-虚拟仪器-汽车仪表盘模拟

实验课程名称：虚拟仪器大作业

题目：虚拟仪器-汽车仪表盘模拟

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班级：机电0班

1.实验题目：虚拟仪器-汽车仪表盘模拟

1.1引言：汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的窗口,也是汽车高尖技术的主要部分,各个国家一直在努力开发汽车仪表技术,并不断取得新的进展。我国汽车产业正在蓬勃发展，汽车行业步入快速稳定增长期。整个行业在经2002年的爆发，05年的恢复性调整以后，自2006年以来已经步入一个长达5-8年(甚至更长)的稳定快速增长期。2007年1-5月产销两旺，根据中汽协的统计数据，国产汽车销量

同比增长22.03%，其中乘用车销售2,572,650辆，同比增长21.09%。2007年我国汽车市场产销量将达830万辆，总体增长率达16.3%，更促使最近几年我国汽车保有量持续上升，截至2006年年底，我国民用汽车的保有量从1998年不足1500万辆，一举跃升为3568万辆，比2005年增长了12.27%，如此一来，就为我国汽车备件市场提供了庞大的市场需求空间。然而汽车仪表正逐步向智能化和数字化方向发展,用数字化的虚拟仪表取代我国现阶段普遍采用的电子式或电器式仪表已成为实现车辆自动化的一个重要课题。利用虚拟仪器技术模拟汽车仪表盘,设计综合数据采集、信号分析、仪器面板设计等多项内容的虚拟汽车仪表盘。利用LabVIEW软件产生虚拟转速、耗油、速度等模拟和数字信号源,然后再进行模拟和数字信号的采集和分析,转换建立函数模型在虚拟仪表盘上显示发动机转速、汽车车速、油耗量、温度变化及转向灯等信息。利用虚拟仪器技术模拟汽车仪表盘,不仅可以完成先进汽车仪表盘的功能,而且还可以免去汽车机械及电子器件,降低成本,提高可研性,在计算机测控技术、汽车电子技术等课程的教学及开放实验中具有广泛的实用价值。

1.2 研究的目的、意义以及主要内容

我国汽车仪表经历了第一代机械式仪表，第二代电气式仪表，第三代模拟电路电子式仪表，现在正在向第四代全数字汽车仪表迈进。然而随着电子控制系统单元(ECU)在汽车上广泛应用，汽车电子化程度要求越来越高。电控系统的增加虽然提高了汽车的动力性、经济性和舒适性，但是复杂的电路，会导致车身布线庞大而且很复杂，安装

空间出现短缺。为了提高电控单元信息利用率，要求大量的数据信息能在不同的电子单元间可以共享，汽车综合控制系统中大量的控制信号也需要实时交换，不同功能电子控制系统单元间的数据通信变得越来越重要。因此对电子控制系统单元的设计提出了越来越高的要求，不仅要求通信网络应具有通信速率高、精确高、可靠性高，而且在控制模块上也应具有控制实效性高、空间小等优点。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，与国外相比还是有很大的差距，表现在产品技术水平过低，造型比较单调，产品质量可靠性和耐久性也比较差，而且制造工艺落后，产品检测不完善，数字化程度低等方面。由于当今世界汽车排放、安全、节能和使用性等舒适性能不断提高，使得汽车的电子控制程度要求也越来越高。汽车电子控制装置必须迅速、准确地处理各种信息，并通过电子仪表显示出来，使驾驶员及时了解并掌握汽车的运行状态和妥善处理各种汽车的情况。现在，汽车的故障诊断、全球GPS导航和定位系统等大量复杂的信息服务系统已开始大量安装到汽车上，汽车电子仪表作为信息显示终端能够完成这些任务。汽车电子仪表显示装置不仅能提供大量复杂的信息服务，而且还有精度高和高可靠性、一表多用、外形设计美观、自由度大、满足小型轻量化要求等特点，因此电子仪表显示装置已成为现代汽车的发展新潮流，具有非常广阔的发展空间

1.3 系统软件介绍

本设计采用LabVIEW软件进行开发设计。LabVIEW是美国NI公司

的一种基于G语言的虚拟仪器软件开发工具。它的显著特点是：采用简单易学的图形化编程，提供众多的设备驱动程序和可供用户直接调用且功能强大的函数库和Windows动态链接库函数，实现多线程编程等高级功能。并提供灵活的程序调试手段，既可以设置断点又可以设置探针，在程序运行中观察数据流的变化。LabvIEW 编写的程序叫虚拟仪器程序，包括前面板设计和程序图设计2部分。软前面板代替常规仪器的控制面板，基本由开关、旋钮、表头、显示器等其他部件组成的一个直观视角图。仪器的程序图设计，是根据仪器的功能来要求，利用虚拟仪器开发平台提供的子模板，确定程序的流程图、处理算法和所实现的技术方法。流程图与每个仪器的前面板相对应，用户能够直观的通过前面板，用鼠标或控件操作仪器。LabVIEW具有功能强大的函数模块库，特别适用于测试和控制系统的开发。结合NI的硬件模块，能够方便的进行采集和分析相关测试数据。考虑到仪表整体功能测试和模块功能测试的需要，整个流程图主要包括前面模块和程序模板和各个功能测试模块。根据信号类型将仪表功能测试分为：车速表测试模块、发动机转速表测试模块、燃油表测试模块等主要功能模块。

1.4 虚拟仪器

1.4.1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