1、智能仪器与仪表综合设计班 级： 测控 1041 姓 名： 郭莹莹 学 号： 01 号 撰写日期： 2013 年 6 月 7 日 指导教师： 张立新 冯璐 于静 摘要当今世界由于汽车排放、节能、安全和舒适性等使用性能不断提高，使得汽车电子控制程度也越来越高。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，妥善处理各种情况。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、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。基于 labview
2、 的电压表设计，则是虚拟仪器的重要组成。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 MCGS 技术而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 MCGS 软件实现方法、单片机程序实现方法和软、硬件的通信三方面进行了阐述。本文设计出来的汽车虚拟仪表系统可以实现时间、当前速度、温度、油箱存油量等信息的显示。关键词：汽车仪表 智能设计 MCGS Labview目录目录第一章 课程设计内容与要求分析 .11.1 课程设计内容 .11.2 课程设计要求分析 .1第二章 MCGS 组态软件的系统构成 .22.1 MCGS 简介 .
3、22.2 MCGS 组态软件的整体结构 .22.3 MCGS 工程的五大部分 .22.4 组建工程的一般过程 .3第三章 汽车仪表盘系统分析 .53.1 汽车仪表 .53.2 汽车仪表各部分简介 .5第四章 系统调试 .74.1 工控机介绍 .74.2 系统调试 .8第五章 基于 labview 的电压表设计 .105.1 labVIEW 介绍 .105.2 基于电压表的主要功能设计 .12第六章 设计总结 .14参考文献 .15附录 .I第一章 课程设计内容与要求分析1第一章 课程设计内容与要求分析1.1 课程设计内容本 智能仪器与仪表综合设计的内容一是以 MCGS 完成模拟测试仪组态动画图
4、设计。应用工控组态软件 MCGS 设计与实现汽车仪表的模拟过程，利用计算机进行辅助设计，具有提高设计效率，减少投入，开发周期短等优点。工控组态软件 MCGS 是一款非常全面的完全中文非常方便。了解汽车仪表状态和参数的主要内容。熟悉汽车常用传感器的原理和用途。提高计算机辅助设计的技能和技巧。掌握组态软件的应用设计和调试方法。熟悉电子产品设计、装配和调试工艺。二是基于 labview 的电压表设计。设计的目的是为了完成 labview 的课程设计，顺便在复习一下以前学过的知识，通过理论结合实践，以实践促学习。 1.2 课程设计要求分析基于 MCGS 汽车仪表测试仪设计本课程设计是利用工控组态软件M
5、CGS 设计与实现汽车仪表的模拟全过程，所以必须了解汽车仪表运行的过程、必备的设备、所需要的数据、设备的布局与画面的美观性。所以必须了解汽车仪表状态和参数的主要内容。熟悉汽车常用传感器的原理和用途。提高计算机辅助设计的技能和技巧。掌握组态软件的应用设计和调试方法。熟悉电子产品设计、装配和调试工艺。其功能大致实现动态检测和显示汽车的运行的主要参数和状态。设计标识（图标）应符合汽车制造行业的标准。参数为数字量的转速表、里程表、水温表、燃油表、机油表等；模拟量的转向灯、雾灯、远光灯、电瓶指示灯、驻车指示灯刹车指示灯、发动机故障灯、车门指示灯等。基于 labview 的电压表设计主要功能是能显示波形和
6、峰值、有效值、平均值、频率等参数。待测信号由软件产生，可提供各种信号。要求界面美观，易于操作，实现最基本的功能。第二章 MCGS 组态软件的系统构成2第二章 MCGS 组态软件的系统构成2.1 MCGS 简介MCGS (Monitor and Control Generated System，通用监控系统)是一套基于 Microsoft 的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于 Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000 等操作系统。MCGS 为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制
7、、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。它充分利用了Windows 图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。2.2 MCGS 组态软件的整体结构MCGS 组态软件由“MCGS 组态环境” 和“MCGS 运行环境 ”两个系统组成。两部分互相独立，又紧密相关。MCGS 组态环境是生成用户应用系统的工作环境，它由可执行程序McgsSet.exe 支持，其存放于 MCGS 目录的 Program 子目录中。用户在MCGS 组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工
8、作后，生成扩展名为.mcg 的工程文件，又称为组态结果数据库，其与 MCGS 运行环境一起，构成了用户应用系统，统称为“ 工程” 。2.3 MCGS 工程的五大部分MCGS 组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成，每一部分分别进行组态操作，完成不同的工作，具有不同的特性。1、主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自第二章 MCGS 组态软件的系统构成3动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称
9、及存盘时间等。2、设备窗口：是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。3、用户窗口：本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，诸如：生成各种动画显示画面报警输出、数据与曲线图表等。4、实时数据库：是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将 MCGS 工程的各个部分连接成有机的整体。在本窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。5、 运行策略：本窗口主要完成工程运行流程的控制。包括编写控制程序（ifthen 脚本程序） ，选用各种功能构件，如：数据提取、历史曲线、定时器、配方操
10、作、多媒体输出等。2.4 组建工程的一般过程1、工程项目系统分析：分析工程项目的系统构成、技术要求和工艺流程，弄清系统的控制流程和测控对象的特征，明确监控要求和动画显示方式，分析工程中的设备采集及输出通道与软件中实时数据库变量的对应关系，分清哪些变量是要求与设备连接的，哪些变量是软件内部用来传递数据及动画显示的。2、工程立项搭建框架：MCGS 称为建立新工程。主要内容包括：定义工程名称、封面窗口名称和启动窗口（封面窗口退出后接着显示的窗口）名称，指定存盘数据库文件的名称以及存盘数据库，设定动画刷新的周期。经过此步操作，即在 MCGS 组态环境中，建立了由五部分组成的工程结构框架。封面窗口和启动
11、窗口也可等到建立了用户窗口后，再行建立。3、设计菜单基本体系：为了对系统运行的状态及工作流程进行有效地调度和控制，通常要在主控窗口内编制菜单。编制菜单分两步进行，第一步首先搭建菜单的框架，第二步再对各级菜单命令进行功能组态。在组态过程中，可根据实际需要，随时对菜单的内容进行增加或删除，不断完善工程的菜单。第二章 MCGS 组态软件的系统构成44、制作动画显示画面：动画制作分为静态图形设计和动态属性设置两个过程。前一部分类似于“ 画画 ”，用户通过 MCGS 组态软件中提供的基本图形元素及动画构件库，在用户窗口内“组合” 成各种复杂的画面。后一部分则设置图形的动画属性，与实时数据库中定义的变量建
12、立相关性的连接关系，作为动画图形的驱动源。5、编写控制流程程序：在运行策略窗口内，从策略构件箱中，选择所需功能策略构件，构成各种功能模块（称为策略块） ，由这些模块实现各种人机交互操作。MCGS 还为用户提供了编程用的功能构件（称之为“脚本程序”功能构件） ，使用简单的编程语言，编写工程控制程序。6、完善菜单按钮功能：包括对菜单命令、监控器件、操作按钮的功能组态；实现历史数据、实时数据、各种曲线、数据报表、报警信息输出等功能；建立工程安全机制等。7、编写程序调试工程：利用调试程序产生的模拟数据，检查动画显示和控制流程是否正确。8、连接设备驱动程序：选定与设备相匹配的设备构件，连接设备通道，确定
13、数据变量的数据处理方式，完成设备属性的设置。此项操作在设备窗口内进行。9、工程完工综合测试：最后测试工程各部分的工作情况，完成整个工程的组态工作，实施工程交接。第二章 MCGS 组态软件的系统构成5第三章 汽车仪表盘系统分析6第三章 汽车仪表盘系统分析3.1 汽车仪表汽车仪表是用以监测汽车各系统工作状况的装置，不同汽车的仪表不尽相同。但是一般汽车的常规仪表有车速里程表、转速表、机油压力表、水温表、燃油表、充电表等。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。现代汽车仪表盘的面膜下制作了各式各样的指示灯或警报灯，例如冷却液液面警报灯、燃油量指示灯、清洗
14、器液面指示灯、充电指示灯、远近光变光指示灯、变速器挡位指示灯、制动防抱死系统指示灯、驱动力控制指示灯、安全气囊警报灯等。3.2 汽车仪表各部分简介1、车门状态指示灯：显示车门是否完全关闭的指示灯，车门打开或未能关闭时，相应的指示灯亮起，提示车主车门未关好，车门关闭后熄灭。2、速度表：传统的车速表是机械式的。这种车速里程表简单实用被广泛用于大小型汽车上。不过随着电子技术的发展。现在很多轿车仪表已经使用电子车速表，常见的一种是从变速器上的速度传感器获取信号，通过脉冲频率的变化使指针偏转或者显示数字。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
15、不同的刻度线表示不同的速度。3、燃油表：燃油表内有两个线圈。分别在 “F”与 “E”一侧，传感器是一个由浮子高度控制的可变电阻。阻值变化决定两个线圈的磁力线强弱也就决定了指针的偏转方向。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。4、温度表：温度表的传感器是一种热敏电阻式传感器。用螺纹固定在发动机冷却水道上。热敏电阻决定了流经水温表线圈绕组的电流大小。从而第三章 汽车仪表盘系统分析7驱动表头指针摆动。以前汽车发动机的冷却水都是用自来水来充当现在很多汽车发动机冷却系统都用专门的冷却液。因此也称为冷却液温度表。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。5、左右转向灯：转向灯亮时，相应的转向灯按一定频率闪烁。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。6、时间： 用来显示当前时间。7、刹车： 按下时车开始减速指示灯亮，松开停止减速指示灯灭。若一直不松开则一直减速至零。
