汽車組合儀表盤自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

蘇薇，史振萍

（德州學(xué)院，山東 德州 253023）

汽車組合儀表盤自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

蘇薇，史振萍

（德州學(xué)院，山東 德州 253023）

汽車儀表主要是為了保證汽車在行駛過程中具備一定的安全性和可靠性，從而對(duì)行駛過程中的各種動(dòng)態(tài)指標(biāo)給與指示的設(shè)備。汽車儀表按照安裝方式進(jìn)行分類，可以劃分為組合式和分裝式，按照工作原理又可以分為機(jī)械式、電氣式和電子式。文章分析的主體主要是基于電子式工作原理的組合式汽車儀表盤，研究方向主要是儀表盤自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題。

汽車組合儀表；自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)研究

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.11.019

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)11-51-03

引言

汽車組合儀表作為現(xiàn)代汽車與人之間的信息溝通工具，在汽車工業(yè)發(fā)展過程中扮演著重要的角色。隨著時(shí)代的發(fā)展，汽車組合儀表的設(shè)計(jì)也逐漸趨向于復(fù)雜化和功能化。因此，對(duì)其實(shí)現(xiàn)汽車安全性能監(jiān)控的要求也逐步提高。鑒于此，本文研究的汽車組合儀表盤自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)是在充分分析汽車儀表組合技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)以及驅(qū)動(dòng)信息的基礎(chǔ)上得到的，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)組合儀表的創(chuàng)新檢測(cè)系統(tǒng)。

1、檢測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案

汽車組合儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的主要功能包括對(duì)上位機(jī)的控制、測(cè)量以及數(shù)據(jù)采集處理，組合儀表各功能的全面檢測(cè)等。這種創(chuàng)新型系統(tǒng)可以有效的識(shí)別不同儀表型號(hào)和種類，并依據(jù)其特征輸入對(duì)應(yīng)的檢測(cè)參數(shù)，從而保證對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。其與傳統(tǒng)的檢測(cè)系統(tǒng)相比，表現(xiàn)出的突出優(yōu)勢(shì)包括綜合性、全能性以及靈活便捷性等。下面，對(duì)設(shè)計(jì)方案中的組成部分進(jìn)行依次說明[1]。

1.1 汽車組合儀表的工作原理以及信號(hào)檢測(cè)的類型

在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，汽車儀表的類型是隨著汽車品牌的變化而變化的，且工作原理也不盡相同。為了發(fā)揮出組合儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)不同種類和屬性儀表的檢測(cè)功能，整車系統(tǒng)組合儀表的工作原理如下：

首先，車身部件傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)的采集，然后經(jīng)過一系列的處理作用以后，將其輸送到ECU系統(tǒng)，即車身主控系統(tǒng)。ECU接收信號(hào)以后，會(huì)對(duì)其進(jìn)行一定的判斷和計(jì)算并轉(zhuǎn)化為儀表控制信號(hào)，最后將其通過總線輸送到汽車組合儀表，組合儀表中的MCU在對(duì)其進(jìn)行判斷處理以后，將汽車狀態(tài)信息顯示出來，其具體的原理如圖1所示[2]。

圖1　汽車儀表整體工作原理示意圖

1.2汽車組合儀表檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行原理

汽車組合儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)對(duì)象包括指示性儀表的精度檢測(cè)以及顯示性儀表的顏色和特征檢測(cè)，其自動(dòng)檢測(cè)流程如圖2示。在組合儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，控制信號(hào)與顯示測(cè)試結(jié)果的重要結(jié)構(gòu)為上位機(jī)系統(tǒng)，其檢測(cè)信號(hào)的種類表現(xiàn)出了多樣化的特征，包括模型信號(hào)、脈沖信號(hào)、CAN以及I/O信號(hào)[4]。

圖2　合儀表自動(dòng)檢測(cè)流程示意圖

下面以檢測(cè)車速儀表為例說明其基本的運(yùn)行原理和基本流程：①.通過上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行車速信號(hào)類型、精度以及檢測(cè)點(diǎn)等參數(shù)的輸入；②.參數(shù)通過RS232串口被發(fā)送到單元硬件電路，電控單元模擬車速表信號(hào)；③.被檢測(cè)汽車儀表在信號(hào)驅(qū)動(dòng)作用下令車速表進(jìn)行工作；④.通過視覺攝像頭采集儀表運(yùn)行狀態(tài)圖像，并進(jìn)行精度的校驗(yàn)和判斷；⑤.測(cè)試結(jié)果通過上位機(jī)系統(tǒng)的控制顯示界面顯示[3]。

綜上所述，可以得到汽車組合儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)框架，如圖3所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括系統(tǒng)控制部分、電控單元、上位機(jī)、顯示界面、信息采集單元以及被檢測(cè)儀表[5]。

圖3　汽車組合儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)框架

2、汽車組合儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的電控單元的設(shè)計(jì)

電控單元的組成部分主要包括電源模塊電路，CAN總線檢測(cè)信號(hào)的發(fā)生電路以及模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)與串口通信的電路，本文主要分析電控單元的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。電動(dòng)單元的基本作用主要是通過串行通信接口接受上位機(jī)的控制命令，然后模擬汽車運(yùn)行過程中組合儀表接收的各種信號(hào)，檢測(cè)信號(hào)主要是通過電控單元的外圍電路產(chǎn)生，包括圖示中的脈沖信號(hào)發(fā)生電路，TJA1050和模擬信號(hào)電路等。

3、檢測(cè)系統(tǒng)的軟件開發(fā)

汽車組合儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的軟件開發(fā)主要包括上位機(jī)和下位機(jī)兩部分的軟件開發(fā)，前者在開發(fā)過程中主要是基于Visual C++開發(fā)環(huán)境，其程序編輯與其功能適應(yīng)，包括控制程序、數(shù)據(jù)處理程序以及與電控單元的通信程序等。后者則是在Softune V3開發(fā)環(huán)境下，通過C語言編程完成對(duì)電控單元驅(qū)動(dòng)信號(hào)源和相關(guān)程序的開發(fā)。

3.1系統(tǒng)軟件的工作流程

如圖 4所示，其為汽車組合儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)軟件工作的基本流程示意圖。其包含了上位機(jī)和下位機(jī)系統(tǒng)軟件的基本應(yīng)用程序和相關(guān)的功能作用。

圖4　系統(tǒng)軟件工作基本流程

3.2電控單元程序設(shè)計(jì)

MCU在程序設(shè)計(jì)的過程中主要包括三部分，分別是定義段代碼、初始化段代碼、主程序段代碼三個(gè)部分，其不同部分的程序設(shè)計(jì)如表1所示[6]。

3.3電控單元輸出信號(hào)的測(cè)試

檢測(cè)某一汽車儀表的設(shè)計(jì)是否符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求主要通過電控單元輸出信號(hào)頻率的檢測(cè)，并依據(jù)檢測(cè)結(jié)果計(jì)算對(duì)應(yīng)儀表的檢測(cè)誤差，與QC/TR-2007車用儀表行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定比較，當(dāng)誤差在規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，則說明其符合出廠要求。下面以非總線式車速表為例說明自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的使用性能。

表1　MCU程序編寫流程與內(nèi)容

電控單元主要根據(jù)輸入的周期設(shè)置寄存器與空比設(shè)置寄存器，輸出對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，且輸出頻率與周期設(shè)置寄存器之間的關(guān)系滿足式子1.1。

式中：f—輸出頻率；F—外部時(shí)鐘頻率；P—時(shí)鐘分頻數(shù)；Cs—信號(hào)特征參數(shù)。

測(cè)試實(shí)驗(yàn)主要是針對(duì)同一輸出信號(hào)的多次測(cè)量，其結(jié)果如表2所示。

表2　脈沖信號(hào)的頻率測(cè)試值

與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)合分析，即在標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)中的車速表檢測(cè)信號(hào)誤差的最大值為0.5%，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表檢測(cè)信號(hào)誤差最大值為1%，本文檢測(cè)對(duì)象為車速表，由表2可以得到，最大的檢測(cè)誤差 為0.46%，該值在0.5%的范圍內(nèi)。因此，檢測(cè)系統(tǒng)的脈沖信號(hào)設(shè)計(jì)可以達(dá)到行業(yè)需求的基本標(biāo)準(zhǔn)[7]。

4、結(jié)論

綜上所述，本文主要分析了檢測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案、汽車組合儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中電控單元的設(shè)計(jì)以及檢測(cè)系統(tǒng)的軟件開發(fā)三部分。并通過基礎(chǔ)的電控單元測(cè)試，可以得出的結(jié)論是，該汽車組合儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以滿足QC/TR7-2007行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的需求標(biāo)準(zhǔn)。汽車組合儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)存在的問題，具備一定的經(jīng)濟(jì)型、準(zhǔn)確性和實(shí)用性能。

[1]程志濤. 汽車儀表盤檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工作[J]. 汽車實(shí)用技術(shù),2015,12:8-9.

[2]熊英. 汽車組合儀表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連海事大學(xué),2012.

[3]史言. 基于機(jī)器視覺的儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2009.

[4]葛蓓. 電動(dòng)汽車平板式電子儀表盤仿真設(shè)計(jì)研究[D].長(zhǎng)安大學(xué),2010.

[5]張海清. 基于嵌入式系統(tǒng)的CAN總線汽車組合儀表的研究[D].安徽工程大學(xué),2010.

[6]丁一寧. 汽車組合儀表PCB自動(dòng)焊接生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)研究[D].上海交通大學(xué),2011.

[7]惠賢. 汽車組合開關(guān)電路板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)[J]. 汽車零部件,2012,05:61-66.

Research on the design of automatic test system for automobile combined instrument panel

Su Wei, Shi Zhenping
（Dezhou University, Shandong Dezhou 253023）

the automobile instrument is mainly to ensure the safety and reliability of the car to have some in the running process, thereby indicating the dynamic indicators given in the running process of the automobile instrument equipment. In accordance with the classification of installation, can be divided into combined and separated, according to the working principle can be divided into mechanical and electrical and the electronic type. The main body of the paper is the main working principle of electronic hybrid car dashboard based on the main research direction is the design of dashboard automatic detection system.

automobile combined instrument; automatic test system; design and research

U462.1

A

1671-7988 (2016)11-51-03

蘇薇（1994-），男，就讀于德州學(xué)院，專業(yè)：交通運(yùn)輸（汽車運(yùn)用方向）。

指導(dǎo)教師：史振萍，（1971.5-），女，講師，就職于德州學(xué)院，從事機(jī)械制圖和理論力學(xué)的教學(xué)與科研工作。