謝玉錄，鄒建強(qiáng)，李 巖，孫 進(jìn)

（一汽轎車(chē)股份有限公司 產(chǎn)品部，吉林 長(zhǎng)春 130000）

隨著生活水平的不斷提高，汽車(chē)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾煌üぞ?。汽?chē)數(shù)量的不斷增加，使人們對(duì)汽車(chē)的功能性、安全性、舒適性的要求也在不斷提高。在以互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)為代表的信息時(shí)代，為適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展，人們的生活、工作節(jié)奏不斷加快，這也促使人們更加關(guān)注時(shí)間的重要性。汽車(chē)車(chē)載時(shí)鐘正是在這種社會(huì)背景下得到了大量應(yīng)用和推廣，并逐步發(fā)展成為汽車(chē)的基本配置。

1 種類與劃分

汽車(chē)車(chē)載時(shí)鐘具有多種實(shí)現(xiàn)方式和顯示樣式，總體來(lái)說(shuō)，可按下述2種劃分方法對(duì)車(chē)載時(shí)鐘進(jìn)行分類和識(shí)別。

1）按位置不同劃分 通?？煞譃閮x表時(shí)鐘和中控時(shí)鐘兩大類。集成在組合儀表上顯示的時(shí)鐘稱為儀表時(shí)鐘（圖1），通常在儀表LCD顯示屏中進(jìn)行顯示，主要顯示小時(shí)和分鐘信息，常有12H和24H兩種顯示格式，可通過(guò)儀表功能鍵對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整和設(shè)置。

圖1 儀表時(shí)鐘

儀表LCD顯示屏又分為段碼屏、點(diǎn)陣屏以及TFT顯示屏等，如圖2所示。段碼屏和點(diǎn)陣屏主要應(yīng)用在低端車(chē)型儀表上，TFT顯示屏（又分單色顯示和彩色顯示2種）主要應(yīng)用在中高端車(chē)型儀表上。

圖2 儀表LCD顯示屏

中控時(shí)鐘是指設(shè)置在儀表板中控系統(tǒng)附近處的時(shí)鐘，主要有機(jī)械時(shí)鐘和屏顯時(shí)鐘2種，如圖3所示。機(jī)械時(shí)鐘作為單獨(dú)的時(shí)鐘模塊，采用機(jī)械指針（一般為時(shí)針和分針）進(jìn)行指示，時(shí)鐘電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，主要應(yīng)用在豪華車(chē)型上。屏顯時(shí)鐘主要指在娛樂(lè)系統(tǒng)的LCD顯示屏中模擬顯示的時(shí)鐘。

圖3 中控時(shí)鐘

2）按顯示形式劃分 通?？煞譃閿?shù)字式時(shí)鐘和指針式時(shí)鐘兩大類。數(shù)字式時(shí)鐘主要將小時(shí)和分鐘以數(shù)字形式進(jìn)行顯示，應(yīng)用廣泛（參見(jiàn)圖2）。指針式時(shí)鐘主要采用機(jī)械指針（或模擬機(jī)械指針）進(jìn)行時(shí)間指示，主要應(yīng)用在中高端車(chē)型上（參見(jiàn)圖3）。

2 系統(tǒng)及構(gòu)成

數(shù)字式時(shí)鐘（主要為儀表時(shí)鐘和屏顯時(shí)鐘）均是集成在LCD顯示屏中進(jìn)行的時(shí)鐘顯示，是顯示屏顯示功能的一部分，因而沒(méi)有獨(dú)立的系統(tǒng)及構(gòu)成。而機(jī)械時(shí)鐘作為獨(dú)立的電器模塊，與其它汽車(chē)電器件一樣，也是由電氣系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)兩部分構(gòu)成。

1）電氣系統(tǒng) 機(jī)械時(shí)鐘通常使用CAN或者LIN總線通信，采用專用的時(shí)鐘電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，主要有GPS智能同步和總線信號(hào)同步2種時(shí)間同步方式?，斏?、克萊斯勒等豪華車(chē)型采用GPS智能同步，時(shí)間精準(zhǔn)。而對(duì)于一般的中高端車(chē)型來(lái)說(shuō)，通常采用性價(jià)比高的總線信號(hào)同步，其典型的電氣系統(tǒng)原理如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)原理

2）機(jī)械結(jié)構(gòu) 機(jī)械時(shí)鐘的機(jī)械結(jié)構(gòu)及構(gòu)成都是相似的，通常由前殼、面罩、間隔環(huán)、時(shí)鐘表盤(pán)、導(dǎo)光體、時(shí)針、分針、電路板、后殼、標(biāo)簽等部件構(gòu)成，如圖5所示。

圖5 結(jié)構(gòu)構(gòu)成

3 時(shí)間同步

在同一輛汽車(chē)上通常同時(shí)具有多個(gè)不同形式類別的車(chē)載時(shí)鐘（如儀表時(shí)鐘、機(jī)械時(shí)鐘、中控屏顯時(shí)鐘等）。由于時(shí)間顯示偏差的客觀存在，這就需要對(duì)各個(gè)時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)間同步，統(tǒng)一時(shí)間顯示。

時(shí)間同步的具體方法是：以某個(gè)特定的時(shí)鐘時(shí)間作為同步基準(zhǔn)，在特定的時(shí)間內(nèi)，將其時(shí)間信息作為同步信號(hào)，通過(guò)總線通信傳遞給其它時(shí)鐘模塊，完成時(shí)間同步。

4 時(shí)間校準(zhǔn)

作為同步基準(zhǔn)的時(shí)鐘，其時(shí)間顯示上也存在一定的偏差，因此需要對(duì)其進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)，盡量減小偏差，提高時(shí)間顯示的準(zhǔn)確性。當(dāng)前在車(chē)載時(shí)鐘上主要應(yīng)用的時(shí)間校準(zhǔn)方法有：晶振偏差調(diào)校法、溫度自動(dòng)補(bǔ)償法、射頻信號(hào)校準(zhǔn)法、GPS時(shí)間校準(zhǔn)法等。

1）晶振偏差調(diào)校法 儀表時(shí)鐘、屏顯時(shí)鐘通常依據(jù)石英晶振的振蕩頻率作為時(shí)鐘信號(hào)源進(jìn)行計(jì)時(shí)，其時(shí)間偏差主要受晶振本身誤差影響，晶振誤差越大，相應(yīng)的時(shí)鐘時(shí)間偏差就會(huì)越大。例如：理論晶振頻率為8 MHz，8分頻后為1 MHz，當(dāng)時(shí)鐘的計(jì)數(shù)頻率設(shè)為1 MHz時(shí)，計(jì)算1000個(gè)頻率周期即為1 ms（見(jiàn)圖6），循環(huán)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯示。

圖6 頻率計(jì)時(shí)

然而實(shí)際晶振的頻率為8.008 MHz，計(jì)數(shù)頻率實(shí)際為1.001 MHz，則實(shí)際計(jì)算1 ms只需999個(gè)周期，若依然以1000個(gè)周期為1 ms計(jì)算會(huì)導(dǎo)致時(shí)鐘稍快。所以通常會(huì)將此類時(shí)鐘的計(jì)數(shù)周期作為一個(gè)NVM變量，工廠生產(chǎn)時(shí)根據(jù)具體測(cè)量值重新寫(xiě)入，從而達(dá)到時(shí)間校準(zhǔn)的目的。即使如此，由于外界溫度的影響及校準(zhǔn)精度的問(wèn)題，時(shí)間誤差依然存在。

2）溫度自動(dòng)補(bǔ)償法 溫度自動(dòng)補(bǔ)償法是對(duì)晶振偏差調(diào)校法的改進(jìn)。時(shí)鐘系統(tǒng)根據(jù)外界溫度變化，通過(guò)查表法讀取出當(dāng)前溫度對(duì)晶振誤差的影響值，從而計(jì)算出時(shí)間偏差值。當(dāng)時(shí)間偏差累積到一定值后（時(shí)間補(bǔ)償值），時(shí)鐘系統(tǒng)將自動(dòng)對(duì)當(dāng)前顯示時(shí)間進(jìn)行時(shí)間補(bǔ)償，并顯示更新后的時(shí)間［1］，如圖7所示。

圖7 頻率-溫度特性示意圖［1］

3）射頻信號(hào)校準(zhǔn)法 射頻信號(hào)校準(zhǔn)法是在原有時(shí)鐘模塊基礎(chǔ)上，新增一個(gè)射頻信號(hào)接收模塊，用于接收射頻信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)和時(shí)鐘模塊的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生時(shí)間差，時(shí)鐘處理模塊根據(jù)上述時(shí)間差計(jì)算出時(shí)間補(bǔ)償值。在射頻信號(hào)接收模塊能夠接收到射頻信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，時(shí)鐘顯示模塊顯示標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)間。在射頻信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)消失時(shí)，時(shí)鐘處理模塊對(duì)時(shí)鐘模塊的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償［2］，補(bǔ)償后的時(shí)鐘模塊重新進(jìn)行時(shí)間顯示。射頻信號(hào)校準(zhǔn)法原理圖見(jiàn)圖8。

圖8 射頻信號(hào)校準(zhǔn)法原理圖［2］

射頻信號(hào)校準(zhǔn)法的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行流程見(jiàn)圖9。

圖9 射頻信號(hào)校準(zhǔn)法流程圖［2］

4）GPS時(shí)間校準(zhǔn)法 與射頻信號(hào)校準(zhǔn)法的原理類似，GPS時(shí)間校準(zhǔn)法是應(yīng)用GPS衛(wèi)星時(shí)鐘同步信號(hào)對(duì)車(chē)載時(shí)鐘模塊的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)的一種方法［3-4］。

GPS接收模塊（通常集成在音響娛樂(lè)系統(tǒng)中）負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星時(shí)鐘同步信號(hào)，通過(guò)CAN總線通信，對(duì)車(chē)載時(shí)鐘模塊的時(shí)鐘進(jìn)行校正。

GPS系統(tǒng)在每顆衛(wèi)星上都裝置有十分精密的原子鐘，并由監(jiān)測(cè)站經(jīng)常進(jìn)行校正［3］，因此GPS衛(wèi)星時(shí)鐘同步信號(hào)的時(shí)間準(zhǔn)確性高，但該系統(tǒng)的應(yīng)用成本也相對(duì)較高。

5 誤差檢測(cè)

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，需要對(duì)車(chē)載時(shí)鐘的時(shí)間顯示誤差進(jìn)行檢測(cè)，確保車(chē)載時(shí)鐘的時(shí)間顯示精度滿足設(shè)計(jì)要求。一般采用對(duì)比運(yùn)行時(shí)間的方法進(jìn)行誤差檢測(cè)［5］：檢測(cè)設(shè)備通常采用GPS時(shí)間作為檢測(cè)基準(zhǔn)，從某一時(shí)間點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)并記錄車(chē)載時(shí)鐘的起始時(shí)間T1，基準(zhǔn)時(shí)鐘和車(chē)載時(shí)鐘同步運(yùn)行，當(dāng)基準(zhǔn)時(shí)鐘運(yùn)行滿H時(shí)間后，記錄此時(shí)車(chē)載時(shí)鐘的顯示時(shí)間T2，車(chē)載時(shí)鐘的運(yùn)行時(shí)間T=T2-T1，計(jì)算得到誤差值△T（△T=T-H），最后依據(jù)誤差檢測(cè)結(jié)果，對(duì)車(chē)載時(shí)鐘精度進(jìn)行調(diào)整和修正。標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘誤差檢測(cè)見(jiàn)表1。

表1 時(shí)鐘誤差檢測(cè)表

6 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)汽車(chē)車(chē)載時(shí)鐘的產(chǎn)品方案及技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了分析與研究，為相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供依據(jù)和參考。

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