汽车组合仪表盘自动检测系统设计研究

苏薇，史振萍

（德州学院，山东 德州 253023）

汽车组合仪表盘自动检测系统设计研究

苏薇，史振萍

（德州学院，山东 德州 253023）

汽车仪表主要是为了保证汽车在行驶过程中具备一定的安全性和可靠性，从而对行驶过程中的各种动态指标给与指示的设备。汽车仪表按照安装方式进行分类，可以划分为组合式和分装式，按照工作原理又可以分为机械式、电气式和电子式。文章分析的主体主要是基于电子式工作原理的组合式汽车仪表盘，研究方向主要是仪表盘自动检测系统的设计问题。

汽车组合仪表；自动检测系统；设计研究

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.11.019

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)11-51-03

引言

汽车组合仪表作为现代汽车与人之间的信息沟通工具，在汽车工业发展过程中扮演着重要的角色。随着时代的发展，汽车组合仪表的设计也逐渐趋向于复杂化和功能化。因此，对其实现汽车安全性能监控的要求也逐步提高。鉴于此，本文研究的汽车组合仪表盘自动检测系统是在充分分析汽车仪表组合技术、检测技术以及驱动信息的基础上得到的，能够实现自动检测组合仪表的创新检测系统。

1、检测系统的总体设计方案

汽车组合仪表自动检测系统的主要功能包括对上位机的控制、测量以及数据采集处理，组合仪表各功能的全面检测等。这种创新型系统可以有效的识别不同仪表型号和种类，并依据其特征输入对应的检测参数，从而保证对检测结果的准确性。其与传统的检测系统相比，表现出的突出优势包括综合性、全能性以及灵活便捷性等。下面，对设计方案中的组成部分进行依次说明[1]。

1.1 汽车组合仪表的工作原理以及信号检测的类型

在实际的设计过程中，汽车仪表的类型是随着汽车品牌的变化而变化的，且工作原理也不尽相同。为了发挥出组合仪表自动检测系统对不同种类和属性仪表的检测功能，整车系统组合仪表的工作原理如下：

首先，车身部件传感器实现对汽车运行状态信号的采集，然后经过一系列的处理作用以后，将其输送到ECU系统，即车身主控系统。ECU接收信号以后，会对其进行一定的判断和计算并转化为仪表控制信号，最后将其通过总线输送到汽车组合仪表，组合仪表中的MCU在对其进行判断处理以后，将汽车状态信息显示出来，其具体的原理如图1所示[2]。

图1　汽车仪表整体工作原理示意图

1.2汽车组合仪表检测系统的运行原理

汽车组合仪表自动检测系统的检测对象包括指示性仪表的精度检测以及显示性仪表的颜色和特征检测，其自动检测流程如图2示。在组合仪表自动检测系统当中，控制信号与显示测试结果的重要结构为上位机系统，其检测信号的种类表现出了多样化的特征，包括模型信号、脉冲信号、CAN以及I/O信号[4]。

图2　合仪表自动检测流程示意图

下面以检测车速仪表为例说明其基本的运行原理和基本流程：①.通过上位机系统进行车速信号类型、精度以及检测点等参数的输入；②.参数通过RS232串口被发送到单元硬件电路，电控单元模拟车速表信号；③.被检测汽车仪表在信号驱动作用下令车速表进行工作；④.通过视觉摄像头采集仪表运行状态图像，并进行精度的校验和判断；⑤.测试结果通过上位机系统的控制显示界面显示[3]。

综上所述，可以得到汽车组合仪表自动检测系统整体的结构框架，如图3所示。从图中可以发现，系统结构主要包括系统控制部分、电控单元、上位机、显示界面、信息采集单元以及被检测仪表[5]。

图3　汽车组合仪表自动检测系统整体的结构框架

2、汽车组合仪表自动检测系统中的电控单元的设计

电控单元的组成部分主要包括电源模块电路，CAN总线检测信号的发生电路以及模拟信号、数字信号与串口通信的电路，本文主要分析电控单元的整体结构设计。电动单元的基本作用主要是通过串行通信接口接受上位机的控制命令，然后模拟汽车运行过程中组合仪表接收的各种信号，检测信号主要是通过电控单元的外围电路产生，包括图示中的脉冲信号发生电路，TJA1050和模拟信号电路等。

3、检测系统的软件开发

汽车组合仪表自动检测系统的软件开发主要包括上位机和下位机两部分的软件开发，前者在开发过程中主要是基于Visual C++开发环境，其程序编辑与其功能适应，包括控制程序、数据处理程序以及与电控单元的通信程序等。后者则是在Softune V3开发环境下，通过C语言编程完成对电控单元驱动信号源和相关程序的开发。

3.1系统软件的工作流程

如图 4所示，其为汽车组合仪表自动检测系统软件工作的基本流程示意图。其包含了上位机和下位机系统软件的基本应用程序和相关的功能作用。

图4　系统软件工作基本流程

3.2电控单元程序设计

MCU在程序设计的过程中主要包括三部分，分别是定义段代码、初始化段代码、主程序段代码三个部分，其不同部分的程序设计如表1所示[6]。

3.3电控单元输出信号的测试

检测某一汽车仪表的设计是否符合行业标准的要求主要通过电控单元输出信号频率的检测，并依据检测结果计算对应仪表的检测误差，与QC/TR-2007车用仪表行业标准规定比较，当误差在规定范围内时，则说明其符合出厂要求。下面以非总线式车速表为例说明自动检测系统的使用性能。

表1　MCU程序编写流程与内容

电控单元主要根据输入的周期设置寄存器与空比设置寄存器，输出对应的脉冲信号，且输出频率与周期设置寄存器之间的关系满足式子1.1。

式中：f—输出频率；F—外部时钟频率；P—时钟分频数；Cs—信号特征参数。

测试实验主要是针对同一输出信号的多次测量，其结果如表2所示。

表2　脉冲信号的频率测试值

与相关标准进行结合分析，即在标准手册中的车速表检测信号误差的最大值为0.5%，发动机转速表检测信号误差最大值为1%，本文检测对象为车速表，由表2可以得到，最大的检测误差 为0.46%，该值在0.5%的范围内。因此，检测系统的脉冲信号设计可以达到行业需求的基本标准[7]。

4、结论

综上所述，本文主要分析了检测系统的总体设计方案、汽车组合仪表自动检测系统中电控单元的设计以及检测系统的软件开发三部分。并通过基础的电控单元测试，可以得出的结论是，该汽车组合仪表自动检测系统的设计可以满足QC/TR7-2007行业标准的需求标准。汽车组合仪表自动检测系统解决了传统检测系统存在的问题，具备一定的经济型、准确性和实用性能。

[1]程志涛. 汽车仪表盘检测系统设计及工作[J]. 汽车实用技术,2015,12:8-9.

[2]熊英. 汽车组合仪表的设计与实现[D].大连海事大学,2012.

[3]史言. 基于机器视觉的仪表自动检测系统设计与实现[D].哈尔滨工业大学,2009.

[4]葛蓓. 电动汽车平板式电子仪表盘仿真设计研究[D].长安大学,2010.

[5]张海清. 基于嵌入式系统的CAN总线汽车组合仪表的研究[D].安徽工程大学,2010.

[6]丁一宁. 汽车组合仪表PCB自动焊接生产线关键技术研究[D].上海交通大学,2011.

[7]惠贤. 汽车组合开关电路板自动检测系统[J]. 汽车零部件,2012,05:61-66.

Research on the design of automatic test system for automobile combined instrument panel

Su Wei, Shi Zhenping
（Dezhou University, Shandong Dezhou 253023）

the automobile instrument is mainly to ensure the safety and reliability of the car to have some in the running process, thereby indicating the dynamic indicators given in the running process of the automobile instrument equipment. In accordance with the classification of installation, can be divided into combined and separated, according to the working principle can be divided into mechanical and electrical and the electronic type. The main body of the paper is the main working principle of electronic hybrid car dashboard based on the main research direction is the design of dashboard automatic detection system.

automobile combined instrument; automatic test system; design and research

U462.1

A

1671-7988 (2016)11-51-03

苏薇（1994-），男，就读于德州学院，专业：交通运输（汽车运用方向）。

指导教师：史振萍，（1971.5-），女，讲师，就职于德州学院，从事机械制图和理论力学的教学与科研工作。