汽车电子仪表显示装置

第四讲汽车电子仪表显示安装汽车电子仪表1重庆大学汽车系张伟一、汽车仪表的开展动向当今世界，由于汽车排放、节能、平安和温馨性等运用性能不断提高，使得汽车电子控制程度也越来越高。汽车电子控制安装必需迅速、准确地处置各种信息，并经过电子仪表显示出来，使驾驶员及时了解并掌握汽车的运转形状，妥善处置各种情况。如今，汽车的缺点诊断、全球导航和定位系统的大量、复杂的信息效力已开场大量配备到汽车上，汽车电子仪表作为信息显示终端可以完成这些义务。汽车电子仪表显示安装不仅具有能提供大量、复杂的信息的优点，而且还具有高精度和高可靠性、一表多用的功能、外形设计美观自在度高、满足小型、轻量化的要求等特点，因此电子仪表显示安装成为现代汽车的开展新潮流，具有非常宽广的开展空间。汽车电子仪表2重庆大学汽车系张伟1、未来的车用电子仪表化。传统仪表普通是机电式模拟仪表，只能提供汽车运转中必要而又少量的数据信息，已远远不能满足现代汽车新技术、高速度的要求。汽车仪表的功能已不仅仅是单纯的指示，而是经过对汽车各部件参数的监测和微处置机配套，从而到达控制汽车各种运转工况的目的。随着现代电子技术的开展，多功能高精度、高灵敏度、读数直观的电子数字显示及图像显示的仪表已不断地在汽车上运用，汽车电子化仪表将逐渐取代常规的机电仪表。汽车电子仪表3重庆大学汽车系张伟汽车电子仪表4重庆大学汽车系张伟2、计算机终端显示器未来汽车仪表开展趋势，就充分运用光技术和机、电一体化技术，并突出现代信息技术和网络技术的运用，其功能将极大拓宽，指示方式将演化成计算机终端显示器。随着显示器件，如液晶显示器件的性能，特别是任务温度范围的拓宽，在价钱进一步降低的前提下，汽车仪表的功能将被极大地拓宽，方式将发生根本改动，外观上就是一个高明晰度的计算机显示器。汽车电子仪表5重庆大学汽车系张伟3、未来汽车仪表拓宽功能。汽车仪表的功能将不局限于如今的车速、里程、发动机转速、油量、水温、方向灯指示，能够增添一些功能，比如带ECU的汽车仪表智能化：能指示平安系统运转形状，如轮胎气压、制动安装、平安气囊、平安带等，这些信号传输方式，将不再是简单的开关接通和断开直流信号，而是包含反映这些平安安装任务形状较多信息的调制信号，供ECU读取，以便ECU能准确地综合判别这些平安安装的任务形状，并给出缺点显示提示驾驶员，或指点维修人员排除缺点。将防盗系统纳入汽车仪表ECU的监管下，如车门、后行李箱等处防盗锁指纹识别开启系统，防撬振动报警安装，防盗点火起动安装等。汽车电子仪表6重庆大学汽车系张伟4、未来的汽车仪表系统，正向“综合信息系统〞的方向开展。这种仪表系统以液晶显示器为根底，车内通讯与互联网相连，乘员室内各支配件经过语音进展控制。汽车收音机、DVD光播放机和音响设备等构成乘员室配置部分。构成信息通讯系统的主要部件有：遨游器、挪动、电子邮件和国际互联网终端、视频或电子游戏中控台等。系统的主要功能有：导航、音响、通讯、远程微机通讯和信息处置等。汽车电子仪表7重庆大学汽车系张伟5、电光学技术在汽车仪表上得到广泛运用仪表是驾驶员与汽车进展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开展，汽车中各种系统和机构日趋复杂，汽车行驶和各部分任务情况的信息量显著添加。同时，出于对汽车环保、平安性、经济性、智能化要求的提高，汽车驾驶员需求更多、更迅速地了解汽车运转的各种信息，使得汽车电子仪表向信息显示中心开展，它是驾驶员信息系统重要的组成部分。汽车电子仪表替代传统机械或电气机械式模拟仪表已成为开展的趋向。汽车电子仪表8重庆大学汽车系张伟二、电子显示技术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，非常明晰明了，它替代了以往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，依然可以清楚地看到仪表数字及其他信息的变动。它反响速度快、指示准确、图形设计灵敏、数字明晰、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，反响快，可靠性高，其布置灵敏紧凑，并有最正确显示方式。显示和内照明器件选用高效冷光源发光器件，导光系统更多表达出光学领域的新技术。CCD摄像后视系统，改用电子摄像显示后视系统，驾驶员的视野范围将更宽。自动导航和定位系统，它能够也是未来汽车仪表上不可短少的部分，包括GPS和电子地图等。具备完善的通讯系统，未来汽车上的计算机系统会与公共互连网相连，以便充分共享信息资源，处置通讯作业将是汽车仪表计算机系统任务内容的一部分。汽车电子仪表9重庆大学汽车系张伟电子仪表有用电子显示器件和高压驱动器集成电路，既提高了测试精度，又可将数字信息输入汽车微机内，实现了车速与里程等参数的数据分析和计算，使汽车具有更多的自控功能。转速表、电压表、燃油表、油压表和水温表那么采用线性集成电路，方便配接各类电子传感器件。汽车电子仪表将成为一个集觉得、识别、分析、信息库存、顺应和控制六大功能于一体的，提供车辆行驶信息、保证平安驾驶的智能化系统。汽车电子仪外表板，采用微机采集处置不同传感器信号，不仅可把各种传感器检测到信息，如车速、发动机转速等显示出来，而且还能把经微机处置、计算、分析后的信息，如燃油耗费和行车里程等综合信息显示出来。另外，带有诊断程序的汽车微机还能在汽车行驶过程中，根据发动机、传动系及行驶系等各机件的运转情况，及时显示出缺点诊断的警告信息，驾驶员想检查时也能随时调出多重显示，或采用按钮开关实现有选择的显示。汽车电子仪表10重庆大学汽车系张伟国内部分中、高档轿车，如一汽红旗世纪星，上汽帕萨特、赛欧、奇瑞，长安世纪星等均配套运用步进电动机式汽车仪表。其它型号的轿车也正在配套该类型的仪表，步进电动式汽车仪表，将是未来一段时间内汽车仪表的主导产品。随着电子技术的提高，新型传感器、新型电子显示器件的出现，汽车电子仪表显示安装得以迅速开展。微机驱动的仪表板采用微机处置来自传感器的信息，并指挥仪表显示器。我国的汽车仪表显示安装技术程度较低。国外兴隆国家普遍运用全数字式汽车仪表显示安装，而且绝大部分是步进电动机式汽车仪表，并预备向更高方向开展。虽然国内汽车仪表界一致看好全数字式汽车仪表，但其开发还不具备技术条件。全数字式汽车仪表，尤其是步进电动机式汽车仪表显示安装，是当今和未来一段时间汽车仪表显示安装的主导技术，有着非常宽广的市场前景。现代汽车将会越来越多地装用各种用途的电子化仪表显示安装。外型新颖别致和功能强大的电子化仪表显示安装，将是今后车用仪表的开展趋势和潮流。汽车电子仪表11重庆大学汽车系张伟三、微机型车用数字仪表以MCS51单片机为主控器，以ADC0809为中心，以气压、油压、温度、霍尔元件等传感器为主要外围元件的车用数字仪表〔VDI〕的设计与实现。该仪表系统具有显示直观、准确，运用方便可靠等优点，代表了车用仪表的最新开展趋势。系统组成及任务原理

---本系统功能由硬件和软件两大部份协调完成，硬件部分主要完成各种传感器信号的采集、转换，各种信息的显示等；软件主要完成信号的处置及控制功能等。

---其任务原理是89C51单片机依次查询各传感器的输出信号〔气压、油压等模拟传感器输出的模拟信号需求经过ADC0809进展模数转换〕；然后89C51对输入信号进展相应处置后经过显示模块44780输出，同时还可输出各种告警信号。汽车电子仪表12重庆大学汽车系张伟2硬件构成该系统硬件主要包括以下几个模块：89C51主控模块、传感器模块、ADC0809模/数转换模块、44780显示模块等。其中89C51主要完成外围硬件的控制以及一些运算功能，传感器完成信号的采样功能，ADC0809完成将模拟信号转换成数字信号的功能，44780显示模块完成字符、数字的显示功能。2.1主控模块

系统采用ATMEL公司消费的AT89C51单片机，它带有4KB闪速式存储器、128B内存，最大任务频率24MHz，同时，具有32条输入输出线，16位定时/计数器，5个中断源，1个串行口。2.2温度传感器DS18B20

DS18B20是Dallas公司推出的单线数字式测温芯片，它能在现场采集温度数据，并将温度数据直接转换成数字量输出。DS18B20与AT89C51的接口电路图如图2所示，其中DS18B20任务在外部电源供电方式，单片机89C51采用P2.0和DS18B20通讯。汽车电子仪表13重庆大学汽车系张伟2.344780显示模块本系统采用44780驱动的LCD，HD44780〔KS0062〕是用低功耗CMOS技术制造的大规模点阵LCD控制器〔兼带驱动器〕，和4bit/8bit微处置器相连，它能使点阵LCD显示大小写英文字母、数字和符号等丰富的信息，同时有较强的通用性运用，运用方便，用户能用少量元件就可组成一个完好点阵LCD系统，送入相关的数据和指令就可实现所需的显示。汽车电子仪表14重庆大学汽车系张伟2.4A/D转换模块汽车电子仪表15重庆大学汽车系张伟2.5步进电机驱动模块TA8435H是东芝公司消费的单片正弦细分二相步进电机驱动公用芯片，电路简单，任务可靠。如图是TA8435H的一个典型运用电路，该电路用一片TA8435H来驱动一个步进电机，输入信号有使能控制、正反转控制和时钟输入，经过光耦可将驱动器与输入级进展电隔离，以起到逻辑电平隔离和维护作用；该电路任务在1/8细分方式〔M1接高电平〕，可减小低速时的振动，R8和C1组成复位电路，D1~D4快恢复二极管可用来泄放绕组电流由于REFIN引脚接高电平，因此VNF为0.8Ｖ，输出级斩波电流为VNFF/RNF＝0.8/0.8＝1A，选用不同的二相步进电机时，应根据其电流大小选择适宜的R13和R14。汽车电子仪表16重庆大学汽车系张伟汽车电子仪表17重庆大学汽车系张伟2.6测速传感器速度传感器是车辆传感器中的易损器件，所以测速传感器可以选用霍尔式，由霍尔开关、磁铁组成。其任务原理是将霍尔开关和磁铁分别安装在车架、车轮的适当位置，车辆行驶时，在磁铁的作用下，霍尔开关产生开关信号，经过在单位时间对其计数可计算出车辆的行驶的瞬时速度，累计开关信号可计算出车辆行使的间隔。它具有灵敏度高、价钱低廉、不易损坏等优点。2.7其他模拟传感器

气压、油压、油量等参数的丈量采用模拟传感器，其输出的模拟信号经过ADC0809模数转换后输入单片机89C51，经过相应软件处置后输出。汽车电子仪表18重庆大学汽车系张伟2.8抗干扰设计汽车、摩托车的点火系统有较强的电磁干扰，另外车辆挪动性大，有能够处于较强电磁干扰的环境中，因此必需采取抗干扰措施，否那么系统难以稳定、可靠运转。本系统采用的是由硬件和软件相结合的抗干扰措施。系统主要采用了以下五个方面的抗干扰措施。采用抗干扰电源：单片机系统经过UA7805C变压，然后经过稳压、滤波得到系统电源。另外给每个集成电路芯片都安顿一个0.01mF的陶瓷电容器。同时，要有良好接地，数字地与模拟地要分开，最后只在一点相连。光电隔离：在I/O通道上采用光电隔离器，将单片机系统与各种传感器、开关从电气上隔分开来，很大一部分干扰可被阻挠。过压维护电路：由限流电阻和稳压管组成，以防止引入高电压，损害单片机系统。汽车电子仪表19重庆大学汽车系张伟为消除按钮动作时产生抖动干扰，在按键与89C51间参与一个Schmitt触发器74HC14。模/数转换电路的抗干扰措施：

A/D转换输出信号经锁存器锁存后传送给单片机。CPU抗干扰措施：

人工复位：当微处置器失控时，可运用复位方法处置，使程序自动从0000H开场执行。掉电维护：因车辆颠簸能够引起电源等接触不良，使系统堕入混乱形状，电源电压恢复正常后，系统难以恢复正常。系统应该设计掉电维护。将掉电中断规定为高级中断，首先进展现场维护，当电源恢复正常时，单片机重新复位，恢复现场，继续任务。至于程序跑飞，可以用软件圈套和看门狗将程序拉回到复位形状。汽车电子仪表20重庆大学汽车系张伟3软件设计系统软件主要由主程序、中断子程序、数据采集与A/D转换子程序、显示子程序、告警子程序等六大模块组成，由于C言语编写的软件易于实现模块化，生成的机器代码质量高、可读性强、移植好，所以本系统的软件可采用C言语编写，在KeilVision3Demo版本的集成开发环境下进展编译衔接。3.1主程序设计

主程序主要完成硬件初始化、子程序调用等功能，主程序流程图如图5所。3.2数据采集子程序设计

数据采集与A/D转换子程序根据输入参数对相应的模拟信号进展采样、量化及处置，并将相应信号的数值前往主程序。3.3显示子程序设计 显示子程序完成符号、数值的显示输出。3.4中断子程序设计 中断子程序有三种中断源：键盘、车轮〔一圈一个中断脉冲〕及掉电维护电路，分别完成面板功能设置、测速功能和掉电维护。3.5告警子程序 主要实现异常情况下发出警告信号。汽车电子仪表21重庆大学汽车系张伟四、虚拟数字式汽车仪表信息系统汽车仪表正逐渐向数字化和智能化方向开展，用数字化的虚拟仪表取代我国现阶段普遍采用的电器式或电子式仪表已成为实现车辆自动化的一个重要课题。虚拟数字式汽车仪表信息系统不但能完成普通智能仪表的监视显示功能，还能实现车辆的定位导航、后视摄影、网络通讯、影音文娱及汽车黑匣子等功能。下面引见虚拟数字式汽车仪表信息系统的硬件构成、人机界面及基于LabVIEW的软件实现。汽车电子仪表22重庆大学汽车系张伟(一)虚拟数字式汽车仪表信息系统的关键技术数据采集技术采集的汽车数据除导航用的陀螺仪和里程计等数据外，为了解车辆的情况还需采集汽车主轴转速、轮胎气压及温度等汽车性能参数的数据。GSM通讯技术要实现车辆的智能化，必需在车辆上建立网络通讯功能。通讯网络的选择是关键，它决议系统的容量、可靠性和信息中心监控覆盖的范围。通讯技术的实现可实现车辆无线通讯、挪动办公及网上冲浪等。数据转储模块汽车各个主要设备的形状信息、位置信息、速度信息及负荷等是判别事故发生缘由的重要信息，需求将停车前的历史数据保管，为便于数据的输出，采用非接触的IC卡或挪动硬盘USB存储数据。这就是汽车黑匣子要实现的功能。虚拟数字式仪表的显示技术虚拟数字式仪表的信息量非常大，如采用传统仪表的显示方法显示，车载的仪表数目将会不断增多，使车辆仪表板显得很拥堵，也会加大驾驶员的操作难度，分散驾驶员的留意力。车载虚拟数字式仪表将一切的信息显示集合在一个屏幕上，并以分界面的方法显示，这样将便于查看信息，取消众多的仪表，也使仪表板更加美观。汽车电子仪表23重庆大学汽车系张伟(二)系统的硬件组成及人机界面虚拟数字式汽车仪表信息系统的硬件构成系统硬件的选用和组合原那么为：充分思索各硬件的兼容性和性价比；充分思索系统的电磁兼容性，保证系统可以在比较恶劣的电磁环境下正常任务；满足系统的根本功能要求，并充分思索系统的可扩展性和精简性，预留假设干可扩展接口。信息系统由PC机、外围硬件设备、操作系统及用户的运用程序4部分组成。外围硬件设备主要由液晶显示器、触摸屏、数字I/0数据采集卡、车轮转速传感器、蓄电池监测系统、CCD摄像头、电视卡、GPS接纳器及无线上网卡等组成，虚拟数字式汽车仪表硬件系统构造如下图。汽车电子仪表24重庆大学汽车系张伟汽车电子仪表25重庆大学汽车系张伟虚拟数字式汽车仪表信息系统的人机界面集成了虚拟技术和数字技术，具备虚拟仪表、电子后视镜、缺点监测、运转记录、GPS车载定位、多媒体影音、上网通讯及挪动办公等多种功能。功能界面如图2所示。仪表与指示灯区显示车速表、蓄电池电荷形状表、蓄电池温度表、照明与信号指示灯、警报信号指