r o l p i c l 6 c 7 3 东南大学学位论文独创性声明 小人，：i 叫所。l i 交的。化论文址我个人n i 甘1 , l q i , i r 甘i ? 进行的州i ：作及嫩们 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文q ，1 i 包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。勺我同一i ；- t 4 ：的同j 占划小形f 究所做的 脚负i 状均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签瓠： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、l 】冈科学技术信息研究所、国家图书馆有权保斟本人所送交学何 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制下段保存沦文。本人 电子文档的内容和纸质沧文的内容相致。除在保密期内的保密沦文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的伞部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南人学研究生院办理。 研究生签名：导师签名：日期： 笫一帝绪论 第一章绪论 1 1 汽车电气系统电子化概述 按照传统的方式，汽午电气系统按功能不同可分为如下儿个分系统，包括供电系、起 动系、点火系、仪表系、继电器系及其辅助控制系统。 1 供电系由蓄电池、发电机和l 也压凋：壮器组成，它是汽1 i 【h 气系统的i b 源为汽车电 气系统提供足够的电功率和稳定的i 作电压。 2 起动系由起动l b 动机、传动机构和控制装置组成，仪j | j 米起动汽午发动机，发动机 起动后。起动系c 动火电停j rr 作。 3 点火系主要由点火线圈及其控制、断电器、配电器及火花塞组成，由点火系产生高 压l l 土火花点燃发动机各气缸l j ：l 汽油和空气的混合气体。 4 汽下仪表足川米检测并指示汽下。：况及汽下性能状况的信息，常川的有下述里科 表、机油压力表、水温表、燃汕表、电流表等。 5 继电器系包括印内外照明以及表示行午信号的灯具，还有诸如雨刮器、风窟洗涤器 等传统辅助设备。 6 随着对汽印行驶的动力性、经济性、安全性和舒适性要求越来越高，下载辅助控制 装置的种类也越来越多，如燃油供给系电子控制、汽下恳架系i u 子控制、电子式汽下防抱 北制动控制、电子防j ； 控制等，它在一定程度上反映了汽乍电气系统的电子化水平。 1 2 现代汽车仪表技术现状与未来发展趋势 臼1 8 8 6 年发明汽下以来，汽乖走过了1 0 0 多年的发展历程。汽下的出现和发展，使汽下 仪表也在不断开发和发展之中。随着光学、电子技术的迅速发展，特别是计算机技术在汽乍 仪表中的j 。泛虑心，汽下仪表止向数字化和智能化方向发展。汽乍仪表的发展趋势，从一个 侧面反映出汽午电子化水平的快速提高。 为了充分了解汽下仪表发展现状，准确地把握其未来发展趋势有必要对其发展过样做 一简单同顾。按汽午仪表在i + 作原理上取得的重人技术创新米分，司以划分为4 个阶段，或 称为经过4 代。第1 代汽下仪表是基丁机械作_ l | j 力而l 。作的机械式仪表，人们习惯称这类仪 表为机械机芯表；第2 代汽乍仪表的1 作原理基丁电测原理，即通过并类传感器将被测的扑 电鲑变换成电信号加以测培，通常称这类仪表为电气式仪表；第3 代为模拟电路电子式；第4 代为全数字汽1 ：仪表。 东南人学坝i ：学位论文 1 2 1 现代汽车仪表的现状 目前，汽下仪表正在经历由第3 代向第4 代转型时期。第3 代汽车川仪表j ：作原理与 电气式仪表基本相同，只不过是h 4 电子器件取代原来的电气器什，其出现的时间人致在2 0 世纪5 0 6 0 年代。随若集成电路技术突b 猛进的发展，这种仪表现在均采心各种专“j 集成 电路( 为汽车仪表专i 、j 设计的集成电路) ，国内汽午仪表目前的主流产品就是这种仪表。经过 2 0 多年的发展，其结构形式经历了动圈式机芯( 线圈连同指针一起转动) 和动磁式机心( 磁钢 连同指针一起转动) 2 个基本阶段。电子器件经历了分立器4 1 和专_ l 集成电路2 个阶段。在 接个发展过群中，国内外：科技术人员一直从未停j r 对其进行改进。如同绕降低成本，不断 改进制作1 ：艺，机械零1 ，| ：起初以金属什为主，发展剑今天以塑料什为主；同绕提高指示精度利 指针平稳性，由动圈式发展成动磁式等。虽然，每次较人改进后整体性能价格比都有所提高， 但受其 作原理的限制，其线性、精度、重复性、响应速度等性能指标雉以有根本的突破。 现在看来十字交义动磁式仪表肖定是第3 代汽市仪表发展的尽头，必将止位下第4 代全数 字式汽午仪表。 严格地说，第4 代全数字式汽印仪表从其戍h j 的技术手段上看，还姓l 【l 子技术范畴，也属 于电子式仪表，但信号处理方式己从模拟变成数字。仅凭信号处理方式的改变还不足以将全 数字式汽市仪表划分成一个新阶段，其最显并的特征是i 作原理与第3 代汽车仪表完全不 同。如果一个产品在l ：作原理上有所突破，划其设计思路、组成形式、功能和性能的改变 将是根本性的。 全数字式汽币仪表针对目前广泛使_ l | j 的模拟电子式汽下仪表机心存在的多方面不足， 在其i ：作原理上做小了根本的技术变革。即彻底放弃了“动磁式”或“动罔式”模拟 u 子 式汽下仪表，通过线包和磁钢间产：生电磁转矩驱动指针指示的形式。第4 代全数字式汽车 仪表由e c u 完成各种被测物理姑的的采集，经过计算以后直接控制显示输。根据贝体显 示环1 ，上的筹别，第4 代全数字式汽币仪表义可以分为“数字显示式仪表”和“步进电动 机式仪袭”。前者直接将汽车下速等参数通过l e d 、v f d 或者是l c d 直接显示在仪表板上， 其特点是显示精确。“步进电动机式仪表”则保留和第3 代模拟电子电路式仪表一样的显示 界面，所不同的是e c u 根据换算山米的结果控制步进电机，步进电机带动指针i 作。 不论是“数字显示式仪表”还是“步进电机式仪表”，相对丁第3 代模拟电子电路式 仪表都带来了技术性能上质的e 跃，主要体现在以r 几个方面： a 指示精度远远高丁现行国家标准。以汽午里料表为例，在o 2 4 0km h 的整个示 值范同内，基本误筹的最人值小y - 1km h ，而qc t5 9 4 1 9 9 9 汽下、摩托乍川l uf 1 ： 速里程表标准中45 条款规定的基本误差为：在3 5km h 1 0 0km ，h 的中速区基本误筹 为5km h ；在1 7 0km h 的高速区基本误若为9km h ；在3 5km h 以f 的低速区不作具 体要求。这说明模拟电路电子式汽午仪表在低述区的基本误差相当人标准不便丁作硬性 规定，表明模拟电路电子式汽午仪表在低速区的线性是1 r 常差的，模拟电路电子式汽乍发动 机转速表、油越表利水温表都有类似的问题。就模拟电路电子式汽乍仪表所川的技术手段 而言，无法克服低速医线性荠平精度不高的不足。我国加入了wto 标准要j j 国际接轨，芙 丁汽印仪表基本误筹的规定肯定比现行国标要严格( 现行国标针对模拟【b 路电子式汽1 i 仪 2 抽一7 l 绪论 表制定) ，从这个意义上来说，模拟电路电子式汽午仪表将不能满足国家新标准要求而被淘 汰。 b 重复性”，暇_ r ir 游缝，u 土小需篮1 2 ) t m l 尼n i ，i f | 加l ：j 仆i l i 班j | ! l u , j r 机l i j 驱动， 而步进电动机受单片机数控，彻底克服了模拟电路电r 式汽乍仪表重复性筹的不足。数字显 示式仪表则根本就没彳丁这个问题。 c 分度均匀。由1 ：模拟l u 路i br 式汽1 i 仪袭的指讣似h 越i 【i 合成磁场确定f n ，j c 线n 筹的问题难以解决。虽然常采川低述暖和高速区不均匀分度方法加以纠止但这样会导致高 速区和低速医指示精度降低和分辨率r 降。数字显示式仪表直接显示数字从而也不存在这 个问题，步进【b 动机式汽1 ：仪表也完全u r 以实现曲：栏个指示范内分度均0 j投。 d 响应进度怏、无抖动。由r 没有阻尼汕其指针响府速度很快，从仞始他酱! 零点剑 指示最人值位置，指针转动时间一般小丁2s 。另外，冈为全数字式仪表可采州计算机数据滤 波等多项技术措施，州i i , j 也4 ：增加伽什成小，当输入价j 恒定叫，输兀任 抖动，返址牛丝拟 【u 路l u f 式汽1 i 仪捉雉以做剑的。 e 可诘性有根本改善。由j j 取消了针轴、游丝、线包、磁屏敞罩f l i 机械零什，所以， 它的故障枣很低儿乎可以免维护。 f 产品1 5 质的稳定性和可怅性柏根本保证。i l | 丁：令数字，汽1 i 仪农省上r 令部机械 零什，不存在模拟电路电子式汽下仪表在装配过群中针轴与轴承间间隙小一致、陛l 尼油阻尼 小赍适等问题。在装配斤基本一b 不需耍再调挚也不需要校表。此，不仅人人地简化，装 配i ：艺，而儿广+ t 1 r 质拐1 ：褂剑保证。 g 适川范闹广。全数字式汽乍仪表机心是一种基本上能满足所有1 jj 弘的通, l ij 机心， 只要在软什， i 针对1 ：同1 ：，他将有关参数作适当修改，但、软仆主体结构并不需要作任何改 动，便能满足其要求。可以，竹女模拟i u 踏l ur 式汽下仪戒对小同1 ：j 弘需要m 新砹汁i u 路、再 凋试，进而做“j 诈性实验锋复杂过年l f ! ，能最人限度地缩越j “。饥外发f n lj , jm 和赞川。巫哐蛭f 由 是避免了可能山现的技术风险。 m 丁其突特点，全数字式仪农n ：欧美廊川已口f f 她。以：我同，复利2 0 0 0j 二使川 的就是v f d 数字髭示式仪表。随着【b 子元器什的性能的4 i 断提升价格的1 ：断降低，仃充足 的理由相信，全数字式汽下仪表将是未米一段时间内汽下仪表的主导产t 锗。 1 2 2 汽j j 仪表的发展趋势 继全数字，汽17 仪表历，术米汽1 ：仪表应向何方向发展呢? 虽然具体过科还不清楚但总 的趋势还是比较明朗的，那就是充分麻l j 光技术干| 机、电体化技术，f 突现代信息技术 祠网络技术的麻川，其功能将极人拓宽，指示形式将演变成计算机终端显示器。虽然人们对 未来汽1 i 仪表作山种种预测，j f 赋予它远远超出现神：汽1 i 仪表多得多的功能。笔者认为仅从 技术本身的角度出发，就h 前技术条千1 而占，实现这些功能”没订什么6 d 题制约新技术舀：汽 1 i 仪表上应j i j 的土要冈素是制造成本。冈为汽乍仪表是一个精人、对成本极为敏感的产 h 枉其改进平创新的过样中，不仅要考虑技术的可 j i r 土、功能的拓宽、性能的改善、使州的叮 靠性等，更西要的是其制造成本。脱离制造成本谈汽乍仪表，那只能是概念性的汽1 ：仪表。 在有关技术使川费川，特别是其依赖的硬什成本进一步降低的前提r ，汽午仪表术米可能发 东南人学坝i 学他论史 展趋势如r 。 从近删米石术求汽1 j 仪农的j 能将不j j 限j ：现相：的1 i 述、吼j i l ! 、发动机转述、_ | | | 、 水温、方向灯指示可能增添如r 功能。 8 ) 能指示安全系统上薹行状态，如轮腈气压、制动袈置、安全气囊、安全带等。这些信 号传输形式，将不再是简单的丌关接通和断开直流信号，而是包含反映这些安全装茂i 作状 态较多信息的调制信号( 上要是方波脉宽调制信号) ，供ecu 读取，以便ecu 能准砷地综 合判断这些安全装置的i 作状态，f 给山故障显示提醒铡驶员或指导维修人员排除敞肺，也 就是说带ecu 的汽午仪表将有一定水平的智能化。 b ) 将防编系统纳入汽1 i 仪农ecu f 向雌竹l i ，如1 ：fj 、肝仃= 狮等处防j ； i 锁 r 纹u j 开启系统，防撬振动报警装置，防盗点火起动装置等。 c ) 显示和内照明器什不再_ l i j 向炽灯泡，而是选川高效冷光渊发光器仆，如led 、电致 发光器什等。导光系统更多体现小光学领域的新技术，如仪表而扳渤l 色可变等满足个性化嘤 求改计等。 d)ccd 摄像后视系统。现在的斤视光学反光镜有可能被墩消，而政川i u 子摄像显示 厉视系统7 9 驶员的 见，r 范厂珂将虹。缸。 随着显示器什，如液品娃示器件的一r i ：能，特! j j | j 足i 作泓度 i ：c mn 0 士f i 健n ：价格进1 步降低 的前提r 汽1 i 仪表的功能将被极人地拓宽，形式将发生根本l 曳变，外观上二就是一个高消晰度 的计算机显示器。 1 3 课题研究的背景、k t 的及内容 我们同家己加入w 1 n 同外苘 质进r _ i 轿乍的价格j ：舀：4 i i t j if 降，州i 内汽1 二仃、门钱 围时代已经米临。扯：这种形势r ，提高国产轿印的品质，降低心产轿下的成本成了r 日内汽 乍仓业需要解决的牛死彳= 1 一的人问题。口前n 勺同产：轿下人多数采ij 的还足模拟的汽乍i u 气 系统，仪表是第3 代的模拟l u 子式仪表，午体l 也路也是传统的继电器一接触器的控制方式， 即当绸台开关搭铁后，电流流经组合开天、导线_ ；f | | 继电器，转向蚶和雨舌i j 等需要闪烁的场 所j f ! i j 采川时间继电器控制。模拟汽下f u 子式仪表的弊端在1 2 1 已经做了论述继电器 一接触器控制的1 ：体l u 路也存在诸多弊端，17 川1 1 1 合丌灭流过的i h 流邱常卉：2 安培以i ：， 开关通断时会产生火花放电现象，给1 ：内其它电子产品带来了严重的电磁干扰，而j 土人电 流使得传统组合开火的成本一直居高不p ；时间继电器l ：作的稳定性 h 蓐，环境恶劣时经 常会火灵，而u 时问继电器成术远远商 二* 通继1 u 器。模拟汽乍u7 t 系统的性能技术指标 低，虽然凼内诸多汽乍厂商已经住这方面r _ r 晰多功人，仳模拟系统1 i 其l ：作原理f _ 【 ：l 冈始终无法达剑国际先进的汽印技术水平。而研制性能良好、成本低廉的数字式汽1 i 电 气系统对现今国内汽下产、j k 有着十分重要的现实意义。 本课题的i 要研究内释足以国产柴轿1 i 为对象，在对汽：仪表系川继i u 器系j ：f 1 原川! 分析的基础上，殴计一套融合全数字显示仪表平继【h 器系控制】+ 一体的1 i 身电脑系统。传 统汽午上仪表和乍体挖制i l l 路足分开的，仪表只负责显示，1 ：体叱路采川的是传统的继i u 器一接触器方式进 j ：控制。本文研制的1 i 身l u 脯系统将汽1 i 仪表和1 i 体控制l u 路集j 兑剑 起，在保持原肯性能的前提f 人人降低成本。成本r 降土要体现任以r 心个方血：+ 娃川 4 第一帝i f i沦 普通继电器代替原米的时间继l b 器，转向灿和雨刮的定时控制改由系统m c l 3 实现，普通继 i u 器价格人人低丁时问继l u 器：址1 0 统汽z t - i ：晰盘- l t 控锁 ：l ：部上i ! ：t n 独的托制器术托制， 术项日将所7 r 的1 j 休控制功能邪集- l ，剑个控制_ l ：【】f ，他诚小上韭步人i | | ij 4r 晰。 论文n ：原理分析的基础一1 - 设汁1 i 身电脑的硬什【u 路，编写系统的软利：，f ：完成系统的 实际调试运行。该1 ：身电脑系统需要达刮如i c 功能：实现轿午卞灯和雨刮器皙改施的控制， 实时数字显示1 述、发动机转述以及卡u 应的行1 ：状态等。沦文的几体l ：1 1 1 如l j ： 1 详细阐述v f d 鼎示肼的自1 i 构和驱动方法，以及系统的检测原f l ! 。佯钏分析曲利t 频 率信号测龄方法：测频法羽i 测周法。 2 设计系统n 0 馁什l u 路，包括微处理器选扦、l u 泺l u 踏、信o ，采| k i u j | l 用i 仪农板“ 1 【b 路缉，外扯改汁t i 采收抗l 一扰措施。 3 4 住完成硬什电路设计的基础上，根据系统所要史现的功能，改计v i ? d 汽乍吐示仪 表午午体控制系统的软什群序。将系统软什分解成物理层和应川l ；，物删0 实现 系统所需的基本硬什操作，麻j h 层渊川物理层的模块坌i | i 含，| = 心锥浊吱脱系统f j 功能。 列系统进行调试，针对调试过程中遇到的问题采取幸h 应的解决对策。 东南人学懈i j 论史 第二章v f d 显示与速度、油量测量原理 改计任们i ：控系统阵先耍了解控, f l ；r j x , j 象的测蛙和控制原理。奉章将分析v f i ) 皿_ ：琊的 作原理以及1 i 逑利油量测量的原理。 2 v f d 显示原理 2 i iv f d h 示屏结构 真卒荧光显示屏( v a c u u mf l u o r e s c e n td i s p l a y ) 是从真空电子管发艘而米的显示器仆， f h 技射i ur 的川极( 阿热式，统称州地) 、加址控制i ur 流的栅撇、破帕j i 板r 刚l ：l u 檄川 荧光粉的极及栅刚年坡箍构成。它利川i ur 撞- i i 荧光粉，他荧光粉发光，址种n 身发光 显示器仆。由丁它可以做多色彩显示，亮度高，义叮以川低l u 乐米驱动，易o 集成i u 路配套， 所以被广泛应川n ；家川l u 器、办公广 动化哎挤、l 、l k 仪器仪表及汽1 i 笆备种领域q t 。 v f d 根据 构一般lr j 分为：极管剌i 极镑两利t ：械抓疆永内存l ，分为：数 爪、，：彳= 显示、图案显示、点阵显示；根据驱动力式可分为：静态驱动( “流) 和动态驱动( 脉冲) 。 v f d 种类繁多，以其中虽为j “泛麻州的二三极管构造为例说明其基本构造与原理。 h2l 魁v f i ) 构的分解剖视h ，h22 为剐f i i l 冬 ，j 构造以破蒿和堆板f f h e r o 锌 器，住真空窬器山以刚极c a 7 f i i o d e ( 灿缝f i l a m e n 、) 、栅板( ；i “i ) 及板a n o d i _ ：为丛小l u 橄， 还有一些其它的零f ，i ：( 如消气剂等) 。 墟璃盖 if r o n rg t a s s 俳气霄 te x h a u s t i n g t u b e 三? ， ”扭 、 。，t 蕉等 臻i ：! j ；托j ? + 。 j ，、- 一o 孥糍磐攀? 6 第二帝v f d 址_ i j 速度、油量测量帐理 ”摧琥璃lf i i i tg i _ s s s l 脚p 玻璃熟扳tg l a s sb a s ep l t e 玻璃盎 ， 、 、l - _ - _ r ：矿一j 了1 _ = j 线路 赞光，丹 灯丝 电 j i f - d f i 仆巾 阳抽ia n o u e 攮蟪j 嚣 墒彳l it h r o u g # i o i l e i 不点亮辇段 射丝足庄不妨刈挺示的极细钨丝蕊线f 一，涂覆f ：坝( b a ) 、刨( s r ) 、锕( c a ) 的钒化物 ( 二元碳酸盐) ，一以适当的张力| 立裟以：灯丝支架( 定端) 与帅敛支架( 1 】动端) 之川， 柏! 两端加上规定的灯丝电j i ，使阴极温度达剑6 0 0 ”c 左l l 们放射热l ur 。 栅极也是在不妨甜显示的原则f 将不锈钢等的薄板予以光刻蚀( p i t 0 1 0e t i i i n g ) i f ；彳成 型的金属网格( m e s h ) ，扫：其 ；d i ihj l ：l i xj 4 ：；3 f j j l 速j f ：扩敞h 鲐所放目| 5 米i f l i br ，将之 导向1 1 i 檄：相反地，如果加上负i u i ，! j i i | 能托j 5 j 1 游川板的l u 厂使饭消光。 刚极是指住形成人致锓示图案的t i 墨等导体上，依显示幽案的形状e p g , j 荧光粉，於其上 加上止i b 压后，冈1 1 i 述栅极的f i + h l 而加述扩散的i 乜r - 将会山| 丰日p - h 而激发荧光粉，使之发 光。俐2 - 3 即表示廷荩奉l 作原理。发光色为绿色( 峰值波k5 0 5 n m ) ，低。作i b 仆的瓴化 锌：锌( z n o ：z n ) 荧光粉! j ! | j 是目前最被广为使刖的荧光粉。 另外，通过政变荧光粉利t 类，j 以获得自红橙色剑峪色的再种不同颜色。 除了以j ：3 种= ；f ；本i u 极之外，如劁2 2 所示，在玻璃恙| = | 农形成透叫导, i xj l 女( n e s a ) ， 升 1 接【：灯丝l u 何成l l l u 能形成静l 乜屏敞层可以防i l i s 4 5 h f t l 的；7 7 i u 影响i 面脐低5 & h 训，质。 ，l 槛 强 t b 。l ， 0 。，0 ，： ：， 0，1i f ，、l ， 东南人学 ! j i 。论史 劁2 一l 的消气刑( g e lj 1 e l | c ) 址维持真空的e 世零什。 ：州：7 i ：雅的最l j 阶段，u ，利j ij ；：_ 蛳，“： 生的涡流损耗对消气剂加热，在玻璃盖的内表面形成钡的蒸发膜，可川米进一步吸收管内的 残田气体。 实际i ：作时婴对上j 丝供i 乜，木系统r l ，采川的足d c 一 c 变换l u 路获 ! 脉冲i u 爪给灯钟抛 i 叱源。这部分地i ：厂阿接做女r 的，木论文不考虑灯鲐供e l ! 。 2 1 2 栅极与阳极及其驱动方法 h2 - 4 动态驱动力荧光显示j 拜f 内i u 极连接 栅极年板n 勺内部i u 极连接i ，导线f 内引川x l 驱动，j j n 井，n ：此九做简1 i 的说1 9 j 。 图2 4 平i 陶2 - 5 所示是动态驱动方式币静态驱动方式荧光晶示屏的基木l u 极连接蚓。h 2 - 4 可以消楚舀剑动态驱动是每个栅极符 j 独。引山，极川是母个栅极所刘麻f 内笆j o j j l m 连接、共同引，闪此即使何数多，极引出脚也无须随之增加。佳多忙数显示叫，边对 锋栅极加上栅极 描电j i ：( g i r d s c s r ) ，同刚也适h 十地剥选抒再极施加o n ( 1 【：) 或o f f ( 负) 的脉冲l u 爪，以快l j 肉艮无法觉察l 问断f 由 i 扪速度，进彳j ：分州的动态蛳础。 兄一方面，静态驰动j “则如蚓2 - 5h f 4 ，栅十艇足i 也( 性的r 丫独0 ，似数多少尤天， 刚板则足除了j 司川娃示f n 笔段以外，应分别单独引。 般j 阿i ，栅极j 始终施加r 【流i i ：i u 尿f j 极! j l i l 根据显示要求分) j 1 j ：f l j 上“流j j ：或负i u 爪，以显示指定的笔段。 g 徊霜i 蚓2 - 5 静态驱动方式荧光显示屏的笔划l u 极连接 如上所述，驱动方式不同电檄连接及施加电压波形也不一样，但在l l 常显示r ，无论何种方 式，都是对极与栅极施加上止电压，本沦文采川的是动态驱动的方法。 | 4 j2 - 6 足动态驱动的丛奉i 也路与电化关系，图27 是栅极( 化数) 与刚板( 笔段) 上玎水 冲信号的时序。住每个分离山米的栅极| ，顺序施加配台幽2 5 的化数信号的脉冲i u r ，扫： 吲| 极上! i ! i 】施加配仑栅极描信号的脉冲l b 烁( 幽27r 方以“1 2 3 4 ”所示的4 他数) 。 8 鲁 笫一章v f d 址_ i ，速度、油量测昔慷理 灯丝采川一般的交流【u 压，i ：利川灿丝变乐器的中心拙头上的稳爪一极锊( z e n i i | c d i o d e ) 所获得的截i ：偏压，以消除渊光。如果日i 极、栅极l b 流 ) l = 合的阴极电流的取山点不 在灯丝变压器的中心抽头，而住灯丝的单侧，则截j l 电压就必须更人。 在芙川脉冲信号酬，为加快振荡衰减，在输山线与栅极之问必须川i ：r 拉il l i i i 【( p u i ，1 d o w n ) 。而在已施加电压( o n ) 的状态r ，r 拉电阻则避一种与显示屏j f 蛾的负找，会 i ，j 耗 无效电力，冈此取值不能太小，反之，如果取值太人容易产生振荡，或冈尖峰l u 压( s p i k e n o t s e ) 而有渊光的现象，通常以数 o kq ( 欧姆) 左- l 晟为合适。般市而i ：的驱动川c l ，l i 或驱动器都掩膜 fr 拉i h ( a c li v f , p u i l q ) o w n ) 。 蚓2 - 6 即为c p u 掩膜p 拉叱阻的例子。 c p u。；二 驱动电习l c p u p o r t | ：； + s v 岂2 n ：l i g n d v f d 鼾础川c p u “喇 t 、输 ，耠f f f 、 “1 r il ：j i = 辨 i i “牌o i 胜g 。n o j 。一彳，l 、，、i 、，。、7 阜 ：。 j 。， p 【m 甜 p ( 6 - p i e b b e c c l 阳拯、极 l 供培电压 砬止偏压电压 卧l 二 灯蛙电压( e - t 幽2 - 6 动态驱动的基本电路与电化火系 阳极 矗摄电压 i 钆、e ) t 止压 电压e k 鼹1 电铲 e b b = e b 十e k e o c = e c + e k 5 卜一方面，i 划2 - 7 中以t b 米表示消隐时间( b l a n k n g ) 。一般情况f ，扫描信号的脉冲 不可能是标准的矩形方波，这种十i 揣脉冲存在着上升和r 降# 姬迟i h i , j ，如果儿永冲之间没彳 消隐时间，就会，。生信号的部分重替，而广：生错误的显示戏漏光。柏：设计心川l u 踏 椭佑， 时。每f 带之间庶设营人约1 0 2 0us 的消隐时间，若消隐时问过k ，则壬j 描r 空比减小，导 致亮度减低。 其次，为r 避免冈肉眼的视觉残留造成闪烁的现象，脉冲f j 刖_ | j1 、必须设定i j ；2 0 m s 以 r ，特别住脱察者移动时，更易产生i n 烁的现象，所以最好能狂i o m s 以r 。 此外，如果灯丝l u 源的刳i 率接近栅极、刚极驱动频率时，n 门：相“的l 也何_ ：) 乏系，频率蓐 将导致亮度i n 烁的现象。 另一方面，当栅极、极的驱动频率与灯丝的i 问仃振动频率十u + 域接近枢数倍j ，灯丝 婚二=_二二“-二 t 帕r m 帕| i 东南人学硕i 论义 冈外力而振动时，冈【b 极间尺寸的细微变化及栅极、极驱动信q 的榭 ：作川，形成 j 烁 的现象。冈此，在选择灯丝电源频率及亮度调整时，要作周全的考虑。 根据上述理由，栅极扫描的速度愈快亮度均匀性愈佳，最女r 拒2 0 0 h z 以上。ij 1 卒比( d u ) 人致r ，可依据栅极敬( 计时分割数) j 熄灭时间的脉冲振l 畹比；簪来决定，此改定l ：作条 什时，须根据前述的i 作领域特性，从所需亮度及d u 求 j ；| 圳极、栅极i 也肌。 k 一 助“掣 _ 一i i 2 g 器 3 g 擅 碍l 一一 b d 口 丑示内窖 i ：往重周期 k ：酶渡幅度 册搏 l i 工怍周期j f j l i 幽27 栅极( 俯数) 与m i 极( 笔划) 信j 的时序 2 1 3 驱动器利： 曼一 g ：b e ?j c d 无论是动态或静态驱动般多采t l l jt t l 域c m o s 数字电路 1 ：信号输出，也可采川亢接 驱动荧光显示屏的单片机或专川驱动芯片。 驱动器什可采圳单个品体管( t r a n s l s t o r ) 或电阻米构成，但为了简化i u 路我仃j 扣：荐使 州市场山售的各种专川驱动i c 。本论文中使j h 的足n e c 公司的u p d l 6 3 1 2 专_ l jv f d 控制驱动 芯片。 2 2 车速测量原理 如幽28 所示，汽乍述度由乍述传感器( 菘尔集成电路) 输山丁乍速成比例凄a 脉冲信 0 阳极值号 第二审= v f d 娃d j j 速度、油量测量原理 号至p i c l 6 c 7 3 单1 机的p b 7i 一】。1 ：述传感器采川，f ：父檬尔集成i u 路，安珧相：肌m 干l i ! 农软轴 接l 处，午轮每转一同下速传感器就会输山一个方波脉冲信号由此1 。速传感器不但可以h j 米检测乍速，还可以川米检测汽午里释数。发动机转述信号取白点火线罔的初级开芙信号如 i 划2 - - , 9 所示，发动机转速信u 通过r 1 、d i 、r 2 年c lm 成的i u 、r 变换i u 婚输今l ，f ；( = 7 ： 的 p b o 门。 控制器 r 挑器 卜l 咒v 广 _ 隅 士 # 铂 蚓2 - 8 午速传感器 蚓29 发动机转速传感器 无论足下述传感器还是发动机转速传感器送山的郝址标准的幅值为5 v 的办波价l j 波频率信号的测鞋方法一般分为两种：测频率法平测周划法。 2 2 1 测频牢法 洲频率法是测得啦忙时问山频率信号的脉冲个数，以此求得频率r 。测 t 圬i 理如l l21 0 所示。 厂= 誉( 彪) c “- 1 ) 频率信号脉冲 r r _ j 厂1 厂 m 门信号 闸门采样脉冲r ! 1 幽2 - 1 0 测频率法测蝌原理 武中n 是频率信号脉冲数，f 是闸门开启时间问隔( s ) 。山 d f d nd & 一 f n& ( 2 - 1 ) 式分析其洲堪柏度为 ( 2 2 ) 高 牢 较 频 率 频 洲 当 r合 幕 通 误 儿 数 法 汁 率 奠 苎!州一删 。 所 略 。 忽 人 以 搬 可 会 幕 一v 麟型 项此 叫 一 小 擎 较 误 出 槲 鳓 鞭 刚 顷 培 枉 升 ， 门 小 闸 h 蚓 撕= _ ；拙一出州一脯 中 商 其 州较 东南人学埘! f j 论义 2 2 2 测周划法 测周划法是在一个信号周期内记录f 捕准定时脉冲的个数，然后换算成频率f 。测 原 理j ! l i 划2 1 1 。 频率信号脉冲厂r1 一f h i 时基脉冲 l 1【1 【1 【ii il i 周期计数脉冲 l uu ， 图2 - 1 1 测周期法测量原理 厂= 击 弦， 式t i ，n 是基准定时脉冲的个数，f e l t * r 、m - 定时脉冲的周州。【l j ( 2 3 ) 分析洲j t 精度： 等一( 盟n + 字) 沼a ， ，l f 同理，刚标定皮误莽生一般也町以忽略，频率测艟误芹上要求r 1 挂玳定州j b l ( ? l ，l l j i , i 数 f 误筹型故测周j l j 法适川丁频率较低的信号。 2 3 水温、汕量测量原理 汽卞水漏、燃油贮蛀传感器采j t jl u 阻式传感器，其变换l u 路如蚓2 一1 2 平酬2 1 3 所示， 采川典删的著动放人电路，差动放人电路| j _ 以消除共模干扰。v r i 、v r 2 为零何调粘【u 俯器， r 6 、r 1 2 为放人器增豁凋，i n h 阻，通过涧仃r 6 、r 1 2 使放人器输山电压范r 目为0 5 v 。输出 l hj k 接剑单片机的a i f 1 即可对汽乍水温和燃汕贮鼙进 j ：7 j i 0 鲢。 v 幽2 1 2 水温传感器变换l 乜路图2 - 1 3 汕齄传感器变换l “路 2 纰章v f du _ ：j 速度、汕嚣测最j 泉理 2 4 本章小结 本章首先分析了v f d 显示屏的结构乖驱动方法，v f d 根据结构一般可分为i 极僻和，极 管两种；根据碌示内弈可分为：数字显示、字符幔示、蚓案姓示、点阵孔_ i ：根据驱动力。 可分为：静态驱动( 直流) 硐i 动态躯动( 脉冲) 。实际使h j 时一般是_ l j 专州的驱动芯l 术挖 制驱动v f d 显示屏，本系统采州的是n e c 公司的u p d l 6 3 1 2 芯片，该芯片采州的是动态驱动 方式。 下速传感器采川，f 灭霍尔柴成电路，安妓在原卫“嵌软轴接i 】处，1 i 轮铘转个述f 0 感器就会输出一个方波脉冲信号，发动机转述信号取白点火线罔的初级开关信号，1 ：述传感 器雨l 车0 速传感器技f ；n 勺部足幅佤5 v 、捌；社变化的办波信弓。小市荇吐介纠了频牢洲砒的洲 频法平l 测周法并对其误差进行j ，分忻，测频法适合r 测岛频信号，而测周法适合j 测i ， 低频信号。 油掣传感器和水温传感器都是i 也阻式传感器，输山电压范同经调校后都在0 5 v 之间。 东+ i 人学坝l 学位论义 第三章v f d 汽车显示与车体控制系统的硬件设计 系统设计从硬什开始。本章首先根据汽1 i 控制要求哎汁系统的总体 构，然后分析币哎 讣实现各个功能部分的电路。 3 1 系统结构和功能 本乍身i u 脑系统要求完成轿1 i 的数7 仪表晶示干1 j 体i u 蹄f h 挖制功能，所改n 系统 微控制器i u 路、l h 源【b 路、信吁采集i u 蹄、1 ：体控制l u 路、| 羊l | ! 仃储l u 路干仪农i u 蹄八个邮 分细成，如幽3 一l 所示。 番0 王互夏至二 丛b + +峰 占片供电电 源f b 路 迎 目即 辎 l 靼科仃 l 储电路 继1 u 器挖；| j | j 输出 b 路 图3 1硬什系统结构酬 微控制器( m c u ) 电路功能包括：接收细台丌关平键蕊的控制指令，检测汽1 j 的1 二速和 发动机转速；根据收到的组合开关和键赢的控制指令求控制各个继电器的输山：输出下速、 转速以及其它行1 i 信息的仪表扳显示。 l 乜源电路功能：将+ 1 2 v 直流输入电压直接供给继电器驱动电踏和仪表电路，通过d c d c 变换成+ 5 v 电压供给微处理器控制电路。 仪表i 乜路功能：接收米白微控制器【u 路的行下状态信号计显示在v f d 肝i ：。由蚓：j - 1 t 见，显示嘧板显示以r 内容： 1 汽17 稃种，f 笑状态显示，请如远光灯、左右转向灯、机汕j h 力等： 4 g r 2 确 h 地 5 1 囝叫鼢 镰星瞄酵强 瞪 甲 敲 i 踏l1集 妒瑶彬鼠如寐 ll采十lll 号 _旨单饔*，岫鲁 信十】11 驴曙趟幽 第一一常v f i ) 汽1 “小1 ，休挖制系统