《汽车电器与电子设备》课件 (广科大玉洁)第六章 汽车仪表及信息显示系统2013

1、第六章 汽车仪表及信息显示系统 第一节 概述 第一节 概述 仪表系统是驾驶员了解汽车工作状况的“眼睛”，对确保汽车行 车安全、及时排除故障和避免发动机出现严重故障起着重要的作用， 汽车仪表按其结构形式的不同，可分为独立式和组合式两种。独立式仪表 是各种仪表都有各自的壳体，单独安装在仪表板上；组合式仪表则是将各仪表 封装在一个壳体内。由于组合式仪表具有结构紧凑、美观、便于观察等特点， 因而已被现代汽车广泛采用。 第一节 概述 组合仪表结构图 第一节 概述 组合仪表结构图 组合仪表总成主要有电路板、仪表面罩、壳体组成。主体部分是电路板。电路板上 安装有指示灯、控制器、步进电机。它的核心部件是微控制

2、器mcu和步进电机 组合仪表总成主要有电路板、仪表面罩、壳体组成。主体部分是电路板。电 路板上安装有指示灯、控制器、步进电机。它的核心部件是微控制器mcu和步进 电机 第一节 概述 信息 量增 加 行驶 路线 信息 诊断 信息 旅行 信息 发动 机性 能 第一节 概述 实现方式 优点 缺点 第一阶段：机械式 组合仪表 各信号进入到仪表 后，通过一些简单 的转换电路由十字 线圈直接驱动指针 转动；背景光照明 和提示/报警指示 灯一般均采用灯泡； 里程显示采用字轮。 成本低；如照明或 提示/报警指示灯 损坏易更换，无需 更换整块组合仪表。 由于采用了十字线 圈作为指针驱动故 重量重；十字线圈 精确

3、度较低；灯泡 的寿命较短；字轮 存在卡滞的风险； 信号未经处理，指 针较易因信号波动 而发摆；信号通讯 方式均是通过线束， 故整车布线较复杂。 2、发展情况 第一节 概述 实现方式优点缺点 第二阶段：电磁式 组合仪表 各个表头依然是采 用十字线圈驱动； 背景光照明和提示 /报警指示灯一般 均采用灯泡；里程 显示采用字轮。但 与第一阶段不同的 是仪表内部增加了 单片机，信号在进 入仪表后，先经过 单片机处理再输出 给十字线圈驱动指 针转动。 成本低；如照明或 提示/报警指示灯 损坏易更换，无需 更换整块组合仪表； 与第一阶段比较， 由于信号经过了单 片机处理故信号较 稳定，大大降低信 号波动造成

4、指针发 摆的机率。 由于采用了十字线 圈作为指针驱动故 重量重；十字线圈 精确度较低；灯泡 的寿命较短；字轮 存在卡滞的风险； 信号通讯方式均是 通过线束，故整车 布线较复杂。 第一节 概述 实现方式优点缺点 第四阶段：采用 CAN总线的电子式 组合仪表（目前 各大主机厂研究 的主要方向） 与第三阶段主要 区别在于信号均 通过CAN总线进行 通讯。 除具备第三阶段的 优点外，由于采用 了CAN通讯，故大 大减少了线束，在 这方面降低了成本。 整车根据功能、 系统划成了几个 节点，使整车系 统简单化、明朗化。 与前三个阶段 比较，此种组 合仪表是成本 最高的。 第一节 概述 实现方式优点缺点 第

5、三阶段：电子式 组合仪表（目前应 用最广泛的仪表） 各个表头均采用步 进电机驱动；背景 光照明和提示/报 警指示灯一般均采 用发光二极管；里 程显示采用液晶显 示屏（LCD，逐点 或段码显示）；各 信号进入仪表后， 由单片机处理后驱 动步进电机转动从 而带动指针转动。 LCD中还可以显示 平均油耗、油箱余 油量可行驶里程数、 挡位，做成一个较 简单的行车电脑。 步进电机精度高、 寿命长；发光二极 管寿命长，且能让 照明亮度、颜色更 均匀；里程采用 LCD显示避免了字 轮卡滞问题；有利 于汽车轻量化工程。 与前两个阶段比较， 成本相对较高；发 光二极管如损坏只 能更换整块组合仪 表；信号通讯方式

6、 依然是通过线束， 故整车布线较复杂。 第一节 概述 第二节 汽车电子仪表常用的显示装置 第二节 汽车电子仪表常用的显示装置 一、一、汽车电子仪表的显示方式汽车电子仪表的显示方式 1 指针指示方式 传统机械指针和模拟指针 2 数字显示方式 将模拟信号经AD转换并微机处理后，以数字的形式显示。 优缺点：P125 3 声光、图形辅助显示方式 P125 二 、汽车常用的电子显示器件的种类和要求分类 u发光型：真空荧光管（VFD）、发光二极管（LED）、 阴极射线管（CRT）、等离子显示器件（PDP ） 、电致 发光显示器件（ECD） u非发光型：液晶显示器件（LCD）、电致变色发光显 示器件（ECD

7、） 性能对照表：P126 表6-1 汽车用电子显示器件的要求：P126 表6- 2 第二节 汽车电子仪表常用的显示装置 1.真空荧光管真空荧光管(VFD) 2.发光二极管发光二极管(LED) 3.液晶显示器件液晶显示器件(LCD) 4.阴极射线管阴极射线管(CRT) 真空荧光显示器（VFD） VFD是应用最广 泛的数字式电子显示 器之一，最初应用于 汽车时钟，后来应用 到其他方面，包括音 频系统、空调系统、 加热系统、信息中心 以及平视显示系统。 VFD的经典应用实 例是在1985年克 莱斯勒男爵轿车 的电子仪表盘上 第二节 汽车电子仪表常用的显示装置 VFD发光机制 VFD主要有阴极、电热板

8、、阳极等组成。当一个正 极电压作用于电极板阳极时，钨丝阴极的热发射的 电子加速。 涂有荧光粉的阳极与发射的电子撞击时会发出蓝绿 光以及其他颜色。 通过光学滤波器，便可在同一显示器上显示。 第二节 汽车电子仪表常用的显示装置 液晶显示器（LCD） 液晶显示器由有机 化合物分子组成，当偏 振光以90穿过材料时， 有机化合物分子方向会 发生旋转。当电场作用 于液晶时，分子方向会 改变，发生偏光能力， 这种变化在反射光或发 射光时是明显的，可用 来形成预设图像或文字。 第二节 汽车电子仪表常用的显示装置 液晶显示器（LCD） 第二节 汽车电子仪表常用的显示装置 阴极射线管显示器（CRT） 成功应用于电

9、视接收器、仪表、雷达和医 疗器械，但是在汽车领域还没有得到成功运 用。 缺点：原因是需要在汽车仪表盘后面有一个 安装CRT的空间。在阳光下可能会图像暗淡， 同步显示能力下降；另外，暴露在X射线下 存在安全隐患。 第二节 汽车电子仪表常用的显示装置 CRT的工作原理： CRT（阴极射线管）显示器的核心部件是CRT显 像管，其工作原理和我们家中电视机的显像管基本 一样，我们可以把它看作是一个图像更加精细的电 视机。经典的CRT显像管使用电子枪发射高速电子， 经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的偏转角 度，最后高速电子击打屏幕上的磷光物质使其发光， 通过电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形成 明

10、暗不同的光点形成各种图案和文字。这种技术最 早是1897年由德国人布朗发明。 第二节 汽车电子仪表常用的显示装置 CRT是一种使用阴极射线管的显示器，主要有五部 分组成：电子枪，偏转线圈，荫罩，荧光粉层及玻璃外 壳。它曾是应用最广泛的显示器之一，CRT纯平显示器 具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、 可调节的多分辨率模式、响应时间极短等LCD显示器难 以超越的优点，而且现在的CRT显示器价格要比LCD显示 器便宜不少。 第二节 汽车电子仪表常用的显示装置 第三节 汽车电子仪表举例 优点 精确、刷新速度快、一表多用、能自检。 一、常用汽车电子仪表 1 转速表 （a）见P135图6-1

11、8 组成：输入信号调节器、脉冲计数器、两个显 示驱动器、两个电子显示装置、主时钟、电源 稳压器。 显示两位数的发动机转速。输入信号为断电器 触点断开时产生的脉冲信号。 第三节 汽车电子仪表举例 图图6-19 发动机转速表发动机转速表 第三节 汽车电子仪表举例 图图6-22 车速表系统构成车速表系统构成 2.车速表车速表 第三节 汽车电子仪表举例 图图6-21 车速表传感器结构车速表传感器结构 1光电晶体管光电晶体管 2光盘解码轮光盘解码轮 3光传感线光传感线 4光传感器光传感器 5光传感线连接器光传感线连接器 第三节 汽车电子仪表举例 4.电压显示器电压显示器 电压范围电压范围10.5-15V

12、 图图6-26 LM3914汽车电压显示电路汽车电压显示电路 第三节 汽车电子仪表举例 5.冷却液温度表、机油压力表冷却液温度表、机油压力表 图图6-30 杆图式电子仪表杆图式电子仪表 1 机油压力机油压力 2蓄电池电压蓄电池电压 3发动机转速、车速和里程发动机转速、车速和里程 4冷却液温度冷却液温度 5燃油量燃油量 第三节 汽车电子仪表举例 图图6-33 电子燃油表电路电子燃油表电路 6.燃油表燃油表 第三节 汽车电子仪表举例 工作原理工作原理 LM324是四运放集成电路是四运放集成电路 第三节 汽车电子仪表举例 油量满油量满 最小最小 V V 燃油表工作原理燃油表工作原理 第三节 汽车电子仪表举例 油量油量 V 燃油表工作原理燃油表工作原理 第三节 汽车电子仪表举例 图图6-37 ED-02型电子组合仪表型电子组合仪表 1冷却液温度表冷却液温度表 2燃油表燃油表 3制动故障报警灯制动故障报警灯 4油压报警灯油压报警灯 5左转向指示灯左转向指示灯 6充电充电 指示灯指示灯 7冷却液温度过高报警灯冷却液温度过高报警灯 8缺燃油报警灯缺燃油报警灯 9车速表车速表 10蓄电池继电器开关蓄电池继电器开关 11电压表电压表 1215车门状态指示灯车门状态指示灯 16右转