基于虚拟仪器的汽车仪表设计

基于虚拟仪器的汽车仪表设计内容摘要：

至漏电。 还由于潮湿空气的变冷，使毛细管内的水分凝聚，引起指示误差以致堵塞。 因此，金属零件尤其是黑色金属零件要进行表面处理，如电 镀、化学处理、喷漆等工艺。 要求仪表应能在相对湿度为 90%的环境下工作，并通过耐潮试验及绝缘介电强度试验 汽车行驶引起的车身振动，发动机高速运转引起的汽车各部件振动，都会影响仪表指示的准确性，缩短仪表的使用寿命，因此必须在仪表板外面加放橡皮减震垫圈等，以保证仪表零件的足够强度和紧固件的牢固性。 汽车仪表的工作环境还可能遇到其他气候条件（如暴雨、灰尘的侵蚀，阳光辐射，油腻的沾污， 霉菌的腐蚀， 海洋盐雾的浸蚀以及冰冻等）的影响，因此仪表零件的黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 各种金属材料，非金属材料以及各种油类、保护层等都要 根据不同的气候条件加以选用。 装有电子钟的仪表板总成，要防止汽车电气设备产生的高频振荡对电子钟走时性能的干扰。 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，设计出以下三种界面（图 3 3 33所示）。 图 31 图 32 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 图 33 图 31 所示方案界面过于简单，并且各种显示模块过于集中，整体感觉单调，缺少美感。 图 32 所示方案布局又过于散乱，排列各种显示模块所需的空间较大，在实践中会大大增加成本。 经过综合考虑，只 有图 33 所示的方案既兼顾到美观、易读的使用方便性又满足了降低实际生产成本的要求。 所以最终决定采用如图 43 所示的界面设计。 总体设计框图 本设计内容是基于单片机、传感器及数据采集卡构成的汽车仪表采集装置，能实现汽车仪表各个传感器数据的采集。 整个系统由传感器，数据采集卡和虚拟仪器 PC 相连，再由 PSI 通信反馈回单片机，通过按键开关调节其显示。 其总体设计框图如图 34 所示。 温 度 传 感 器转 速 传 感 器油 耗 传 感 器按 键 电 路单 片 机显 示 电 路P S I 通 信数 据 采 集 卡D A Q虚拟仪器P C 图 34 总体设计框图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 第 4 章 系统的硬件设计 传感器简介 DS18B20温度传感器 DS18B20 数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有 LTM8877， LTM8874 等等。 主要根据应用场合的不同而改变其外观。 封装后的 DS18B20 可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。 耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。 技术性能描述 (1) 独特的单线接口方式， DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。 (2) 测温范围 － 55℃ ～ +125℃ ，固有测温分辨率 ℃。 (3) 支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8 个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。 (4) 工作电源 : 3~5V/DC (5) 在使用中不需要任何外围元件 (6) 测量结果以 9~12 位数字量方式串行传送 (7) 不锈钢保护管直径 Φ6 (8) 适用于 DN15~25, DN40~DN250 各种介质工业管道和狭小空间设备测温 (9) 标准安 装螺纹 M10X1, , G1/2”任选 (10) PVC 电缆直接出线或德式球型接线盒出线 ,便于与其它电器设备连接。 CR60611数字油位传感器 CR606 系列电容式油位变送器，是为铁路机车、汽车油箱、油罐车、油库等油位的精确测量而量身定做的专门仪表，整机无任何可动或弹性部件，耐冲击、安装方便、可靠性高、精度高、性能价格比好。 可安装在各种场合对汽油、柴油、液压油等油位进行准确的测控。 也适用于各种非导电液体的测量。 性能指标： (1) 检测范围： ~1m (2) 精 度： 、 级 (3) 承压范围： ~ 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 (4) 探极耐温： 100~150℃ (5) 环境温度： 40~70℃ (6) 储存温度： 55℃ ～ +125℃ (7) 输出信号： 4～ 20mA、 05V、 RS485 通讯、 RS232 通讯 (8) 供电电压： 12～ 28VDC（需经安全栅供电） (9) 固定方式：螺纹安装 M M272， M1 M161 法兰安装 DN2 DN DN50。 特殊规格可按要求定制 (10) 探极直径： φ1 φ1 φ25 (11) 接湿材质： 316 不锈钢、 1Gr18Ni19Ti 或聚四氟乙烯 (12) 长期稳定性： ≤%FS/年， (13) 温度漂移： ≤%FS/℃ （在 0～ 70℃ 范围内） (14) 温度漂移： ≤%FS/℃ （在 0～ 70℃ 范围内） (15) 防爆等级：本安 ExiaⅡ C T6 隔爆 ExdⅡ C T5 (16) 防护等级： IP65 (17) 本安参数： Ui： 28VDC， Ii： 93mA， Pi： ， Ci： ， Li： 0mH OHG01霍尔效应齿轮传感器 霍尔效应齿轮齿传感器（ GTS）是一种重要的自动化检测元件，尤其是在汽车上的应用日益增加，主要实现位置、速度和方向的检测。 近年来，国外关于环保和安全保障的一些立法已对 GTS技术提出了新的更高要求。 为适应这些要求，技术人员正集中精力开发研制 GTS自校准技术。 感应类铁金属目标物。 数字电流沉输出 ( 集电极开路 )。 比电磁感应传感器有更好的信躁比，优异的低 速性能，输出幅度与转速无关。 测量范围的频率响应： 2HZ ～ 20KHZ （与目标物有关）。 抗电磁干扰。 反向电压和浪涌电压保护。 坚固封装，连接器输出端口。 齿轮箱 RPM 测量 链轮齿速度检测 链输送带的速度和距离检测 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 曲轴 / 凸轮轴 RPM 及位置测量 脉冲计数 速度计 电参数 供电电压： ～ 24V 负载电流： ≤ 40mA 输出电压 ( 输出低电平 ) ： ≤ 输出漏电流 ( 输出高电平 ) ： ≤ 10 μ s 开关时间 ( 与外部电路有关 ) 上升 (10 到 90%) 15 μ s 下降 (90 到 10%) 1 μ s 测量频率范围（与目标物有关） 最小值 2HZ 数据采集卡 数据采集 (DAQ)，是指从 传感器 和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采非电量或 者电量信号 ,送到上位机中进行分析 ,处理。 数据采集系统 是结合基于 计算机 或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的 测量系统。 数据采集卡，即实现数据采集 (DAQ)功能的计算机扩展卡，可以通过 USB、 PXI、 PCI、PCI Express、火线 (1394)、 PCMCIA、 ISA、 Compact Flash、 48 23以太网、各种 无线网络 等总线接入 个人计算机。 单片机主控模块 AT89S52概述 AT89S52是一 款低功耗、高性能的 8位微控制器，内部具有 8K在系统可编 程 Flash存储器。 使用 Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51产品指令和引脚完全兼容。 片内 Flash存储器可在线重新编程，亦适于通用的编程器。 通用的 8位 CPU与在系统可编程 Flash集成在一块芯片上，从而使 AT89S52功能更加完善，应用更加灵活；具有较高的性价比，使其在嵌入式控制系统中有着广泛的应用前 景。 AT89S52的 主要性能 (1) 与 MCS51单片机产品完全兼容； (2) 8K字节在系统可编程 Flash存储器，可在线编程，擦写次数不少于 1000次； (3) 具有 256字节的片内 RAM； (4) 全静态工作模式： 0Hz～ 3MHz； (5) 具有三级程序锁定位； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 (6) 32根可编程 I/O口线（ P0， P1， P2和 P3口）； (7) 3个 16位定时器 /计数器 T0， T1和 T2，一个看门狗定时器； (8) 8个中断源、 6个中断矢量、 2级优先权的中断结构； (9) 1个全双工 UART串行通道； (10) 2种低功耗节电工作方式 ：空闲模式和掉电模式； (11) 双数据指针 TPTR0和 TPTR1； (12) 具有掉电标识符 POF； (13) 工作电源电压： ～。 AT89S52的引脚排列及功能 AT89S52 具有 PDIP， PLCC 和 TQFP 三种封装形式，其中 PDIP 封装的 引脚 排列如图 所示。 1. P0口 P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，即地址 /数据总线复用口。 作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口P0 口写 “1”时，可作为高阻抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序 存储器时，此组口线分时转换地址和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在 FLASH 编程时 P0 口接收指令字节，而在程序校验时输出指令字节，校验时要求外接上拉电阻。 2. P1口 P1口是一组带内部上拉电阻的 8位双向 I/O口。 (T2)1(T2EX)2345678RESET9 RXD10 TXD11 INT012 INT113 T014 T115 WR16 RD17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40AT89S52 图 AT89S52 的封装引脚图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 P1口的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4个 TTL逻辑门电路。 对端口写 “1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输出口。 作输入口使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 与 AT89S51不同之处是， 和 /计数器 2的外部计数输入（ ）和触发器输入（ ）。 在 flash编程和校验时， P1口接收低 8位地址字节。 P1口除了作为一般的 I/O口线外，部分引脚还具有第二功能，如表。 表 P1口的第二功能 管脚 第二功能 定时器 /计数器 T2 的外部计数输入，时钟输出 定时器 /计数器 T2 的捕捉 /重载触发信号和方向控制 MOSI（在系统编程用） MISO（在系统编程用） SCK（在系统编程用） 3. P2口 P2 口是一组具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 P2 口输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P2 端口写 “1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚经由内部上拉向外输出电流（ IIL）。 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVX@DPTR）时， P2 口送出高 8 位地址数据。 在这种应用中， P2 口使用很强的内部上拉发送 1。 在使用 8 位地址（如 MOVX@RI）访问外部数据存储器时， P2 口输出 P2 锁存器的内容。 FLASH 编程或校验时， P2 亦接收高位地址和一些控制信号。 4. P3口 P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对 P3 口写入1 时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可作为输入端口使用。 若外部负载将 P3 口拉低，则经过内部上拉电阻而向外输出电流（ IIL）。 P3 口可接收一些用于 FLASH 闪存编程和程序校验的控制信号。 P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，还具有第二功能，如表 所列。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 表 P3 口的第二功能 管脚 第二功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0（ 外 部 中断 0） INT1（ 外 部 中断 1） T0（计数器 0 外部计数输入） T1（计数器 1 外部计数输入） WR（外部数据存储器写选通） RD（外部数据存储器读选通） 5. 其它 (1) RST为复位信号输入端。 当振荡器工作时。