汽車(chē)數(shù)字式儀表的基本原理

1、汽車(chē)數(shù)字式儀表的基本原理1數(shù)字式儀表的特點(diǎn)數(shù)字式儀表不僅可以取代傳統(tǒng)的機(jī)械式儀表進(jìn)行水溫、油量、油壓、電壓、電流、車(chē)速、里程、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向 指示、安全帶等指示外，而且還可以顯示傳統(tǒng)式儀表無(wú)法顯 示的的內(nèi)容，如車(chē)輛各個(gè)控制系統(tǒng)的故障信息、倒車(chē)?yán)走_(dá)監(jiān) 測(cè)的信息等。由于數(shù)字式儀表可以提供大量的更加復(fù)雜的車(chē) 輛狀態(tài)信息，且具有可靠和精度高的特點(diǎn)，故其必將逐步取代傳統(tǒng)式汽車(chē)儀表。2數(shù)字式儀表的類(lèi)型從目前應(yīng)用于各種轎車(chē)上的數(shù)字式儀表來(lái)看(部分新型轎車(chē)上使用的數(shù)字式儀表情況如表所示)，大致可以分為三種類(lèi)型：(1 )LCD (液晶)與指針混合數(shù)字顯示式。這類(lèi)數(shù)字式儀表是目前各大汽車(chē)生產(chǎn)廠家應(yīng)用量較多的一種

2、儀表。它的種典型外形如下圖所示。(2) 全數(shù)字指針顯示式儀表。 這類(lèi)儀表主要是采用數(shù)字式電路控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，再由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指針進(jìn)行顯示。(3)LCD 全數(shù)字顯示式儀表。這類(lèi)儀表主要是采用數(shù)字液晶儀表與寬溫度范圍的模擬指針式儀表組合而成的。3數(shù)字式儀表的組成數(shù)字式儀表主要由硬件與軟件兩大部分構(gòu)成。硬件主要是指其電路部分，采用傳感器對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，然后在 微處理器軟件的作用下，對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、處理，最后 由顯示電路顯示出各種信息。軟件也就是寫(xiě)在存儲(chǔ)器中的各 種控制程序，用來(lái)完成信號(hào)的處理和對(duì)各種功能進(jìn)行控制。由于軟件是生產(chǎn)廠家預(yù)先寫(xiě)入存儲(chǔ)器中的，本文不再多敘，面重點(diǎn)介紹數(shù)字式儀表的電路

3、部分。汽車(chē)數(shù)字式儀表雖然有三大類(lèi)型，但它們的組成基本相同，均可以用上圖所示的方框圖來(lái)表示。通常是由傳感器檢 測(cè)電路、輸入接口電路、主控制中央處理器電路、顯示和執(zhí) 行電路等構(gòu)成。為了大規(guī)模生產(chǎn)和安裝方便，生產(chǎn)廠家多將 各部分電路制作成模塊方式，有的還將幾個(gè)部分電路集成在起制成復(fù)合模塊方式。下面介紹各部分電路的功能。4傳感器檢測(cè)電路傳感器檢測(cè)電路包括溫度傳感器、油量傳感器、車(chē)速傳感器、油壓傳感器等，還有各種開(kāi)關(guān)的狀態(tài)也是作為傳感器 使用的。如轉(zhuǎn)向燈開(kāi)關(guān)、變速器擋位開(kāi)關(guān)、車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)等。這 些傳感器的作用是實(shí)時(shí)地將檢測(cè)到的車(chē)輛的各種狀態(tài)信息 提供給主控微處理器，完成信號(hào)的采集功能。5輸入接口電路輸入接口

4、電路由各種 A/D （模擬數(shù)字）轉(zhuǎn)換器、放大器、濾波器等電路構(gòu)成。號(hào)，(1 )ND 接口電路。由于微處理器處理的都是數(shù)字信而各種傳感器檢測(cè)到的信號(hào)都為模擬信號(hào)，所以電路中設(shè)置 了 ND 轉(zhuǎn)換電路。 A/D (模擬數(shù)字)轉(zhuǎn)換器大多采用逐次 逼近的方法來(lái)對(duì)模擬信號(hào)電壓進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換的，這種轉(zhuǎn)換方 法精度較高。A/D 轉(zhuǎn)換后的信號(hào)往往還要進(jìn)行放大，故電路中通常還設(shè)置了各種放大器、濾波器等，用于對(duì)輸入的信號(hào)作進(jìn)f It步的處理，然后提供給微處理器。(2 )CAN 接口電路。有的車(chē)輛上采用了 CAN 總線(xiàn)，故在輸入接口電路部分還設(shè)置了 CAN 接口電路。它是以CAN2 0B 協(xié)議為基礎(chǔ)， 物理層標(biāo)準(zhǔn)與 I

5、S011898 規(guī)范兼容， 并且采用了符合上述規(guī)范的 CAN 控制器及收發(fā)器作為 CAN接口。CAN 接口電路的作用是： 接收汽車(chē)上其他電子控制系統(tǒng)檢測(cè)到的各種車(chē)輛狀態(tài)信息，供儀表主控微處理器進(jìn)行處理 與顯示。由此可見(jiàn)，采用 CAN 總線(xiàn)的數(shù)字式儀表電路，由 于電路中僅使用兩根信號(hào)傳輸線(xiàn)，故而可使儀表線(xiàn)路大大減 少，但得到的信息量卻大大提高，而且可以大量取代傳感器 的輸入。需要說(shuō)明的是：為了減少分立元器件的數(shù)量，有的車(chē)輛使用的上述兩種輸入接口電路被集成在主控微處理器中，由此可以減少故障的發(fā)生率。6中央微處理器中央微處理器都為單片大規(guī)模集成電路，其內(nèi)含CPU中央處理器） 、ROM （只讀存儲(chǔ)器）

6、 、 RAM （靜態(tài)存儲(chǔ)單 元）、邏輯運(yùn)算電路等。它是儀表系統(tǒng)的控制核心，主要用號(hào)，來(lái)接收傳感器信號(hào)，經(jīng)解析處理以后發(fā)出相應(yīng)的控制指令進(jìn) 行相應(yīng)功能的顯示。7顯示電路顯示電路是在主控微處理器的作用下完成對(duì)各種功能的顯示。汽車(chē)數(shù)字式儀表的顯示方式目前常見(jiàn)有以下兩種方LCD 顯式：（1 ）LCD 顯示方式。 這種顯示方式的特點(diǎn)是采用示屏直接將各種功能用英文字母、數(shù)字、圖形等形式顯示出 來(lái)，具有直觀、醒曰等優(yōu)點(diǎn)，且體積也較小。需要說(shuō)明的是：為了減少分立元器件的數(shù)量，有的車(chē)輛上使用的顯示電路中的 LCD 顯示驅(qū)動(dòng)電路也被集成在主控 微處理器中，并將集成后的電路做成模塊方式。這樣，在該 模塊的外部接上 LCD 顯示屏就可以了，由此也可以減少故 障的發(fā)生率。（2） 指針顯示方式。 這種顯示方式的特點(diǎn)是采用數(shù)字電路控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指針進(jìn)行顯示。其基本 原理是這樣的：步進(jìn)電機(jī)將數(shù)字式脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一個(gè)脈沖信號(hào)可以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng) 個(gè)固定的角度，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的， 通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目 的：同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加 速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。由于采用了數(shù)字控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指針進(jìn)行顯示，故控制性能好，抗干擾能力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)儀表指針的 旋