《汽车电器与电子设备》课件(广科大玉洁)第六章汽车

第六章汽车仪表及信息显示系统第一节概述第一节概述仪表系统是驾驶员了解汽车工作状况的“眼睛”，对确保汽车行车安全、及时排除故障和避免发动机出现严重故障起着重要的作用，汽车仪表按其结构形式的不同，可分为独立式和组合式两种。独立式仪表是各种仪表都有各自的壳体，单独安装在仪表板上；组合式仪表则是将各仪表封装在一个壳体内。由于组合式仪表具有结构紧凑、美观、便于观察等特点，因而已被现代汽车广泛采用。第一节概述组合仪表结构图第一节概述组合仪表结构图组合仪表总成主要有电路板、仪表面罩、壳体组成。主体部分是电路板。电路板上安装有指示灯、控制器、步进电机。它的核心部件是微控制器mcu和步进电机组合仪表总成主要有电路板、仪表面罩、壳体组成。主体部分是电路板。电路板上安装有指示灯、控制器、步进电机。它的核心部件是微控制器mcu和步进电机第一节概述信息量增加行驶路线信息诊断信息旅行信息发动机性能第一节概述实现方式优点缺点第一阶段：机械式组合仪表各信号进入到仪表后，通过一些简单的转换电路由十字线圈直接驱动指针转动；背景光照明和提示/报警指示灯一般均采用灯泡；里程显示采用字轮。成本低；如照明或提示/报警指示灯损坏易更换，无需更换整块组合仪表。由于采用了十字线圈作为指针驱动故重量重；十字线圈精确度较低；灯泡的寿命较短；字轮存在卡滞的风险；信号未经处理，指针较易因信号波动而发摆；信号通讯方式均是通过线束，故整车布线较复杂。2、发展情况第一节概述实现方式优点缺点第二阶段：电磁式组合仪表各个表头依然是采用十字线圈驱动；背景光照明和提示/报警指示灯一般均采用灯泡；里程显示采用字轮。但与第一阶段不同的是仪表内部增加了单片机，信号在进入仪表后，先经过单片机处理再输出给十字线圈驱动指针转动。成本低；如照明或提示/报警指示灯损坏易更换，无需更换整块组合仪表；与第一阶段比较，由于信号经过了单片机处理故信号较稳定，大大降低信号波动造成指针发摆的机率。由于采用了十字线圈作为指针驱动故重量重；十字线圈精确度较低；灯泡的寿命较短；字轮存在卡滞的风险；信号通讯方式均是通过线束，故整车布线较复杂。第一节概述实现方式优点缺点第四阶段：采用CAN总线的电子式组合仪表（目前各大主机厂研究的主要方向）与第三阶段主要区别在于信号均通过CAN总线进行通讯。除具备第三阶段的优点外，由于采用了CAN通讯，故大大减少了线束，在这方面降低了成本。整车根据功能、系统划成了几个节点，使整车系统简单化、明朗化。与前三个阶段比较，此种组合仪表是成本最高的。第一节概述实现方式优点缺点第三阶段：电子式组合仪表（目前应用最广泛的仪表）各个表头均采用步进电机驱动；背景光照明和提示/报警指示灯一般均采用发光二极管；里程显示采用液晶显示屏（LCD，逐点或段码显示）；各信号进入仪表后，由单片机处理后驱动步进电机转动从而带动指针转动。LCD中还可以显示平均油耗、油箱余油量可行驶里程数、挡位，做成一个较简单的行车电脑。步进电机精度高、寿命长；发光二极管寿命长，且能让照明亮度、颜色更均匀；里程采用LCD显示避免了字轮卡滞问题；有利于汽车轻量化工程。与前两个阶段比较，成本相对较高；发光二极管如损坏只能更换整块组合仪表；信号通讯方式依然是通过线束，故整车布线较复杂。第一节概述第二节汽车电子仪表常用的显示装置第二节汽车电子仪表常用的显示装置一、汽车电子仪表的显示方式1指针指示方式传统机械指针和模拟指针2数字显示方式将模拟信号经AD转换并微机处理后，以数字的形式显示。优缺点：P1253声光、图形辅助显示方式P125二、汽车常用的电子显示器件的种类和要求分类发光型：真空荧光管（VFD）、发光二极管（LED）、阴极射线管（CRT）、等离子显示器件（PDP）、电致发光显示器件（ECD）非发光型：液晶显示器件（LCD）、电致变色发光显示器件（ECD）性能对照表：P126表6-1汽车用电子显示器件的要求：P126表6-2第二节汽车电子仪表常用的显示装置1.真空荧光管(VFD)2.发光二极管(LED)3.液晶显示器件(LCD)4.阴极射线管(CRT)真空荧光显示器（VFD）VFD是应用最广泛的数字式电子显示器之一，最初应用于汽车时钟，后来应用到其他方面，包括音频系统、空调系统、加热系统、信息中心以及平视显示系统。VFD的经典应用实例是在1985年克莱斯勒男爵轿车的电子仪表盘上第二节汽车电子仪表常用的显示装置VFD发光机制①VFD主要有阴极、电热板、阳极等组成。当一个正极电压作用于电极板阳极时，钨丝阴极的热发射的电子加速。②涂有荧光粉的阳极与发射的电子撞击时会发出蓝绿光以及其他颜色。③通过光学滤波器，便可在同一显示器上显示。第二节汽车电子仪表常用的显示装置液晶显示器（LCD）液晶显示器由有机化合物分子组成，当偏振光以90°穿过材料时，有机化合物分子方向会发生旋转。当电场作用于液晶时，分子方向会改变，发生偏光能力，这种变化在反射光或发射光时是明显的，可用来形成预设图像或文字。第二节汽车电子仪表常用的显示装置液晶显示器（LCD）第二节汽车电子仪表常用的显示装置阴极射线管显示器（CRT）成功应用于电视接收器、仪表、雷达和医疗器械，但是在汽车领域还没有得到成功运用。缺点：原因是需要在汽车仪表盘后面有一个安装CRT的空间。在阳光下可能会图像暗淡，同步显示能力下降；另外，暴露在X射线下存在安全隐患。第二节汽车电子仪表常用的显示装置CRT的工作原理：CRT（阴极射线管）显示器的核心部件是CRT显像管，其工作原理和我们家中电视机的显像管基本一样，我们可以把它看作是一个图像更加精细的电视机。经典的CRT显像管使用电子枪发射高速电子，经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的偏转角度，最后高速电子击打屏幕上的磷光物质使其发光，通过电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形成明暗不同的光点形成各种图案和文字。这种技术最早是1897年由德国人布朗发明。第二节汽车电子仪表常用的显示装置CRT是一种使用阴极射线管的显示器，主要有五部分组成：电子枪，偏转线圈，荫罩，荧光粉层及玻璃外壳。它曾是应用最广泛的显示器之一，CRT纯平显示器具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等LCD显示器难以超越的优点，而且现在的CRT显示器价格要比LCD显示器便宜不少。第二节汽车电子仪表常用的显示装置第三节汽车电子仪表举例优点精确、刷新速度快、一表多用、能自检。一、常用汽车电子仪表1转速表（a）见P135图6-18①组成：输入信号调节器、脉冲计数器、两个显示驱动器、两个电子显示装置、主时钟、电源稳压器。②显示两位数的发动机转速。输入信号为断电器触点断开时产生的脉冲信号。第三节汽车电子仪表举例图6-19发动机转速表第三节汽车电子仪表举例图6-22车速表系统构成2.车速表第三节汽车电子仪表举例图6-21车速表传感器结构1—光电晶体管2—光盘解码轮3—光传感线4—光传感器5—光传感线连接器第三节汽车电子仪表举例4.电压显示器电压范围10.5-15V图6-26LM3914汽车电压显示电路第三节汽车电子仪表举例5.冷却液温度表、机油压力表图6-30杆图式电子仪表1—机油压力2—蓄电池电压3—发动机转速、车速和里程4—冷却液温度5—燃油量第三节汽车电子仪表举例图6-33电子燃油表电路6.燃油表第三节汽车电子仪表举例工作原理LM324是四运放集成电路第三节汽车电子仪表举例油量满最小VV燃油表工作原理第三节汽车电子仪表举例油量V燃油表工作原理第三节汽车电子仪表举例图6-37ED-02型电子组合仪表1—冷却液温度表2—燃油表3—制动故障报警灯4—油压报警灯5—左转向指示灯6—充电指示灯7—冷却液温度过高报警灯8—缺燃油报警灯9—车速表10—蓄电池继电器开关11—电压表12~15—车门状态指示灯16—右转向指示灯17—倒车指示灯18—雾灯指示灯19—手制动指示灯20、21—前照灯远光、近光指示灯二、汽车电子组合仪表第三节汽车电子仪表举例图6-40燃油数据中心三、综合信息系统第三节汽车电子仪表举例图6-43综合信息系统配置第三节汽车电子仪表举例