汽车仪表盘课程设计

1、基于Labview的汽车虚拟仪器设计根据汽车仪表发展的新趋势，总结了国内汽车仪表行业的现状和发展前景，研究了基于LabVIEW技术和单片机技术的虚拟汽车仪表系统的组成，并给出了系统的可行方案，从LabVIEW软件实现方法和软硬件通信两方面进行了阐述。本文设计的汽车虚拟仪表系统可以显示日期/时间、总里程、当前速度、转速、温度、油箱储油量等信息。关键词：LabView；汽车仪表板；虚拟仪器内容第一章引言11.1汽车仪表概述11.2汽车仪表的发展过程1第二章研究背景和主要内容22.1研究背景22.2研究的主要内容2第3章虚拟仪器43.1虚拟仪器概述43.2仪器技术的演变和发展6第四章汽车仪表板8的设

2、计原理及功能分析4.1汽车仪表板的设计原则84.2汽车仪表板功能分析94.3虚拟仪器系统实施步骤10第五章汽车仪表板系统的实现方法115.1软件简介115.2接口模块和程序11结论18参考文献19第一章线索理论1.1汽车仪表概述汽车仪表系统是车载综合信息系统的重要组成部分，也是要实现的最基本的功能。众所周知，仪表盘是驾驶员与车辆交流信息的重要界面，也是高端技术的主要组成部分。它为司机提供他们需要的信息。随着汽车工业的发展，现代汽车的各种机构变得越来越复杂，附属设备也越来越多。为了使驾驶员更快地掌握各种机构和装置的状态，从而更有效地控制汽车，使其正常工作，汽车仪表板作为现代汽车的信息中心，变得越

3、来越重要，并随着汽车电子技术的发展而迅速发展。汽车仪表的发展趋势从一个侧面反映了汽车电子水平的快速提高。1.2汽车仪表的发展过程为了全面了解汽车仪表的发展现状，把握其未来发展趋势，有必要对其发展过程做一个简要回顾。根据汽车仪表工作原理方面的重大技术创新，它们可分为四个阶段，或称为四代。第一代汽车仪表是基于机械力工作的机械仪表。人们习惯称这些仪器为机械式心脏测量仪。第二代汽车仪表的工作原理是基于电学测量原理，即将待测的非电量通过各种待测传感器转换成电信号，通常称为电学仪表。第三代模拟电路电子汽车仪表；第四代步进电机式全数字汽车仪表；继全数字化汽车仪表之后，随着信息技术和计算机技术的不断发展，以及

4、降低汽车仪表制造成本的要求，汽车仪表正逐步走向网络化！智能化和虚拟化发展方向。第二章：研究背景和主要内容2.1研究背景汽车已经经历了100多年的发展，汽车仪表也在不断发展和完善。汽车仪表正经历着从第三代到第四代的过渡时期。第三代汽车仪表的工作原理与电器仪表的基木相同，只是用电子设备代替了原来的电器设备。各国都在大力发展汽车仪表技术，并不断取得新的发展。目前，国内汽车仪表行业整体上仍落后于整车的发展。分散、无序、贫穷和贫穷的状况没有改变。与国外相比，有很大的差距劣势。与国外发达国家相比，我国的汽车仪表在技术水平上有相当大的差距。例如，所有的数字汽车仪表在国外被广泛使用。其中大部分是步进电机式汽车

5、仪表，正积极准备向更高水平发展。然而，国内真正的全国性汽车仪表厂还没有批量生产这类仪表。只有德国VDO公司和美国德科公司在我国建立了工厂来生产它们。虽然国内汽车仪表行业一致支持全数字汽车仪表，但中国国内汽车仪表制造商从事汽车仪表设计的绝大多数工程技术人员不具备该领域的知识和能力，不具备自主开发的技术条件。目前，国内汽车仪表的数字化水平不高。大多数仪表是模拟的，而大多数模拟仪表的尺寸和数量都很大，这使得显示系统拥挤并且影响外观。其他模拟仪表故障率高，增加了用户的经济负担，降低了车辆的安全系数。随着电子技术的广泛应用，以微处理器为核心的电子控制数字仪表逐渐取代传统的汽车仪表已成为必然趋势。更新汽车

6、仪表产品，进行技术创新，寻求和确定中国汽车仪表产品的发展方向，开发新一代汽车仪表产品势在必行，有利于快速提高中国汽车仪表产品的技术设计能力和生产制造水平。越来越多用于各种目的的电子仪器将用于汽车。外形新颖独特、功能强大的电子仪器将是未来汽车仪表的发展趋势。针对我国汽车仪表的现状，人们提出了虚拟仪表的方案，汽车仪表是驾驶员与汽车交换信息的重要接口和界面，是车辆安全行驶的重要保证。2.2研究的主要内容汽车仪表的发展趋势传统的仪表一般是机电模拟仪表，在汽车运行过程中只能为驾驶员提供必要的少量数据、信息和信息。它远远不能满足现代汽车新技术和高速的要求。汽车仪表的功能不仅仅是简单的指示，而是通过监测汽车

7、各部分的参数，配合微处理器来达到控制汽车各种运行状态的目的。系统的设计要求是：1.车载综合信息显示系统必须完成车辆状况的数字显示和监控；车辆状态的数字显示和监控是对车辆所有重要部件的性能和工作状态的显示和监控，以保证驾驶员能够及时了解车辆的工作状态，并对各种异常情况迅速做出相应的措施。车辆运行状态的监控是为了保证车辆的正常工作和故障。2.诊断和设备维护的基础充分考虑了系统功能的可扩展性。根据系统的设计要求，系统的硬件和软件采用模块化、标准化和系列化的设计方法，并充分考虑系统的可扩展性。第三章虚拟仪器3.1虚拟仪器概述虚拟仪器的概念是由美国国家仪器公司首先提出的。所谓虚拟仪器是一种基于计算机的软

8、硬件测试平台，可以替代传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等。可以集成到自动控制和工业控制系统中，也可以自由构建到专有仪器系统中。虚拟仪器是继智能仪器之后的新一代测量仪器。虚拟仪器的核心技术思想是“软件即仪器”。该技术将仪器分为三部分：计算机、仪器硬件和应用软件。虚拟仪器基于配备标准数字的通用计算机和测量仪器虚拟仪器是由基于计算机的功能硬件模块和计算机软件组成的电子测试仪器。软件是虚拟仪器的核心，如图3-1所示。软件的基本部分是设备驱动软件，而这些标准的仪器驱动软件使系统的开发独立于仪器的硬件变化。这是虚拟仪器的最大优势之一。这样，仪器的开发和更换时间将大大缩短。虚拟仪

9、器中的应用程序将可选的硬件和可重用的库函数等软件结合起来，实现仪器模块之间的通信、定时和触发。由于虚拟仪器的模块化、开放性和灵活性以及软件的关键特性，当用户的测试需求发生变化时，用户可以方便地添加或删除硬件和软件模块，或者对现有系统进行重新配置，以满足新的测试需求。这样，当用户从一个项目切换到另一个项目时，他们可以简单地构建一个新的虚拟仪器系统，而不会损失现有的硬件和软件资源。图3-1虚拟仪器开发框图虚拟仪器技术的优点是用户可以定义自己的专用仪器系统，并且其功能灵活、易于构建，因此其应用非常广泛。虚拟仪器技术非常符合当今世界流行的“软硬件”发展趋势，因此常被称为“软件仪器”。功能强大，可实现示

10、波器、逻辑分析仪、频谱分析仪、信号发生器等各种常用仪器的所有功能。通过专用探头和软件，还可以检测特定系统的参数，如汽车发动机参数、汽油等级、炉温、脉搏波、心电图参数等。操作灵活，界面完全图形化，风格简单，符合传统设备的使用习惯，用户经过简单培训就能快速掌握操作程序。虚拟仪器是基于计算机的仪器。计算机与仪器的紧密结合是目前仪器发展的一个重要方向。这种组合基本上有两种方式。一种是在仪器上安装一台电脑。一个典型的例子是智能仪器。随着计算机功能越来越强大，体积越来越小，这些仪器的功能也越来越强大。目前，具有嵌入式系统的仪器已经出现。另一种方法是将仪器装入计算机，依靠通用计算机硬件和操作系统实现各种仪器

11、功能。虚拟仪器主要指这种方式。虚拟仪器的组成与传统仪器相同。它主要由三部分组成：数据采集与控制、数据分析与处理、结果显示。如图3-2所示。图3-2虚拟仪器内部功能划分对于传统仪器，这三个部分几乎都是由硬件完成的。对于虚拟仪器，第一部分由硬件组成，第二部分主要由软件实现。与传统仪器相比，虚拟仪器设计更加模块化和标准化，大大减少了设计工作量。虚拟仪器测试系统的硬件组件一般由传感器组件、信号调理和信号采集组件、通用计算机、打印机等组成。系统的软件部分通常是用一种特殊的虚拟仪器开发语言编写的，可以通过互联网进行扩展。3.1.2虚拟仪器硬件的组成虚拟仪器的硬件系统一般分为计算机硬件平台和测控功能硬件。计

12、算机硬件平台可以是具有各种功能的计算机，如普通台式计算机、便携式计算机、工作站、嵌入式计算机等。计算机管理虚拟仪器的硬件资源，是虚拟仪器的硬件基础。根据测量和控制功能的不同，Vl可分为五种标准架构：GPIB、vXI、PXI、DAQ和串行总线。3.1.3虚拟仪器软件的组成在虚拟仪器系统中，灵活而强大的计算机软件被用来代替传统仪器的一些硬件，特别是在系统中，计算机被直接用来参与测试信号的产生和测量特性的分析，从而使仪器的一些硬件甚至整个仪器“消失”f通用输入输出接口软件数据采集卡计算机图3-3虚拟仪器软件框图3.2仪器技术的演变和发展电子测量仪器的发展可分为4代：模拟仪器、数字仪器、智能仪器和虚拟

13、仪器。第一代模拟仪器已经在一些场合得到广泛应用。例如，指针式万用表、晶体管电压表和模拟示波器都是典型的模拟仪器。这种仪器的基本结构是电磁的和机械的，它利用电磁测量原理，通过指针的移动或电子束的偏转来显示最终结果。它们具有结构简单、成本低、易于维护的特点，适用于精度要求低的场合。第二代数字仪器，如数字电压表和数字频率计，目前相当流行。这些仪器将模拟信号的测量转换成数字信号的测量，并以数字方式输出最终结果。它们适用于快速响应和高精度测量。第三代第一智能仪器，这种仪器内置微处理器，不仅可以进行自动测试，还具有一定的数据处理能力，可以代替部分脑力劳动，习惯上称为智能仪器。智能仪器使用微电子器件代替传统

14、的电子电路，电子电路具有信息采集、显示、处理、传输和最优控制的功能，甚至具有辅助专家进行推理分析和决策的能力。它的所有功能块都是硬件(或固化软件)的形式，在开发和应用上都缺乏灵活性。第四代虚拟仪器的本质是充分利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。它使用现有的计算机，配有相应的硬件(如数据采集卡、输入/输出卡、GP工卡等)。)和专用软件，形成一种既具有普通仪器的基本功能，又具有普通仪器所不具备的特殊功能的新型高品位、低成本仪器。虚拟仪器是现代计算机！通信技术和测量技术相结合的产物从根本上更新了仪器的概念，具有传统仪器无法比拟的优势。它的出现是仪器发展史上的一次革命，代表了仪器发展的最新

15、方向和趋势，是信息技术的一个重要领域。第四章汽车仪表板的设计原则和功能分析4.1汽车仪表板的设计原则现代汽车对驾驶信息的显示要求越来越高，这不仅要求信息量大、显示直观、清晰、稳定，还要求显示速度快、显示精度高。本课程设计中提出的车载综合信息显示系统是为电动概念车设计的。根据课题要求和国内汽车工业的现状、技术水平和发展趋势，提出汽车仪表板系统的设计原则如下：1.简洁、直观、方便车载综合信息显示系统作为驾驶员和车辆之间进行信息交换的接口，显示大量复杂的信息。然而，现代汽车需要越来越多的司机。驱动程序不能花太多精力去阅读复杂的界面。为了使驾驶员能够不受干扰地轻松获取相关信息，车载综合信息显示系统的界

16、面必须简洁、直观、方便。2.显示信息的快速响应速度可以为驾驶员提供及时准确的信息。如果车载综合信息显示系统的响应速度不快，那么对于高速行驶的汽车，驾驶员无法保证在获得信息后能够有效控制汽车的正常安全运行。3.必须具有高可靠性我国目前的交通状况非常复杂，交通拥挤，车速越来越高。因此，为了避免交通事故，车载综合信息显示系统向驾驶员提供的信息必须高度可靠。否则，如果司机收到不可靠的信息，他很可能会发生交通事故。这不会4.它可以为司机提供丰富的信息。随着汽车结构的复杂性和功能的增加，驾驶员需要从车载信息显示系统中获取越来越多的信息。驾驶员不仅需要及时准确地从车载信息显示系统的信息中心了解汽车的行驶状况，如速度！里程！水温和其他项目；此外，从经济角度来看，司机还需要知道汽车每小时的平均油耗通过这个信息，司机可以更有效地控制汽车的正常运行必要时，司机