汽车智能仪表盘设计
发布时间:2020-06-23 21:07

  课题介绍............................................................. 产品调研 .......................................................... 分析研究 ......................................................... 设计构思 ........................................................ 设计展开 ....................................................... 使用说明 ....................................................... 汽车仪表盘是人们日常生活中必不可少的工具。现在市场上销售的种 类多种多样,五花八门。但是,其中不乏很多不好的设计,更有很多 不符合人机工程学。 通过调研,分析,探讨。实践,我们可以发现汽车仪表设计中存在的 各种问题,并找出好的方法将之优化或解决。 汽车智能仪表盘设计 摘要:智能仪表日益广泛地应用在工业自动化领域,随着生产自动化 要求的不断提高,对智能仪表的设计提出了更高的要求。从智能仪表 的概念及其发展现状出发,分析智能仪表的组成部分,并对智能仪表 的设计过程和技术进行探讨。 关键词:智能仪表;技术;设计 1.智能仪表的概念及其发展现状 工业自动化仪表是用以实现信息的获取、传输、变换、存储、处理与 分析,并根据处理结果对生产过程进行控制的重要技术工具。其中包 括检测仪表、分析仪表、执行与控制仪表、记录仪表等几大类,也有 将几部分功能集成在一起的仪表,是工业控制领域的基础和核心之 一。 微型计算机技术和嵌入式系统的迅速发展,引起了仪器仪表结构的根 本性变革,即以微型计算机为主体,代替传统仪表的常规电子线路, 成为新一代具有某种智能的灵巧仪表。这类仪表的设计重点,己经从 模拟和逻辑电路的设计转向专用的微机模板或微机功能部件、接口电 路和输入偷出通道的设计,以及应用软件的开发。传统模拟式仪表的 各种功能是由单元电路实现的,而在以单片机或嵌入式系统为主体的 仪表中,则由编程软件、各种特殊而复杂的功能模块、简化的用户组 态编程功能以及各种典型应用的控制策略包等模块组成的软件,来完 成众多的数据处理和控制任务。 这类仪表已经实现人脑的一部分功能,例如四则运算、逻辑判断、命 令识别等,有的还能够进行自校正、自诊断,并具有自适应、自学习 的能力,因此习惯上称之谓“智能仪表”。但“智能化”的水平高低不一, 目前所见的一部分这类产品,智能化的程度还不高,需要不断改进和 完善。随着科学技术的进步发展,这类仪表所具有的智能水平将会越 来越高。一些新技术新器件,如 32 位 RISC 处理器、DSP、ARM 、 大容量存储器、嵌入式实时操作系统等的不断涌现,将对智能仪表的 发展起到极大的推动作用。目前智能仪表的发展现状可以从对传统仪 表的改进和新型仪表的出现两方面来归纳。传统的仪表引入 MCU 及 各类半导体新器件后,不但工作速度有了跨越式提高,在测量精度、 运行可靠性、稳定性、存储容量等方面也有了质的改变。除此,新的 技术还使传统仪表具有了目标准、自适应、自学习等功能,使精度和 可靠性进一步得到提高。 智能仪表除了在传统仪表的改进方面取得了巨大的成就以外,还开辟 了许多新的应用领域,出现了许多新型的仪表。20 世纪 80 年代以来, 制造业(汽车制造,VLS 工制造,各种电子设备如电子计算机、电视 机的制造等)的高速发展使 CAM (ComputerAided Manufacturing,计算 机辅助制造)达到很高水平,它对人类生产力的提高起着巨大的推动 作用。为了对 CAM 的工作质量进行实时监督,使成品或半成品的质 量得到保证,要现对整个加工工艺过程中各重要环节或工位的在线检 测。因此在生产线上或检验室大量应用各种 CAT(Computer Ai.ded Test,计算机辅助测试)技术的仪表。 2.智能仪表的组成部分 通常,智能仪表由硬件和软件两大部分组成。硬件部分包括 MCU、 过程输入偷出通道(模拟量输入辟俞出通道和开关量输入偷出通道)、 人机交互部分和接口电路以及 USB、Internet、GPRS、短消息数据通 信接口等。 主机电路用来存储数据、程序,并进行一系列运算处理,它通常由微 处理器、ROM、RAM、Flash、FRAM、I/O 接口和定时/计数电路 等芯片组成,或者它本身就是一个单片机或嵌入式系统。模拟量输入 愉出通道用来输入偷出模拟信号;数字量输入/输出通道用于输入德 出数字信号。人机交互部分是操作者与仪表之间的桥梁,通信接口则 用来实现仪表与外界的数据交换功能,进而实现网络化互联的需求。 外部时序/逻辑扩展部分常用 CPLD/FPGA 等器件来扩展 CPU 的功 能 。 显 示 / 打 印 模 块 用 于 外 接 打 印 机 和 LCD / LED 。 智能仪表的软件通常包括监控程序、中断处理(或服务)程序以及实现 各种算法的功能模块。监控程序是仪表软件的中心环节,它接收和分 析各种命令,管理和协调全部程序的执行;中断处理程序是在人机交 互部分或其它外围设备提出中断申请并为主机响应后直接转去执行 的程序,以便及时完成实时处理任务;功能模块用来实现仪表的数据 处理和控制功能,包括各种测量算法(例如数字滤波、标度变换、非 线性校正等)和控制算法(PID 控制、前馈控制、纯滞后控制、模糊控 制等)。 3.智能仪表的设计 3.1 设计过程和要点 研制与开发一台智能仪表是一个复杂的过程,这一过程包括:分析仪 表的功能要求和拟制总体设计方案,确定硬件结构和软件算法,研制 逻辑电路和编制程序,以及仪表的调试和性能功能测试等。为保证仪 表质量和提高研制效率,