关于汽车仪表盘设计的虚拟仪器报告

1 绪论

1.1 汽车仪表的概述

汽车仪表系统是车载综合信息系统的重要组成部分,也是其要实现的最基本的功能。众所周知,仪表板是驾驶员与车辆进行信息交流的重要接口和界面,也是汽车高尖技术的主要部分,它为驾驶员提供其所需的信息。随着汽车工业的发展,现代汽车的各种机构日趋复杂,附属装置也日益增多,为了使驾驶员更多更迅速地掌握各种机构和装置的状态,以便更有效地控制汽车,使其正常地工作,汽车仪表板作为现代汽车的信息中枢显得越来越重要,并伴随着汽车电子技术的发展而快速发展。汽车仪表的发展趋势,从一个侧面反映出汽车电子化水平的快速提高。

1.2 汽车仪表的发展历程

为了充分了解汽车仪表发展现状,难确地把握其未来发展趋势,有必要对其发展过程作一简单回顾"按汽车仪表在工作原理上取得的重大技术创新来分,可以划分为4个阶段,或称为经过4代。

第1代汽车仪表是基于机械作用力而工作的机械式仪表,人们习惯称这类仪表为机械机心表;

第2代汽车仪表的工作原理基于电测原理,即通过各类传感器将被测的非电量变换成电信号加以测量,通常称这类仪表为电气式仪表;

第3代为模拟电路电子式汽车仪表;

第4代为步进电动机式全数字汽车仪表；

继全数字汽车仪表后,随着信息技术和计算机技术的不断发展,以及降低汽车仪表制造成本的要求,汽车仪表逐渐向网络化!智能化和虚拟化方向发展。

2 研究的背景以及主要内容

2.1 研究的背景

汽车走过了100多年的发展历程,汽车仪表也在不断开发和发展之中，汽车仪表正在经历由第3代向第4代转型时期，第3代汽车用仪表工作原理与电气式仪表基木相同,只不过是用电子器件取代原来的电气器件。

各国一直在努力开发汽车仪表技术,并不断取得新的发展，目前国内汽车仪表行业在整体上仍滞后于整车的发展,散、乱、差、的状况尚未改变,与国外相比有很大的差距,表现在产品技术水平低,造型单调,产品质量可靠性和耐久性差,制造工艺落后,产品检测不完善,数字化程度

低等方面。我国的汽车仪表与国外发达国家相比,技术水平有相当大的差距，例如,当今国外发.达国家普遍使用全数字式汽车仪表,而且绝大部分是步进电动机式汽车仪表,并且正积极准备向更高方向发展而国内真正民族汽车仪表厂,还没有批量生产出该类型的仪表,只有德国VDO公司和美国德科公司在我国设厂生产。虽然国内汽车仪表界一致看好全数字式汽车仪表，但我国民族汽车仪表生产厂家从事汽车仪表设计的工程技术人员,绝大部分还不具备这方面的知识能力,自主开发还不具备技术条件。

目前国内车辆仪表数字化水平还不高,绝大部分仪表还是模拟式的,而大多数模拟仪表表头的体积较大、数量多,使得显示系统拥挤不堪,影响美观;另外一些模拟仪表故障率高,增加了用户的经济负担,减小了车辆行使的安全系数。而随着电子技术的广泛应用,传统汽车仪表逐渐被微处理器为核心的电子控制数字仪表取代已成为必然趋势。

汽车仪表产品的更新换代势在必行,进行技术创新,寻求和确定我国汽车仪表产品的发展方向,研制开发新一代汽车仪表产品,有利于迅速提高我国汽车仪表产品的技术设计能力和生产制造水平，汽车将会越来越多地采用各种用途的电子化仪表,造型新颖别致和功能强大的电子化仪表将是今后车用仪表的发展趋势和潮流。鉴于我国汽车仪表的这种现状,而车辆仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要接口和界面,是车辆安全行驶的重要保证，人们提出了虚拟仪表的方案。

2.2 研究的主要内容

汽车仪表的发展趋势传统仪表一般是机电式模拟仪表,只能为驾驶员提供汽车运行中必要而又少量的数据信沙息,已远远不能满足现代汽车新技术、高速度的要求。汽车仪表的功能已不仅仅是单纯的指示,而是通过对汽车各部件参数的监测和微处理机配套,从而达到控制汽车各种运行工况的目的。

系统的设计要求是：

1.车载综合信息显示系统必须完成车况的数字显示和监测;车况的数字显示和监测是对车辆所有重要部件的性能和工作状态的显示和监测,以保证驾驶员能够及时了解车辆工作状况,迅速对各种异常情况做出对应措施而且车辆运行状态的监测是保障车辆正常工作和进行故障。

2.诊断和设备维修的基础

充分考虑系统功能的可扩展性，根据系统的设计要求,本系统的硬件和软件均采用模块化、标准化、系列化的设计方法,并充分考虑系统的扩展能力。

3 虚拟仪器

3.1仪器技术的演化与发展历程

电子测量仪器发展至今,大体可分为4代:模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。

第1代一模拟仪器,这类仪器至今在某些场合被广泛使用着。如指针一式万用表、晶体管电压表及模拟示波器等,均是典型的模拟式仪器仪表。这类仪表的基本结构是电磁机械式的,利用电磁测量原理,借助指针的移动或电子束的偏移来显示最终结果。它们的特点是结构简单,成本较低,易于维护,适用于对精度要求不高的场合。

第2代一数字化仪器,这类仪器目前相当普及,如数字电压表、数字频率计等，这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号的测量,并以数字方式输出最终结果,适用于快速响应和较高准确度的测量。

第3代一智能仪器,这类仪器内置微处理器,既能进行自动测试又具有一定的数据处理能力,可取代部分的脑力劳动,习惯上称为智能仪器。智能仪器以微电子器件代替常规电子线路,具有信息采集、显示、处理、传输及优化控制等功能,甚至具有辅助专家进行推断分析与决策的能力，它的功能块全部都是以硬件(或固化的软件)的形式存在,无论是开发还是应用,都缺乏灵活性。

第4代一虚拟仪器,这类仪器技术的实质是充分利用最新的计算机技术实现和扩展传统仪器的功能，它利用现有的计算机,配上相应的硬件(如数据采集卡、输入/输出卡、GP工B卡等)和专用软件,形成既有普通仪器的基本功能,又有一般仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器。

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,它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场革命,代表着仪器发展的最新方向和潮流,是信息技术的一个重要领域。