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3.2硬件系統的作用 汽車儀表檢測系統的硬件系統主要包括工控機、PXI板卡、信號接線盒、數據通信轉換板卡、CAN卡、可編程網絡電阻、供電電源以及被檢測儀表等主要部分。在此硬件平臺基礎上，通過頻率脈沖信號發生板卡產生不同頻率的各種汽車儀表所需要的脈沖信號，給車速表和里程表，因為這兩個表的指針偏轉或顯示數字變化的大小是根據不同幅值不同頻率的脈沖信號變化而變化的，在根據相應的頻率對應著相應的車速和里程，當我們測試時就可以按照標準的頻率對應著車速和里程來判斷儀表的準確度如何。 整個測試系統硬件功能框圖如圖3-13所示。 在硬件系統中我們利用LabVIEW產生一待測儀表可以接受的在量程范圍內的信號給待測儀表，同時我們用同一信號給我們LabVIEW中的虛擬儀表，看它們的差異，如果在國家標準的誤差范圍內我們就認為待測的儀表是合格產品，如果大于國家標準誤差范圍的就是合格產品。 要測各種儀表我們就要了解各個儀表的在工作中產生的是數字信號還是模擬信號，由以上研究我們知道燃油表、水溫表、機油壓力表等都是電阻傳感器，由此可見它們產生的一定是模擬信號，從它們的工作中都有模擬信號在生產過程中模擬信號都對應著表上的刻度，我們就把這個模擬信號轉換成我們工控機和LabVIEW能接受的信號，在檢測過程中我們就把整個過程反過來，我們用LabVIEW中虛擬信號發生器給我們產生我們需要的信號經過板卡轉換和總線傳輸送給我們的待測儀表來驅動把被測儀表來檢測我們的儀表的準確度。其它的數字儀表也是同樣的檢測方法，它們不同的是數字信號工作的儀表在儀表的檢測過程中所用的轉換板卡不同罷了。 第四章軟件部分 4.1虛擬儀器(LabVIEW)簡介 4.1.1引子 最初只存在機器語言，計算機的世界里一片黑暗。可是不久，匯編語言問世了，給計算機的世界投下了一縷曙光。后來，Fortran的出現帶來了光明。 LabVIEW圖形化編程語言的出現終于把人們尤其是工程師和科學家們從繁雜的編程工作中解放出來，使他們能夠真正專心于自己所關注的事情。 1、虛擬儀器的概念： 虛擬儀器系統是由計算機、應用軟件和儀器硬件三大要素構成的。計算機與儀器硬件又稱為VI的通用儀器硬件平臺。軟件技術是虛擬儀器的核心技術。常用的儀器用開發軟件有LabVIEW、Labwindows/CVI、VEE等等，其中以LabVIEW應用最為廣泛。 2、什么是LabVIEW? LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbeneh)是一種用圖標代替文本行創建應用程序的圖形化編程語言。傳統文本編程語言根據語句和指令的先后順序決定程序執行順序，而LabVIEW則采用數據流編程方式，程序框圖中節點之間的數據流向決定了程序的執行順序。它用圖標表示函數，用連線表示數據流向。 LabVIEW程序被稱為VI(Virtual Instrumeni)，即虛擬儀器。 LabVIEW的核心概念就是“軟件即是儀器”，即虛擬儀器的概念。 LabVIEW還包含了大量的工具與函數用于數據采集、分析、顯示與存儲等。 如圖4一1 LabVIEW圖形化編程語言示意圖 3、LabVIEW可以做什么? LabVIEW在測試、測量和自動化等領域具有最大的優勢，因為LabVIEW提供了大量的工具與函數用于數據采集、分析、顯示和存儲。用戶可以在數分鐘內完成一套完整的從儀器連接、數據采集到分析、顯示和存儲的自動化測試測量系統。它被廣泛地應用于汽車、通信、航空、半導體、電子設計生產、過程控制和生物醫學等各個領域。LabVIEW不僅可以用來快速搭建小型自動化測試測量系統，還可以被用來開發大型的分布式數據采集與控制系統。在美國LawrenceLivermore國家實驗室，一個花費2000萬美金的極為復雜的飛秒激光切割系統就是基于LabVIEW開發的。在北京正負電子對撞機二期工程北京譜儀慢控制系統中，大約有30種物理量共7000多點的現場數據點需要實時采集控制和分析記錄等。 圖4一2數據采集與控制系統 4.1.2LabVIEW總述 虛擬儀器(Virtual Instrument)是由美國國家儀器公司(NationalInstrument，簡稱NI)于1986年首先成功研制出的。他是以計算機作為儀器統一的硬件平臺，充分利用計算機的運算、存儲、回放、調用。虛擬儀器最有代表性的圖形化編程軟件是美國NI公司推出的LabVIEW是一種圖標代替文本行創建應用程序的圖形化編程語言。 傳統文本編程語言根據語句和指令的先后順序決定程序的執行順序，而LabVIEW則采用數據流編程方式，程序框圖中節點之間的數據流向決定了程序的執行順序。LabVIEW程序被稱為vI(Virtualhistn衛nent)即虛擬儀器，這是因為它的很多界面控件與操作都模擬了現實世界中的儀器。LabVIEW提供了大量的工具箱和函數庫，并集成了很多儀器硬件庫。LabVIEW支持多種操作系統平臺，在任何一個平臺上開發的LabVIEW應用程序可直接移植到其它平臺上。 虛擬儀器的特點歸納起來有以下幾點： (l)用戶可以根據自己的需要定義和制造各種儀器。 (2)虛擬儀器強調“軟件就是儀器，，的新概念，軟件是虛擬儀器的核心。 (3)虛擬儀器采用模塊化的結構，各個功能模塊結合在一起構成了虛擬儀器系統。 (4)可充分發揮計算機的能力，有強大的數據處理功能，可以創造出功能更強的儀器。 (5)虛擬儀器具有圖形用戶界面，體現“所見即所得”的思想。傳統儀器的控制面板在虛擬儀器中被相應設置選項和結果輸出控制的軟面板所代替。 4.2系統軟件設計 本檢測系統軟件采用NI公司的LabVIEW平臺進行設計，汽車儀表檢測系統的軟件總體功能框圖如圖4一3所示 儀表測試系統軟件采用NI公司的LabVIEW平臺進行設計，本系統采用LabVIEW的圖形化程序語言，以一種很直觀的方法建立前面板人機界面和程序框圖。前面板是用戶可見的，類似傳統儀器的操作面板，利用工具模板從控制模板中添加輸入控制器和輸出指示器，控制器和指示器種類可選擇〔36j.程序框圖是支持虛擬儀器實現其功能的核心，對程序框圖的設計涉及節點、數據端口和連線的設計。連線代表數據走向，節點則是函數、VI子程序、結構或代碼接口。本測試系統考慮到儀表整體功能測試和模塊功能測試的需要，整個系統主要包括界面模塊和各個功能測試模塊，根據信號類型將儀表功能測試分為：車速表測試模塊、發動機轉速表測試模塊、燃油表測試模塊、水溫表測試模塊、開關量測試模塊、CAN通信測試模塊以及參數設置模塊等主要功能模塊。 主界面如圖4-4所示。 界面模塊 測試平臺左側是各種模塊功能測試的切換按鍵，可以切換到單個功能模塊的測試項目。右側主界面模擬汽車儀表板的顯示界面，如車速表、轉速表、水溫表、燃油表、里程指示以及各種報警和開關信號等信息顯示。在進行測試實驗中，工作人員通過主界面即可觀測到儀表測試的整體功能，點擊前面板轉換按鍵可自動進行功能測試。每個測試項都封裝成一個子VI，方便與主VI和Teststand調用，可在不同點火開關狀態下進行測試，在測試前和測試過程中可根據需要更改一些變量值，如發動機轉速、車速、儀表亮度等。儀表檢測系統測試流程圖如圖4-5所示。 汽車儀表測試系統的主界面功能控制框圖4-6所示 模塊測試設計：車速表的測試需要預先了解設定目標車型的特征參數，如車輛特征系數、車速傳感器的傳感系數等，然后通過數據通信卡(CAN總線信號)將特征參數下載到被測儀表，按照測試要求產生脈沖信號，信號的幅值、頻率可以通過手動進行調整，車速信號具備超速報警提示功能，根據設定的超速門限值，高于該門限值時，通過主界面前面板上的超速報警燈閃爍提示。測試過程也可以手動進行，測試結果存檔以備查詢。 車速表測試模塊的設計模式，主要分為開始、獲取參數、手動選擇、采集、檢查時間、輸出信號和停止等狀態。其中參數的獲取主要是獲取前面板上特征系數和傳感系數的參數值，通常，這兩個值在儀表參數標定的時候需要在線修改。檢查時間是指按照程序規定的時間輸出規定的信號，車速測試模塊窗口圖4-7. 發動機轉速表測試模塊類似于車速表測試模塊，區別在于它的特征參數不同，根據特定車型的情況，通過數據通信卡(CAN總線信號)將發動機轉速比下載到被測儀表，然后對其進行測試。 燃油表的測試需要預先設定目標車型的燃油測試范圍以及燃油門限報警值，通過數據通信卡(CAN總線信號)將參數值下載到被測儀表，然后按照測試要求開始測試跟據設定的燃油門限值，低于該門限值時，通過主界面前面板上的燃油報警燈閃爍提示。測試過程可以手動進行。燃油表的測試采用狀態機的設計模式，主要分為開始、獲取參數、手動、采集、檢查報警、輸出信號等狀態。水溫表的測試同燃油表，在此不做具體說明。 燃油表測試模塊的設計模式，主要分為開始、獲取參數、手動選擇、采集、檢查時間、輸出信號和停止等狀態。其中參數的獲取主要是獲取前面板上特征系數和傳感系數的參數值，通常，這兩個值在儀表參數標定的時候需要在線修改。檢查時間是指按照程序規定的時間輸出規定的信號，如圖4一8是燃油表測試模塊控制窗口。 CAN通信測試模塊所有的模塊測試之前首先需要對該模塊的參數進行初始化，如進行特征系數、傳感系數、發動機速比、超速門限、燃油門限、水溫門限以及測量范圍等參數的設置。數據通信采用CAN協議，鑒于成本方面考慮，我們在LabVIEW上對串口進行操作，然后通過數據轉換板卡輸出CAN信號，CAN信號直接與被測儀表進行數據通信，因此，需要定義一個簡單的CAN通信協議。測試系統作為CAN網絡上的一個節點，節點ID號可以根據需求自行設定，數據區域由命令字、數據長度、數據、校驗位組成。如圖4一9 CAN通信測試前面板。 測試結果分析：通過對現有車輛安裝的儀表進行測試，各項關鍵指標如速度傳感器和發動機轉速傳感器的測量誤差均滿足國標QC/T727-2004的要求。同時作為CAN節點，根據特定的CAN應用協議，能夠有效實現汽車儀表的參數設定及CAN網絡通信。 本系統采用虛擬儀器技術，通過工控機加NI的數字I/O、數據采集、CAN等板卡的硬件設計，結合LabV正W的圖形化軟件編程，構建了汽車數字儀表檢測系統.系統彌補了汽車儀表廠傳統測試方法的不足，增加了測試方便性，能及早的發現汽車儀表潛在的缺陷和不足，提高了測試效率，為最終整車集成提供了便利。 |
