CN102175280A

CN102175280A - 数字化车辆仪表模拟装置

Info

Publication number: CN102175280A
Application number: CN 201110020217
Authority: CN
Inventors: 江杰; 肖俊生; 默少丽; 刘月峰; 李琦; 陈波
Original assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Current assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2011-09-07

Abstract

本发明涉及一种数字化车辆仪表模拟装置，属于车辆仪表检测装置。本发明包括CPU控制模块、数据存储模块、触摸屏人机接口模块、频率信号发生模块、可编程电压输出模块、开关量输出模块、电阻量输出模块、电感量测量模块、CAN通信模块、电源模块。CPU控制模块对其它模块进行检测控制，根据触摸屏键盘输入的指令和数据来控制各模块的输出，模拟车辆仪表系统工作状态；各种校验参数通过键盘输入、修改和保存，可以满足车辆仪表中里程表、转速表、水温表、燃油表、机油压力表、气压表、电压表、仪表盘各指示灯的检定要求。结构简单、稳定性好、可靠性高，使用操作简便，可为车辆仪表制造生产线提供在线检测工装、整车仪表校验及故障诊断方法。

Description

数字化车辆仪表模拟装置

技术领域：

本发明涉及一种数字化车辆仪表模拟装置，特别适用车辆仪表系统模拟，是一种通用化的车辆仪表检测装置，属于仪器仪表技术领域，

技术背景：

随着现代汽车工业的发展，车辆性能和智能化水平不断提升；车辆仪表系统需要检测的参数越来越多，如车速、发动机温度和转速、油量、水温、气体浓度、安全气囊、各种指示灯等等。因此，车辆仪表的发展也越来越快，高精度、高可靠性的数字化汽车组合仪表得到广泛应用。同时，为了保护驾驶者和车辆的安全，车辆厂家对各类数字化的汽车仪表的检测要求也日趋严格。原有的车辆仪表检测系统和检测手段已经不再符合要求，高精度、广泛适应性及高复用性已经成为车辆仪表检测系统必然的发展趋势。为了满足这一需求，发明了一种高技术含量的车辆仪表检测系统——数字化车辆仪表模拟机。

发明内容

本发明的目的就是提供一种能够很好的模拟检测车辆仪表状态，输出信号种类多(可模拟各种不同类型传感器)、范围宽、精度高、性能稳定，并可将所有数据适时传到上位机，进行记录、分析处理的数字化车辆仪表模拟装置。

技术解决方案：

本发明系统包括：CPU控制模块、数据存储模块、触摸屏人机接口模块、频率信号发生模块、可编程电压输出模块、开关量输出模块、电阻量输出模块、电感量测量模块、CAN通信模块、电源模块。触摸屏人机接口模块与CPU控制模块相连用于输入各种校验参数和检测指令，并实时显示所设参数值和指令参数；CPU控制模块，将触摸屏输入的各种参数和命令进行解析处理，与频率信号发生模块连接，将处理后的频率数据传递、与可编程电压输出模块连接，将处理后的电压数据传递、与开关量输出模块连接，将处理后的开关数据传递、与电阻量输出模块连接，将处理后的电阻数据传递，同时与采集电感量测量模块连接，将采集的电感量信号处理结果送触摸屏人机接口模块进行显示；CPU控制模块连接CAN通信模块完成与其他设备进行通信；CPU控制模块连接数据存储模块，用于存储相关参数的初始值，在系统上电时读出来以完成初始化工作。

频率信号发生模块，由运算放大器、功率三极管和电阻、电容等组成多路频率信号发生电路，其中一路包括：运算放大器U5A、功率三极管Q1和R16、R18、R19、R27、R28、R31、C13组成；R16连接C11组成滤波电路，连接C13、R18隔交流信号后连接运算放大器 U5A；运算放大器U5A连接R27、R28构成偏置电路；运算放大器U5A输出连接R19、功率三极管Q1、R31组成驱动电路。

可编程电压输出模块，由运算放大器、数字电位器和电阻等组成多路可编程电压输出电路，其中一路包括：运算放大器U43A、数字电位器W3和R20组成；数字电位器W3输入连接CPU控制模块，接收CPU控制模块的参数，调整数字电位器的阻值，经R20连接运算放大器U43A输出可调电压信号。

CPU控制模块采用高性能32位STM32F103ZET7单片机实现各种信号的产生处理及运算处理。显示和键盘部分采用12.1英寸65K彩色带LED背光触摸屏实现，具有显示清晰(阳光下清晰可视)、操作方便等特点。频率信号发生模块采用STM32F103ZET7内部PWM发生器产生不同频率和占空比的信号，并经高速光电隔离模块隔离后输出。可编程电压输出模块采用STM32F103ZET7内部12位DA转换器产生可调电压，经电压跟随电路隔离放大隔离后输出。开关量输出模块通过STM32F103ZET7产生开关信号，经光电隔离后输出。电阻量输出模块，采用高精度可编程集成电阻芯片通过CPU控制输出不同阻值的电阻信号。电感量测量模块，采用高稳定性、高精度芯片AD698实现对正弦波电感信号的调理，并将结果送入CPU进行处理。另外系统设置了两级看门狗，使其更加可靠。系统具有结构设计合理，功能完善.操作简单，读数直观，检测精度高等优点。

对所有参数的设置是通过触摸屏的软键盘来实现的，键盘由数字键0～9，小数点“.”功能键“清除”、“确认”等组成；对各参数以表盘、文本、柱状图、信号灯等形式显示；具有操作简便、显示直观清晰、稳定性好、可靠性高等特点。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明整体电路原理图；

图3为本发明主机电路原理图；

图4为本发明开关量频率量输出接口电路原理图。

具体实施方式：

实施例

本发明包括CPU控制模块1、数据存储模块2、触摸屏人机接口模块3、频率信号发生模块4、可编程电压输出模块5、开关量输出模块6、电阻量输出模块7、电感量测量模块8、CAN通信模块9、电源模块10；触摸屏人机接口模块3与CPU控制模块1相连用于输入各种校验参数和检测指令，并实时显示所设参数值和指令参数；CPU控制模块1，将触摸屏输入的各种参数和命令进行解析处理，与频率信号发生模块4连接，将处理后的频率数据传递、与可编程电压输出模块5连接，将处理后的电压数据传递、与开关量输出模块6连接，将处理后的开关数据传递、与电阻量输出模块7连接，将处理后的电阻数据传递，同时与采集电感量测最模块8连接，将采集的电感量信号处理结果送触摸屏人机接口模块3进行显示；CPU控制模块1连接CAN通信模块9完成与其他设备进行通信；CPU控制模块1连接数据存储模块2，用于存储相关参数的初始值，在系统上电时读出来以完成初始化工作；

频率信号发生模块4，由运算放大器、功率三极管和电阻、电容等组成多路频率信号发生电路，其中一路包括：运算放大器U5A、功率三极管Q1和R16、R18、R19、R27、R28、R31、C13组成；R16连接C11组成滤波电路，连接C13、R18隔交流信号后连接运算放大器U5A；运算放大器U5A连接R27、R28构成偏置电路；运算放大器U5A输出连接R19、功率三极管Q1、R31组成驱动电路。

可编程电压输出模块5，由运算放大器、数字电位器和电阻等组成多路可编程电压输出电路，其中一路包括：运算放大器U43A、数字电位器W3和R20组成；数字电位器W3输入连接CPU控制模块1，接收CPU控制模块1的参数，调整数字电位器的阻值，经R20连接运算放大器U43A输出可调电压信号。

(一).仪器连接

将该模拟装置各信号输出接线端子与被校验仪表对应的接线口相连，确保接线无误后给模拟机上电。

(二).校验操作

1.初始化

系统上电后，首先通过触摸屏选择被校验仪表的型号参数，以便模拟装置初始化各类输出信号的精度、分辨率和范围。

2.校验

(1)对模拟量仪表的校验以校验水温表为例(设置温度49.0℃)，操作说明如下：

①.点击触摸屏上水温表表盘，此时，触摸屏上弹出一数字软键盘。

②.通过软键盘输入水温值49.0，并按确认键，此时，水温表指针指向49.0℃位置，水温表表盘下边数字显示框里也显示温度值049.0，同时，数字键盘隐藏。该数值设置完成后，对应的模拟水温传感器的输出端口，输出与49.0℃相对应得物理量值。

③.重复步骤①、②完成对其他测试点的校验。也可以直接拖动水温表表盘指针来修改水温参数值。

(2)对开关量仪表的校验以校验右转向灯为例，操作说明如下：

点击触摸屏上右转向灯图标，此时，右转向灯图标中右转箭头符号闪烁，同时对应的模拟右转向灯信号输出端口上输出有效电平；再次点击触摸屏上右转向灯图标后，右转向灯图标中右转箭头符号停止闪烁，同时对应的模拟右转向灯信号输出端口上输出无效电平。

Claims

1.数字化车辆仪表模拟装置，包括：CPU控制模块(1)、数据存储模块(2)、触摸屏人机接口模块(3)、频率信号发生模块(4)、可编程电压输出模块(5)、开关量输出模块(6)、电阻量输出模块(7)、电感量测量模块(8)、CAN通信模块(9)、电源模块(10)；其特征在于，触摸屏人机接口模块(3)与CPU控制模块(1)相连，CPU控制模块(1)分别与频率信号发生模块(4)、可编程电压输出模块(5)、开关量输出模块(6)、电阻量输出模块(7)、采集电感量测量模块(8)连接；CPU控制模块(1)连接CAN通信模块(9)；CPU控制模块(1)与数据存储模块(2)连接。

2.根据权利要求1所述的数字化车辆仪表模拟装置，其特征在于，频率信号发生模块(4)，由运算放大器、功率三极管和电阻、电容等组成多路频率信号发生电路，其中一路包括：运算放大器U5A、功率三极管Q1和R16、R18、R19、R27、R28、R31、C13组成；R16连接C11组成滤波电路，连接C13、R18隔交流信号后连接运算放大器U5A；运算放大器U5A连接R27、R28构成偏置电路；运算放大器U5A输出连接R19、功率三极管Q1、R31组成驱动电路。

3.根据权利要求1所述的数字化车辆仪表模拟装置，其特征在于，可编程电压输出模块(5)，由运算放大器、数字电位器和电阻等组成多路可编程电压输出电路，其中一路包括：运算放大器U43A、数字电位器W3和R20组成；数字电位器W3输入连接CPU控制模块(1)，接收CPU控制模块(1)的参数，调整数字电位器的阻值，经R20连接运算放大器U43A输出可调电压信号。