汽车数字式仪表的基本原理

汽车数字式仪表的基本原理

1．数字式仪表的特点

数字式仪表不仅可以取代传统的机械式仪表进行水温、油量、油压、电压、电流、车速、里程、发动机转速、转向指示、安全带等指示外，而且还可以显示传统式仪表无法显示的的内容，如车辆各个控制系统的故障信息、倒车雷达监测的信息等。由于数字式仪表可以提供大量的更加复杂的车辆状态信息，且具有可靠和精度高的特点，故其必将逐步取代传统式汽车仪表。

2．数字式仪表的类型从目前应用于各种轿车上的数字式仪表来看（部分新型轿车上使用的数字式仪表情况如上表所示），大致可以分为三种类型：

(1 )LCD（液晶）与指针混合数字显示式。这类数字式仪表是目前各大汽车生产厂家应用量较多的一种仪表。它的一种典型外形如下图所示。

(2)全数字指针显示式仪表。这类仪表主要是采用数字式电路控制步进电动机，再由步进电动机驱动指针进行显示。

(3)LCD全数字显示式仪表。这类仪表主要是采用数字液晶仪表与宽温度范围的模拟指针式仪表组合而成的。

3．数字式仪表的组成

数字式仪表主要由硬件与软件两大部分构成。硬件主要是指其电路部分，采用传感器对各种信号进行检测，然后在微处理器软件的作用下，对各种信号进行转换、处理，最后由显示电路显示出各种信息。软件也就是写在存储器中的各种控制程序，用来完成信号的处理和对各种功能进行控制。由于软件是生产厂家预先写入存储器中的，本文不再多叙，下面重点介绍数字式仪表的电路部分。

汽车数字式仪表虽然有三大类型，但它们的组成基本相同，均可以用上图所示的方框图来表示。通常是由传感器检测电路、输入接口电路、主控制中央处理器电路、显示和执行电路等构成。为了大规模生产和安装方便，生产厂家多将各部分电路制作成模块方式，有的还将几个部分电路集成在一起制成复合模块方式。下面介绍各部分电路的功能。

4．传感器检测电路

传感器检测电路包括温度传感器、油量传感器、车速传感器、油压传感器等，还有各种开关的状态也是作为传感器使用的。如转向灯开关、变速器挡位开关、车门开关等。这些传感器的作用是实时地将检测到的车辆的各种状态信息

提供给主控微处理器，完成信号的采集功能。

5．输入接口电路

输入接口电路由各种A/D（模拟／数字）转换器、放大

器、滤波器等电路构成。

(1 )ND接口电路。由于微处理器处理的都是数字信号，而各种传感器检测到的信号都为模拟信号，所以电路中设置了ND转换电路。A/D（模拟／数字）转换器大多采用逐次逼近的方法来对模拟信号电压进行数字转换的，这种转换方法精度较高。

A/D转换后的信号往往还要进行放大，故电路中通常还设置了各种放大器、滤波器等，用于对输入的信号作进一步的处理，然后提供给微处理器。

(2 )CAN接口电路。有的车辆上采用了CAN总线，故在输入接口电路部分还设置了CAN接口电路。它是以

CAN2．0B协议为基础，物理层标准与IS011898规范兼容，并且采用了符合上述规范的CAN控制器及收发器作为CAN 接口。

CAN接口电路的作用是：接收汽车上其他电子控制系统检测到的各种车辆状态信息，供仪表主控微处理器进行处理与显示。由此可见，采用CAN总线的数字式仪表电路，由于电路中仅使用两根信号传输线，故而可使仪表线路大大减少，但得到的信息量却大大提高，而且可以大量取代传感器的输入。

需要说明的是：为了减少分立元器件的数量，有的车辆上使用的上述两种输入接口电路被集成在主控微处理器中，

由此可以减少故障的发生率。

6．中央微处理器

中央微处理器都为单片大规模集成电路，其内含CPU （中央处理器）、ROM（只读存储器）、RAM（静态存储单元）、逻辑运算电路等。它是仪表系统的控制核心，主要用来接收传感器信号，经解析处理以后发出相应的控制指令进行相应功能的显示。

7．显示电路

显示电路是在主控微处理器的作用下完成对各种功能的显示。汽车数字式仪表的显示方式目前常见有以下两种方式：

(1 )LCD显示方式。这种显示方式的特点是采用LCD显示屏直接将各种功能用英文字母、数字、图形等形式显示出来，具有直观、醒曰等优点，且体积也较小。

需要说明的是：为了减少分立元器件的数量，有的车辆上使用的显示电路中的LCD显示驱动电路也被集成在主控微处理器中，并将集成后的电路做成模块方式。这样，在该模块的外部接上LCD显示屏就可以了，由此也可以减少故障的发生率。

(2)指针显示方式。这种显示方式的特点是采用数字电路控制步进电动机，由步进电动机驱动指针进行显示。其基本原理是这样的：

步进电机将数字式脉冲信号转换为机械角位移的执行

机构，一个脉冲信号可以驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的：同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

由于采用了数字控制步进电动机驱动指针进行显示，故控制性．能好，抗干扰能力强，广泛应用于汽车仪表指针的旋转角度的控制。汽车上的车速、发动机转速、燃油量、发动机冷却水温的信息大都采用指针方式进行指示。本网站试开通微、小企业商家广告业务；维修点推荐项目。收费实惠有效果！欢迎在QQ或邮箱联系！

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