淺談模擬汽車組合電子儀表的智能化

張銀龍 許敬思

摘要：盡管近年來我國的電子科技水平有了提高，但是儀表指針不穩(wěn)定、測量誤差較大、發(fā)熱、警報不工作等故障需要同電才可以觀察到，要避免這些情況需提高我們的技術(shù)，推動模擬汽車組合電子儀表的智能化，減少故障發(fā)生的頻率。

關(guān)鍵詞：模擬汽車組合；電子儀表；智能化

一、前言

由于我國本土制造企業(yè)相對的缺乏資金，大量的專業(yè)性人才大量流失于外部，設(shè)備水平難以跟進，無法進行對功能上的測試，使我國電子儀器在技術(shù)上落后于其它發(fā)達國家。這就導(dǎo)致我國需要對汽車的電子儀表進行智能化的改進，不斷提升其工作效率，減少運行故障的產(chǎn)生。

二、開發(fā)過程中遇到的問題難題

2.1 技術(shù)的落后

由于汽車工業(yè)屬于重工業(yè)，所以被看作是評價一個國家發(fā)展狀況的重要依據(jù)，而汽車電子儀表正是汽車產(chǎn)業(yè)得以發(fā)展的關(guān)鍵因素。由于我國傳統(tǒng)的汽車儀表多為機械式的，其性能遠遠不如其它發(fā)達國家所制造的儀表，誤差率極高，使駕駛員很難快速準確的了解車輛的功能數(shù)據(jù)，進而影響駕駛員的正確操控。但隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，在電子領(lǐng)域頗有造詣，對汽車電子儀表的使用水平上升到了一個新高度。由于老式儀表的顯示盤缺乏人性化考慮，難以進行采集大量數(shù)據(jù)，更無法形成圖像去提供駕駛所需要的信息，影響了駕駛員的暢快享受[1]。

2.2 分類太多難以合成

汽車電子儀表有很多類，尤其是液晶材料的儀表，需要高度的集中各種儀表的放置，盡量在一部分；由于司機在駕駛過程中注意力會被分散到各個情形中，既需要觀察道路情況又要注意車速或者油耗等其他指標，所以需要儀表的程序做到高效快捷，而傳統(tǒng)電子儀表的操作狀態(tài)很繁雜，會使司機的駕駛很不安全，這就需要去合成我們的電子儀表，以提高駕駛效率 [2]。

三、解決開發(fā)問題的辦法

3.1 借鑒發(fā)達國家的技術(shù)

電子儀表的開發(fā)問題不僅僅是我國技術(shù)落后的原因，還有我們對新型設(shè)備不敏感的原因，如果能夠使用最新型元器件進行合理搭配，去組建綜合性的測量系統(tǒng)，汽車電子儀表性能也可以很強大。如剩余油量、允許行駛里程的計算也可以表現(xiàn)為對其他信息的加工處理，這就是一體式信息處理的模式。除此之外，每個儀表都需要一個合理的量程，既超過最大值時儀表將自動損壞，且量程越小數(shù)據(jù)越準確，所以在提高儀表的精準度方面，只需有關(guān)人員根據(jù)實際需要去選擇一個合理的量程。在故障的監(jiān)測與維修方面，需要技術(shù)人員掌握基本的處理方法，先憑直觀感覺去判斷故障出現(xiàn)的原因，諸如元器件嚴重受損時表現(xiàn)為表面顏色的變化或者溢出大量的泡沫；被燒壞的機器會有一種特殊的味道；內(nèi)部電線發(fā)生短路時會發(fā)熱；當(dāng)然，有些故障可以用肉眼觀察到，像鐵板和電線的接觸，線的燒斷，銅箔的老化，器件自身斷裂問題，保險絲的燒熔等 [3]。

3.2 基于QNX操作系統(tǒng)的汽車全液晶儀表

從目前情況來看，全液晶儀表將成為未來市場的主導(dǎo)，因此各企業(yè)要在此角度上考慮自己的企業(yè)戰(zhàn)略。好的系統(tǒng)是液晶儀表擁有好質(zhì)量的基礎(chǔ)，最近有一種叫做QNX的操作系統(tǒng)，而軟件正式這一系統(tǒng)最關(guān)鍵的一部分，這種系統(tǒng)可以對不同圖形進行收集和呈現(xiàn)，還擁有CAN等反饋組件。此外，此系統(tǒng)能夠很好地完成汽車儀表的總流程，即從汽車啟動開始各設(shè)備的初始化，當(dāng)初始化結(jié)束后，此系統(tǒng)開始運行，對各數(shù)據(jù)進行更新，在汽車行駛結(jié)束時，該系統(tǒng)會自動關(guān)閉不再使用的功能來節(jié)約電量，各指針回到零位置。此系統(tǒng)體現(xiàn)了高度的人性化，是應(yīng)該被考慮的設(shè)計理念[4]。

四、模擬汽車組合電子儀表的發(fā)展現(xiàn)狀

Freescale公司是目前全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司之一，它為汽車電子，消費電子，工業(yè)控制，網(wǎng)絡(luò)和無線市場設(shè)計并制造了眾多的嵌入式半導(dǎo)體產(chǎn)品，擁有多達19000種產(chǎn)品。Freescale公司是全球十大芯片制造商之一，2005年的收入達58億美元，在8位，16位和32位微型控制器領(lǐng)域均處于技術(shù)領(lǐng)先地位。Freescale微控制器的特點是：技術(shù)成熟，可靠性好，抗干擾性和電磁兼容性強，內(nèi)部資源較多，品種全，選擇余地大，新品種多[5]。

4.1 具體內(nèi)容

選取步進電機作為執(zhí)行器，筆段式動態(tài)驅(qū)動液晶模塊用于里程/單次里程或時間日期的顯示。發(fā)光二極管分別用于顯示制動、危險、機油壓力、電瓶、發(fā)動機以及空檔信息，車速和發(fā)動機轉(zhuǎn)速為脈寬調(diào)制信號或來自串口輸入，通過定時器模塊的輸入捕捉功能得到其頻率，換算得出數(shù)據(jù)。為了模擬現(xiàn)場，需要一臺小型的有刷直流電機來模擬汽車引擎，用此單片機的PWM模塊輸出PWM信號給直流電機驅(qū)動芯片，使得電機轉(zhuǎn)動，來實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)動時的現(xiàn)場模擬，已做到測速的效果，而驅(qū)動芯片可以用飛思卡爾的MC33886，當(dāng)然，也需要模擬一部小型的舵機，來模擬汽車的轉(zhuǎn)向，以測試轉(zhuǎn)向燈的效果，還要小型的水缸，模擬油箱，并且安裝水壓傳感器，將所得轉(zhuǎn)換為電信號，通過AD轉(zhuǎn)換，變?yōu)閿?shù)字量，通過軟件進行處理[6]。

4.2 軟件選擇

在軟件方面，先初始化函數(shù) ，內(nèi)部總線倍頻至8M；設(shè)置IO口的輸入輸出；設(shè)置定時器模塊的某通道為捕捉功能；SCI波特率9600，設(shè)置PWM功能，并聯(lián)級使用，形成16位PWM，提高分辨率，開啟AD轉(zhuǎn)換，開接收中斷；從用戶eeprom中讀取先前記錄的里程數(shù)據(jù)，并根據(jù)信號加以顯示。中斷服務(wù)程序，外部中斷：斷電后短時間內(nèi)利用大電容的放電使指針回零。遵循一定的上位機協(xié)議，接受命令，改變LCD顯示內(nèi)容，改變車速和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理程序 將由外部輸入的脈沖信號進行數(shù)據(jù)處理，最后得到車速，轉(zhuǎn)速等一些汽車的狀態(tài)參數(shù)。對危急情況進行處理，當(dāng)儀表發(fā)生故障而誤導(dǎo)駕駛?cè)藛T時，應(yīng)急處理程序?qū)⑹箚纹瑱C斷電復(fù)位，并發(fā)出警報，直至故障處理完成。主函數(shù) LCD上顯示轉(zhuǎn)速，車速，油壓以及各汽車只要狀態(tài)參數(shù)。

五、結(jié)束語

文章圍繞模擬汽車組合電子儀表的智能化展開介紹，其中針對電子儀表當(dāng)前出現(xiàn)的問題和改進的難度展開，然后指出了電子儀表的發(fā)展現(xiàn)狀和主要內(nèi)容，希望可以不斷推動其智能化進程。

參考文獻：

[1] 申立男. 淺談汽車電子技術(shù)在儀表中的應(yīng)用[J]. 城市建設(shè)理論研究：電子版， 2015， 5（34）.

[2] 盧嘉偉. 淺析PLC在汽車電子儀表中的應(yīng)用[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新， 2015（26）.

[3] 沈紅衛(wèi)， 楊建生. 基于CAN的汽車組合儀表運轉(zhuǎn)臺[J]. 儀表技術(shù)與傳感器， 2004（11）：44-45.

[4] 鄧宗權(quán). 基于ARM9嵌入式車載智能儀表HMI系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)[D]. 電子科技大學(xué)， 2014.

[5] 郭艷坤. 針對工業(yè)自動化儀器儀表的控制淺析[J]. 工業(yè)c， 2016（6）：00090-00090.

[6] 譚健. 淺析測試儀器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 商品與質(zhì)量， 2016（5）.

（作者單位：長城汽車股份有限公司

河北省汽車工程技術(shù)研究中心）