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        基于Labview的組合儀表耐久測(cè)試系統(tǒng)

        2013-09-02 13:08:44何志軍凌家勇
        汽車電器 2013年8期
        關(guān)鍵詞:電位器低電平儀表

        何志軍,何 浩,凌家勇,晉 蕾

        (奇瑞汽車股份有限公司試驗(yàn)與整車技術(shù)工程院,安徽 蕪湖 241009)

        1 基于Labview的組合儀表測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)背景

        汽車組合儀表是駕駛員和汽車的交互界面,為駕駛員提供所需的汽車行駛車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度、燃油液位以及各報(bào)警指示等信息,而這些數(shù)據(jù)信息傳遞的準(zhǔn)確性與可靠性則直接關(guān)系到汽車行駛的安全。因此,汽車組合儀表作為駕駛員獲取汽車各個(gè)主要電器單元工作狀況的最重要信息來(lái)源,正確檢測(cè)和處理組合儀表各電器單元功能信號(hào)是一個(gè)必須予以足夠重視的問(wèn)題。

        基于以上要求提出一種組合儀表耐久測(cè)試系統(tǒng),能夠簡(jiǎn)單有效地測(cè)試組合儀表耐久性能是否合格,并且滿足組合儀表的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。該測(cè)試系統(tǒng)的硬件部份能提供汽車組合儀表常用的高低電平信號(hào)、頻率信號(hào)、占空比信號(hào)、電阻信號(hào);其軟件部分能提供組合儀表所需的CAN信號(hào)。

        組合儀表耐久性能測(cè)試是組合儀表產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié),傳統(tǒng)的組合儀表試驗(yàn)臺(tái)架測(cè)試的功能項(xiàng)目比較單一簡(jiǎn)單且存在不穩(wěn)定因素?;贚abview的測(cè)試系統(tǒng)留出CAN總線接口、可接備用電源插口、留有2個(gè)32針插接口。測(cè)試系統(tǒng)中的控制模塊能夠滿足EMC輻射指標(biāo)測(cè)試,輸出信號(hào)穩(wěn)定,保證非故障儀表的正常運(yùn)行試驗(yàn)。此測(cè)試系統(tǒng)可以滿足《GB 15082—2008 汽車用車速表》、 《QC/T 594—1999汽車、摩托車用電子車速里程表》、《QC/T 595—1999汽車、摩托車用電子轉(zhuǎn)速表》、《QC/T 13—92汽車用溫度表》、《QC/T 12—92 汽車、 摩托車用燃油表》、《Q/SQR S8-10—2012》等標(biāo)準(zhǔn)中車速表、轉(zhuǎn)速表、水溫表、燃油表的基本性能檢測(cè)及耐久性試驗(yàn)等標(biāo)準(zhǔn)。見表1。

        表1 組合儀表耐久性能測(cè)試系統(tǒng)可以滿足的標(biāo)準(zhǔn)

        另外,為滿足客戶多方面要求以及針對(duì)不同組合儀表不同的功能,尤其近幾年CAN總線組合儀表逐步發(fā)展成熟,需要針對(duì)組合儀表進(jìn)行更嚴(yán)格的測(cè)試,其中耐久試驗(yàn)時(shí)間以及耐久循環(huán)要求可以靈活設(shè)置。例如,此試驗(yàn)系統(tǒng)還可以按照表2、表3要求開展耐久試驗(yàn)。

        表2 車速表耐久試驗(yàn)

        表3 轉(zhuǎn)速表、燃油表、溫度表耐久性試驗(yàn)

        2 組合儀表試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        組合儀表試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。使用12V直流穩(wěn)壓電源為組合儀表試驗(yàn)臺(tái)提供電源;硬件信號(hào)測(cè)試臺(tái)為組合儀表提供PIN高低電平信號(hào)、車速表頻率信號(hào)、轉(zhuǎn)速表頻率信號(hào)、燃油表電阻信號(hào)以及水溫表電阻信號(hào)和占空比信號(hào);CAN卡采用Kvaser立富L總線收發(fā)器,其傳輸比特率最大可以達(dá)到1Mbit/s, 時(shí)鐘準(zhǔn)確度等級(jí)為100μs; Labview測(cè)試界面為組合儀表提供CAN信號(hào),并且可以接收組合儀表發(fā)出的CAN信號(hào);組合儀表測(cè)試臺(tái)配有32PIN藍(lán)、綠2根插接件線束,將組合儀表和測(cè)試臺(tái)連接起來(lái),插接件型號(hào)分別為:AMP公司的964824-2藍(lán)色插接件和964824-1綠色插接件。

        由CAN卡來(lái)連接計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)和硬件信號(hào)測(cè)試臺(tái),設(shè)定硬件信號(hào)測(cè)試臺(tái)內(nèi)單片機(jī)的相關(guān)參數(shù),而單片機(jī)控制多圈線繞電位器的電阻信號(hào)、各種模擬的脈沖信號(hào)按照一定的規(guī)律發(fā)送給車速/轉(zhuǎn)速信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊,此后這些信號(hào)和單片機(jī)控制的有規(guī)律的高、低電平信號(hào)一起輸出給三態(tài)開關(guān)控制,手調(diào)三態(tài)開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些各種信號(hào)的通斷,最后這些信號(hào)通過(guò)2根32PIN線束同時(shí)傳輸給儀表來(lái)達(dá)到測(cè)試目的。

        3 硬件信號(hào)測(cè)試臺(tái)

        組合儀表硬件信號(hào)測(cè)試臺(tái)采用微機(jī)軟件控制,使用ST72F561系列芯片根據(jù)定義的測(cè)試邏輯和時(shí)序,控制輸出各種信號(hào)給組合儀表。硬件信號(hào)試驗(yàn)臺(tái)原理圖如圖2所示。

        1)硬件燈由單片機(jī)直接產(chǎn)生的高低電平信號(hào)通過(guò)繼電器控制,按照規(guī)定的時(shí)序循環(huán)點(diǎn)亮和熄滅。并且硬件燈的高低電平控制可以通過(guò)三態(tài)撥動(dòng)開關(guān)方便地更改。

        2)車速和轉(zhuǎn)速表的掃描信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的頻率信號(hào),燃油和水溫表的掃描信號(hào)由單片機(jī)控制相應(yīng)的電阻信號(hào)及PWM信號(hào),并根據(jù)測(cè)試規(guī)范按時(shí)序循環(huán)變化和掃描,根據(jù)測(cè)試規(guī)范設(shè)定并且可在軟件中修改。

        3)背照明的亮暗變化由單片機(jī)產(chǎn)生PWM信號(hào)控制,頻率和占空比根據(jù)測(cè)試規(guī)范設(shè)定并且可在軟件中修改。

        硬件信號(hào)測(cè)試臺(tái)面板如圖3所示。圖3中左側(cè)部分對(duì)應(yīng)藍(lán)色插接件,右側(cè)部分對(duì)應(yīng)綠色插接件;1~33和1′~33′為三態(tài)開關(guān), a~b和a′~b′為數(shù)位顯示電位器;每個(gè)三態(tài)開關(guān)上方均有一個(gè)插件端子,可以用來(lái)為組合儀表外部輸入信號(hào)或測(cè)試組合儀表的輸出信號(hào); 1~32和1′~32′用于提供組合儀表所需要的高低電平信號(hào);33為燃油表信號(hào)切換開關(guān),當(dāng)開關(guān)撥到高電平時(shí),將位于下方的a~b數(shù)位顯示電位器連接到組合儀表的燃油表上,a~b數(shù)位顯示電位器可以設(shè)置燃油表的有效工作電阻范圍,電阻大小可以直接從電位器表牌上讀?。?3′為水溫表信號(hào)切換開關(guān),當(dāng)開關(guān)撥到高電平時(shí),將位于下方的a′~b′數(shù)位顯示電位器連接到組合儀表的水溫表上,a′~b′數(shù)位顯示電位器可以設(shè)置水溫表的有效工作電阻范圍,電阻大小可以直接從電位器表牌上讀取,當(dāng)開關(guān)切換到低電平時(shí),將測(cè)試臺(tái)內(nèi)部占空比信號(hào)連接到水溫表上。

        4 Labview軟件信號(hào)測(cè)試平臺(tái)

        4.1 控制信號(hào)的面板界面設(shè)計(jì)測(cè)試軟件的測(cè)試

        流程主要參考相關(guān)企業(yè)或行業(yè)耐久性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試過(guò)程的硬件信號(hào)相關(guān)參數(shù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)上的上位機(jī)軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)置??梢孕薷脑O(shè)置的測(cè)試參數(shù)主要包括:測(cè)試周期、測(cè)試頻次以及相應(yīng)儀表的相關(guān)傳感器參數(shù)指標(biāo);軟件信號(hào)通過(guò)Labview編程,可以滿足各CAN信號(hào)的測(cè)試周期、測(cè)試頻次以及相應(yīng)的傳感器參數(shù)指標(biāo)。

        組合儀表測(cè)試面板界面如圖4所示。面板主要包括控制界面、輸出信號(hào)測(cè)試界面、輸入信號(hào)測(cè)試界面。控制界面主要包括波特率選擇、上CAN按鈕、結(jié)束按鈕、循環(huán)測(cè)試和功能測(cè)試轉(zhuǎn)換開關(guān)等;輸出信號(hào)測(cè)試界面主要是測(cè)試組合儀表通過(guò)CAN輸出的信號(hào);輸入信號(hào)測(cè)試界面主要是測(cè)試外部通過(guò)CAN輸入到組合儀表的信號(hào)。

        4.2 組合儀表測(cè)試程序流程圖

        組合儀表測(cè)試程序流程圖如圖5所示。主程序主要包括CAN數(shù)據(jù)接收模塊、CAN數(shù)據(jù)手動(dòng)更新模塊、CAN數(shù)據(jù)自動(dòng)更新模塊、CAN數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。

        1)CAN接收模塊

        CAN數(shù)據(jù)接收模塊主要負(fù)責(zé)接收組合儀表輸出信號(hào),相應(yīng)程序設(shè)計(jì)如圖6所示,此部分程序可以實(shí)現(xiàn)將組合儀表實(shí)時(shí)輸出的CAN信號(hào)在輸出信號(hào)測(cè)試界面上顯示出來(lái)。

        2)CAN數(shù)據(jù)更新模塊

        CAN數(shù)據(jù)更新模塊包括手動(dòng)更新模塊和自動(dòng)更新模塊,主要負(fù)責(zé)將組合儀表輸入信號(hào)按照標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置測(cè)試周期、測(cè)試頻次以及相應(yīng)的傳感器參數(shù)指標(biāo)等。

        轉(zhuǎn)速表CAN自動(dòng)數(shù)據(jù)更新按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的程序設(shè)計(jì)如圖7所示。當(dāng)把控制界面的功能測(cè)試和循環(huán)測(cè)試開關(guān)切換到循環(huán)測(cè)試時(shí),此時(shí)程序即可按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的測(cè)試周期、測(cè)試頻次以及相應(yīng)的傳感器參數(shù)等要求進(jìn)行CAN自動(dòng)數(shù)據(jù)更新操作。此時(shí),可以觀察測(cè)試界面上的轉(zhuǎn)速表、車速表、水溫表以及報(bào)警指示符號(hào)的運(yùn)行狀態(tài)是否與組合儀表一致。

        轉(zhuǎn)速表CAN手動(dòng)數(shù)據(jù)更新按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的程序設(shè)計(jì)如圖8所示。當(dāng)把控制界面的功能測(cè)試和循環(huán)測(cè)試開關(guān)切換到功能測(cè)試時(shí),此時(shí)即可進(jìn)行CAN手動(dòng)數(shù)據(jù)更新操作,可以手動(dòng)拖動(dòng)輸入信號(hào)測(cè)試界面上的轉(zhuǎn)速表指針到相應(yīng)位置上,測(cè)試組合儀表轉(zhuǎn)速表指針是否指到相應(yīng)位置;還可以在輸入信號(hào)測(cè)試界面上手動(dòng)點(diǎn)亮或熄滅信號(hào)燈,測(cè)試組合儀表上的相應(yīng)信號(hào)燈是否點(diǎn)亮或熄滅。

        3)CAN數(shù)據(jù)發(fā)送模塊

        CAN數(shù)據(jù)發(fā)送模塊主要負(fù)責(zé)將組合儀表輸入信號(hào)發(fā)送到組合儀表上,其程序設(shè)計(jì)圖如圖9所示。在測(cè)試組合儀表轉(zhuǎn)速表輸入信號(hào)時(shí),需要將輸入信號(hào)測(cè)試界面上名稱為280的發(fā)送數(shù)據(jù)按鈕點(diǎn)亮,此時(shí)此部分程序就可以將程序中的轉(zhuǎn)速表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到組合儀表上。

        5 結(jié)論

        此測(cè)試系統(tǒng)以高精度的硬件信號(hào)測(cè)試臺(tái),配合基于Labview平臺(tái)開發(fā)控制軟件和相應(yīng)的硬件,達(dá)到使整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)、易于操作、便于維護(hù)、控制精度高的目的,能夠?qū)M合儀表耐久性能進(jìn)行測(cè)試,且成本低廉、通用性強(qiáng),具備較強(qiáng)的擴(kuò)展能力,為組合儀表測(cè)試系統(tǒng)的二次開發(fā)提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。

        [1]許德章.現(xiàn)代汽車儀表技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)[J].汽車電器,2002 (5):1-4.

        [2]耿文天.基于CAN系統(tǒng)的汽車儀表系統(tǒng)[D].長(zhǎng)春:吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文,2007.

        [3]顧玉鳳.基于CAN總線的汽車全數(shù)字智能儀表的研究[D].蘇州,蘇州大學(xué)碩士學(xué)位論文,2009.

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