1、摘 要在经济的不断发展，科学技术日新月异的今天，汽车的种类还有数量已经和经济发展同样的速度成长起来。作为汽车与人之间的沟通，汽车仪表起着不可或缺的作用，一个国家的汽车需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。在全球经济持续低迷的情况下，我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。这从客观上导致了我国汽车行业的空前繁荣景象，我国已经成为全球最大的汽车市场。这些年来，随着经济建设的持续高速发展，我国人均汽车拥有量越来越大。针对汽车仪表发展的新趋势,本文对国内汽车仪表行业的现状和发展远景进行了概述，针对性的研究了基于 LabVIEW 技术
2、建立虚拟汽车仪表系统的构成，并且系统的给出了一种可行性方案，分别从 LabVIEW 软件实现方法软件的方面进行了阐述。本文设计出来的汽车虚拟仪表系统可以实现日期/时间、总里程、当前速度、转速、温度、油箱存油量等信息的显示。 关键词：LabVIEW ；汽车仪表盘 ；虚拟仪器 ABSTRACT In the development of economy, science and technology change rapidly today, car type and number and same speed up economic development. As between the car
3、 and the human communication, automobile instrument plays an indispensable role, total demand of a country, is mainly influenced by the factors of the economic growth rate, the level of city, population density and the number of national industry structure, etc. In the global economic downturn, Chin
4、as national economy continues to grow with high rate, continuously improve the level of city. This led to Chinas automobile industry an unprecedented prosperity from the objective, China has become the worlds largest car market. These years, with the sustained and rapid development of economic const
5、ruction, Chinas per capita automobile more and more. The new trend for the development of the automobile instrument, vision status and development of the domestic automobile instrument industry were summarized, based on the establishment of virtual instrument technology LabVIEW system based on the s
6、tudy, and the system provides a feasible scheme, are described respectively, realization method of software LabVIEW software from the aspects of. Virtual instrument system this paper designed can display date / time, mileage, current speed, speed, temperature, fuel oil and other informationKey words
7、 LabVIEW ； Car dashboard ； virtual instrument 目 录1 引言 .12 研究的目的、意义以及主要内容 .22.1 研究的目的和意义 .22.2 研究的主要内容 .23 汽车仪表盘系统功能分析 .33.1 车速表 .33.2 里程表 .33.3 燃油表 .33.4 转速表 .33.5 温度表 .33.6 左右转向灯 .43.7 时间 .44 车辆虚拟仪表系统 .54.1 虚拟仪表系统的优势 .54.2 虚拟仪表系统的实现步骤 .54.2.1 信号采集与处理 .54.2.2 仪表盘输出 .55 系统软件介绍 .65.1 界面模块 .65.2 LabVIE
8、W 编程环境 .75.3 设计程序构想思路 .85.3.2 前面板和程序框图 .85.3.3 控件选板 .95.3.4 函数选板 .105.3.5 设计思路 .106 各功能模块程序功能测试 .126.1 车速表模块 .126.2 发动机转速表模块 .136.3 燃油表的模块 .146.4 温度表的模块 .156.5 时间显示模块 .166.6 左右转向灯模块 .167 设计总结 .187.1 程序调试步骤 .187.2 程序结果图见附录 B.187.3 结果分析 .18结束语 .19参考文献 .20致谢 .22附 录 A 前面板图 .23附 录 B 程序框图 .24附 录 C 档位油门提升车
9、速发动机转速提升 .25附 录 D 右转时档位油门下降车速发动机转速下降 .2601 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
10、%，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
11、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。12 研究的目的、意义以及主要内容2.1 研究的目的和意义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
12、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
13、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。2.2 研究的主要内容本课题研究的
14、主要内容是利用LabVIEW软件可以显示汽车速度、发动机转速、远近光灯、左右方向灯、油量表、发动机温度，根据系统时间改变而改变进行汽车的车速、里程表、温度计、燃油表、转速表等数值。23 汽车仪表盘系统功能分析汽车仪表是用以监测汽车各系统工作状况的装置，如当前车速、里程显示、油量消耗、油耗警告等。驾驶员能通过汽车仪表随时掌握汽车各部件的工作状态，为正确使用和维修发动机提供依据和指南。汽车仪表盘主要有以下几大功能：3.1 车速表车速表是用来指示汽车车速的装置。其单位是公里小时(表面上标kmh)。表上的刻度线表示速度，指针指到不同的刻度线表示不同的速度。车速表用于查看你的行驶速度的应用，支持公里/小
15、时或英里/小时两种单位。车速表功能需要较强的GPS信号支持，最高可显示220公里/小时的车速。 3.2 里程表里程表是记录汽车累计行驶里程数的装置，汽车车仪表板中最显眼的是车速里程表，它表示汽车的时速，单位是 km/h（公里/小时）最小单位为米。汽车里程表实际上由两个表组成，一个是里程表，另一个就是上面所说的车速表。3.3 燃油表燃油表在发动机上可以显示油量的指示表 可以是指针的 也可以是数字显示的燃油表是汽车信号系统的仪表装置之一，它用来显示和监控燃油箱燃油的储备量及燃油的消耗量用来指示燃油箱内的存油量，其单位是升(L)，表上的刻度线表示存油量，指针指到不同的刻度线表示不同的存油量并在表盘上
16、显示相应的数据。若启动引擎后，指针指向与库存油量相对应的位置，否则指针复零。3.4 转速表转速表是机械行业必备的仪器之一，用来测定电机的转速、线速度或频率。转速表是用来指示发动机转速的装置，转速表单位是r/min，即显示发动机每分钟转多少转。为选择正确的换挡时机提供参考，使发动机保持额定转速，以减少发动机的磨损并减少油耗。33.5 温度表汽车水温传感器的内部是一个半导体热敏电阻，温度愈低，电阻愈大;反之电阻愈小，安装在发动机缸体或缸盖的水套上，与冷却水直接接触。从而测得发动机冷却水的温度汽车冷却系统的功能是使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内。冷却系统既要防止发动机过热，也要防止冬季发
17、动机过冷，温度表的作用就是为驾驶员及时的提供冷却液温度指标，反映发动机的工况信息。3.6 左右转向灯汽车转向灯是指在车辆转弯时，起到警示车前或车后的行人或车辆的作用的灯它有前、后、侧转向信号灯之分，一般位于车辆的四角。汽车转弯时，发出明暗交替的闪光信号，以表示汽车向左或向右转向行驶。3.7 时间 在这里是用来显示当前时间。44 车辆虚拟仪表系统 4.1 虚拟仪表系统的优势随着汽车需要显示的信息的增加，用传统仪表的显示方法显示信息已经不能满足人们的要求了,车载的仪表数目将会不断增多,使车辆仪表板显得很拥挤复杂,也使驾驶员的操作难度增加了很多,这样会分散驾驶员的注意力。用虚拟仪器技术构建的车载虚拟
18、数字式仪表,能把这些问题迎刃而解。它将所有的信息显示集合在一个屏幕上,并以分界面的方法显示,这样将使驾驶员查看信息非常便利,取代众多的仪表,也使车内空间变得更加宽敞、舒适和美观。4.2 虚拟仪表系统的实现步骤在现代汽车智能数字仪表的开发过程中，数字仪表所需要采集的信息量比较多，各种各样车型的信息参数差别比较大，这些问题的存在给仪表的实车测试和参数标定带来了一定的困难。为了在开发过程中能够快速有效的测试系统的各项功能，提高系统开发效率，我们设计利用LabVIEW对汽车上的各种参数信息进行模拟测试，快速的对设计仪表进行全面的测试，节约时间和成本。对此设计了两个步骤，包括信号采集控制与处理、仪表盘输
19、出。4.2.1 信号采集与处理将实际采集到的汽车行驶的数据用LabVIEW进行仿真处理然后做对比,作为实验的源参量,并计算得汽车仪表盘上显示的相关参数与实际的误差。4.2.2 仪表盘输出将计算后的转速、速度、油耗、温度、里程等参数通过虚拟仪表盘输出。然后与实际在汽车上搜集的数据进行对比，看看转速，车速等是否误差不大。55 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
20、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、水温表测试模块等主要功能模块。 5.1 界面模块通过该界面实现车速表、转速表、水温表、燃油表、里程指示以及各种报警信号等信息显示。经过初步设想之后，以下面三种参考界面（图1、2、3所示）。
