件。其出现的时间大致在世纪年代。随着集成电路技术突飞猛进的发展，这种仪表现在均采用汽车仪表专用集成电路，是国内汽车仪表目前主流产品，目前国内大多数汽车还是采用这种结构的仪表。经过多年的发展，其结构形式经历了动圈式机心和动磁式机心阶段，围绕着提高指示精度和指针平稳性，动磁式代替了动圈式。步进电机式全数字汽车仪表第代。全数字式汽车仪表在国外从年代末就己经开始研究，在国内直到最近才开始对其重视。从其应用技术手段上看，还是电子技术范畴，也属于电子式仪表，但是信号传输方式已经从模拟信号变成数字信号，并朝着数字化智能化网络化虚拟化方向发展。与传统的模拟仪表相比较具有使用寿命长精度高可靠性好抗干扰性强等特点。汽车仪表的现状汽车仪表正在经历由第代向第代转型时期。严格地说，第代全数字式汽车仪表从其应用的技术手段上看，还是电子技术范畴，也属于电子式仪表，但信号处理方式已从模拟变成数字。仅凭信号处理方式的改变还不足以将全数字式汽车仪表划分成个新阶段，其最显著的特征是工作原理与第代汽车仪表完全不同。汽车仪表电子化的时代在世纪年代到来，随着半导体技术及显示设备技术不断进步和成本的下降，汽车电子显示仪表问世。但是这种电子式仪表只是数字显示形式的汽车仪表，虽然该种仪表的工作方式是全数字式，并且技术水平和仪表的性能也远远超过了第代汽车仪表，但其致命的缺点是只能显示组孤立的数字，没有动感，在被测物理量如车速发动机转速发生变化时，只有数字翻动，而没有指示上升下降的直观感，再加上读数时间比较长，容易分散驾驶员的注意力等，并没有大量的在各类汽车中普及使用。本文所研制的步进电机式汽车仪表由完成各种被测物理量的采集，经过换算后直接控制步进电动机，再由步进电动机驱动指针，在刻度盘上指示被测物理量，同时辅以被测物理量数字显示。其主要优势体现在如下几个方面指示精度高。城市公交车组合仪表采用步进电机作为指针驱动设备，有良好的线性度，可在准确的指示车速传感器采样的车速值。分度均匀，重复性好。步进电机式汽车仪表完全可以实现在整个指示范围内分度均匀致。城市公交车组合仪表采用步进电机驱动仪表指针，步进电机是种数字器件，其转动的角度与控制器发出的脉冲数成正比，有良好的线性度，因此可以均匀分度仪表盘。适用范围广，可满足多种不同车型的需要。城市公交车组合仪表机芯是种基本上能满足所有车型的通用机芯，只要在软件中针对不同车型做适当的修改，便能满足其要求，能最大限度地缩短产品开发的时间和费用，避免可能出现的技术风险。连接入整车网络，显示信息更为丰富。城市公交车组合仪表配备了控制器和收发器，根据仪表软件设置，可接收到汽车上其它的电子设备的信息，作为车辆信息显示和故障指示的综合平台。步进电动机式汽车仪表在欧美日本等汽车工业发达国家应用已相当普及，其仪表的发展向全液晶显示式的仪表发展，乘用车的仪表板也向着多媒体综合娱乐中心的方向发展。目前，国内部分中高档轿车，如汽红旗世纪星，上汽帕萨特赛欧奇瑞，长安世纪星等均配套使用步进电动机式汽车仪表。其它型号的轿车急需配套该类型的仪表，如捷达富康等。供应国内轿车步进电动机式汽车仪表主要是德国公司和美国德科公司。我们有充足的理由相信，步进电动式汽车仪表将是未来段时间内汽车仪表的主导产品，具有不可估量的发展前景。课题的研究背景和意义至今汽车走过了多年的发展历程，作为现代汽车关键零部件之，现代汽车仪表将广泛采用电子与计算机技术，使之成为现代汽车的信息和控制中心。它主要集中反映汽车行驶速度里程累计电系状况制动发动机转速压力冷却液温度与存量然油量指示灯状态，以及车辆行驶过程外部环境条件位置行驶路线和导航信息，是个集感觉识别情况分析信息库自适应和自控制六大功能与体的显示汽车行驶时各种参数保证安全驾驶的智能化辅助系统。由于现代汽车仪表所要显示的内容和信息种类越来越多，精度越来越高，传统电气式仪表难以满足更高层次要求，因而汽车仪表的电子化和数字化将成为必然趋势。年代，国外制造商为了克服电气式仪表的原理误差和工艺误差，纷纷推广采用电子式仪表，首先将传感器的模拟信号数字化，如将驱动车速里程表的软轴或电机变换成霍尔传感器，将机械传动或电量转动变成数字电信号传输。其次是将磁感应指示模块变成数字显示形式，里程累计由蜗杆传动变成由步迸电机驱动或直接数字化显示。随着信息技术的高度发展，汽车仪表已从单个仪表电子化迈向集成化和系统化。步进电机数字汽车仪表比较传统的模拟仪表有着无可比拟的优势。步进电机数字汽车仪表采用总线技术完成汽车仪表与汽车各电子设备之间的活的标识符验收模式。可以配置成个位过滤码个位过滤码和个位过滤码具有隔离和中断所有发送和接收器状态的能力可编程时钟源，可以选择总线时钟或者晶振时钟内置时钟模块，用于设置接收和发送时间戳具有睡眠掉电和使能中低功耗模式可以全局初始化和配置寄存器。由模块的特点，报文的接收采用中断方式进行接收，并在中断服务中根据报文标识符的不同对报文的信息进行提取。报文发送作为子程序供主程序调用。接收和发送的程序流程如图所示。图发送流程图图接收流程采样模块仪表系统的采样模块主要对传感器采集的车速水温油量等信号进行采样处理这些信号中有脉冲量如车速信号，有模拟量如水温等信号。车速是以脉冲量信号表示的，对脉冲量的处理就是要计算脉冲的频率，定频率的脉冲对应着个车速水温等模拟量则是要通过模数转换，将模拟量转换为单片机可以处理的数字量。车速信息和水温等信息通过采样转换成了单片机可以处理的数字量，这只是获得的采样信息，其最终是要将真实的信息反映到车速表水温表等步进电机指针仪表中。因此要对采集到的信息进行物理量的回归，将采样值和实际代表的物理量值进行对应，同时还需要将物理量值和步进电机的步距值进行对应，这样才能将采集到的信息反映在仪表中，也可将所得到的真实物理量值通过总线将信息提供给其它的车载电子装置。脉冲信号的采集直接计数的方法，就是在选定的个闸门时间内，对被测量的信号脉冲进行计数，然后根据计数值和闸门时间求得所测信号的频率。脉冲信号采样流程如图所示。图脉冲量采样流程模拟量采样通过的转换模块完成。这里采样序列的值取。模拟量采样流程如图所示。图模拟量采样流程系统调试本课题为基于总线的城市公交车组合仪表研制，组合仪表的主要组成为车速里程表水温表油量表蓄电池电压表机油压力表两个气压表和个液晶显示模块指示灯面板按键等。各个步进电机指针表用于指示当前的车速水温油压等信息，实现传统指针式仪表的指示效果，符合驾驶员的驾驶习惯。整个组合仪表各个模块的硬件设计和软件的设计基本实现了公交车仪表所要求的各个主要功能。城市公交车组合仪表的调试主要分为两个调试内容组合仪表中指针式仪表刻度盘标定的调试。组合仪表采用总线传输数据的调试。仪表刻度盘的标定组合仪表系统刻度盘的标定调试工具为基于平台设计的上位机软件通过串行通讯接口和组合仪表的进行数据交换和上位机控制，完成组合仪表刻度盘的标定工作。上位机软件的界面如图所示。上位机界面的总体布置结构和组合仪表的各个步进电机指针仪表的布局结构相同，对应位置的虚拟仪表表示组合仪表中对应的步进电机指针仪表上位机软件中同样设计了各种按键选择，例如液晶背光按键仪表背光按键里程表背光按键等和组合仪表中的按键对应针对步进电机指针设计了多种指示信息选择的按键，如显示当前仪表工作状态的按键指示采样的模拟量按键以及步进电机指针步距值对应在组合仪表中位置的标距按键。图上位机调试软件界面在组合仪表系统的调试工作主要是对脉冲量和模拟量的采样值与步进电机指针的对应关系的调试。采样值和步进电机指针的转动的步距数之间以采样值对应的实际物理量值作为中间的转换量，以实际物理量值与采样值和步距数进行对应进行仪表盘刻度的标定。通过由采样值到实际物理量值之间的对应和实际物理量和步进电机步距数之间的对应，使采样值与步进电机的步距数对应起来，而步进电机的指针则指向其步距数所代表的当前物理量值，由此完成步进电机指针的指示标定。组合仪表总线调试本课题为基于总线的城市公交车组合仪表的研制，其中总线是该仪表的重要组成部分，是组合仪表和城市公交车上的其它控制单元的数据通讯的主要方式。本文在总线调试使用方面采用了城市公交车整车控制器为调试工具。组合仪表获得由调试系统所发送的报文并将报文解析后通过组合仪表的指针式仪表盘和液晶显示模块将车辆的信息反映出来。图总线调试上位机应用软件界面在系统工作状态下，使用上位机软件通过页面可控制硬件在环仿真系统产生相应的开关量模拟量脉冲量信号。拖动上位机软件中虚拟仪表的指针改变对应的物理量的值，上位机通过串行通讯向硬件在环仿真系统发送这些车辆信息，使硬件在环仿真系统产生该种信号。整车控制器通过采样获得这些信息，这些信号经过整车控制器分析处理后将信息通过总线传输到组合仪表。使用上位机软件页面通过串行通讯向硬件在环仿真系统发送出发动机模块电动机模块蓄电池模块和模块的工作状态信息指令，通过硬件在环仿真系统的控制器处理将这些信息转换为报文格式，通过总线将这些模块的信息传输到整车控制器和组合仪表。总线调试中信号的传输过程如图所示。图总线调试中信号传输过程总线调试结果总线功能的试验中通过拖动上位机软件中的虚拟仪表指针使上位机向硬件在环仿真系统发送数据，通过硬件在环仿真系统产生各种信号。车速发电机电压电池电流等信号由硬件在环仿真系统产生，通过整车控制器采样并进行数据处理后以报文形式发出，经过总线将整车的信息反映在组合仪表中。图和为在硬件在环仿真系统和整车控制器工作状态下与组合仪表连接时上位机软件中的两个页面和页面向硬件在环仿真系统所发送的数据。表为各个虚拟仪表在拖动到位置时所发送的主要数据。上位机软件发送的数据通过硬件在环仿真系统和整车控制器将这些数据发送到总线，组合仪表接收到并显示的信息如图所示。表上位机软件所发送的数据车速加速踏板蓄电池温度发动机转速蓄电池机油压力电机转速电流增压压力挡位挡电压冷却液温度图上位机页面发送的信息图上位机页面发送的信息图车速表表组合仪表所显示的信息车速加速踏板蓄电池温度发动机转速蓄电池机油压力电机转速电流增压压力挡位挡电压冷却液温度表将图中组合仪表所显示的主要数据进行了提取以