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1、第四节汽车电子显示装置 传统的汽车仪表 如电流表 车速里程表 机油压力表 燃油表与水温表等 这些仪表基本上都采用电热式或电磁式结构原理 通过指针和刻度盘实现模拟显示 这些仪表虽然结构简单 但精度不高 可靠性差 体积大 质量大 而且显示的信息量少 目视性不好 易使驾驶员眼睛疲劳 难以满足人们对汽车舒适性和方便性的要求 随着汽车工业的发展 人们对汽车性能的要求越来越高 这样汽车行驶过程中各系统工作状态的信息需求量显著增加 即对汽车仪表功能的要求越来越高 为适应汽车安全 节能 舒适和低污染的要求 汽车电子控制装置必须能准确 迅速地处理各种复杂的信息 并以数字 文字或图形显示出来 而且信息还要精确 可
2、靠 这样现在高档汽车的组合仪表已采用电子显示装置 即采用了电子仪表 一 发光二极管 LED 发光二极管是电子显示装置中最简单的一种 体积小 结构简单 耐用 使用寿命长达5X104h以上 发光二极管的结构 PN结为特殊材料制成的 当PN结空穴从P区流向N区和电子从N区流向P区时 电于从导带跃迁到价带与空穴产生复合结外加正向电压 放出能量 从而发出一定波长的光 发光二极管的颜色有红 绿 黄 橙 可单独使用 也可用来组成数字或光条图 第四节汽车电子显示装置 第四节汽车电子显示装置 一 发光二极管 LED 1 发光二极管组成的光条显示器 第四节汽车电子显示装置 一 发光二极管 LED 2 发光二极管组
3、成的数码显示器 第四节汽车电子显示装置 一 发光二极管 LED 3 发光二极管组成的点阵显示器 4 发光二极管还常用做汽车仪表板上的报警指示灯 如燃油 制动液 风窗洗涤液等的液面过低 制动蹄片过薄 制动灯 尾灯 前照灯等的灯泡烧坏 这时报警指示灯就会亮 5 发光二极管的缺点 在环境暗的情况下 效果较好 在阳光直射下很难辨别 若要增大其亮度 则需要相当大的电流 功率消耗较大 故使用受到限制 第四节汽车电子显示装置 二 液晶显示器 LCD 液晶是一种有机化合物 由长形杆状分子构成 在一定的温度范围内 它具有普通液体的流动性 也具有晶体的某些特征 液晶的光学性质是随着分子排列方向的变化而变化 当在液
4、晶上加一个电场时 液晶杆状分子的长轴方向发生变化 因此液晶的光学性质也发生变化 液晶显示器是一种被动显示装置 具有显示面积大 耗能少 显示清晰 在阳光直射下不受影响等特点 应用十分广泛 液晶显示器需要外来光源 因为其自身不能发光 只能起到吸收 反射或透光的作用 外来光源可以是日光 也可以是人为光源 人为光源可以由灯光开关控制 也可以由点火开关的RUN挡或ACC挡控制 第四节汽车电子显示装置 二 液晶显示器 LCD 液晶显示器是一种新型的非发光型平板显示器 其构造 在前 后玻璃板2 3之间夹有一层液晶 外表面分别贴有前偏光镜1和后偏光镜4 在玻璃板的后面放有反射镜5 第四节汽车电子显示装置 二
5、液晶显示器 LCD 前面的偏光镜是垂直偏光镜 后面的偏光镜是水平偏光镜 液晶显示的数字或光条是透过垂直偏光镜观看的 液晶分子的排列方式将来自垂直偏光镜的光波旋转90 这样垂直方向的光波穿过液晶后变成水平方向的光波 水平方向的光波穿过水平偏光镜后到达反射镜 经反射镜反射后按原路反射回去 这时再透过垂直偏光镜看液晶时 液晶呈亮的状态 第四节汽车电子显示装置 当给液晶加上一个电场时 液晶分子将重新排列 液晶便不能使光波旋转了 来自垂直偏光镜的光波 通过液晶后 仍是垂直方向的光波 垂直光波无法穿过水平偏光镜到达反射镜 这时再透过垂直偏光镜看液晶时 液晶呈暗的状态 第四节汽车电子显示装置 通过以上分析可
6、知 当液晶不加电压时 光线可穿过液晶到达反射镜 再由反射镜反射回去 观察者可看到液晶呈亮的状态 当液晶加上电压时 液晶分子方向发生改变 并且将不能使光波旋转 来自垂直偏光镜的光波经过液晶后 将不能穿过水平偏光镜到达反射镜 观察者看到的液晶呈暗的状态 这样将液晶制成字符段 分别控制每个字符段的通电状态 即控制哪些字符段呈亮的状态 哪些字符段呈暗的状态 观察者便可在液晶上看到字段了 第四节汽车电子显示装置 加到液晶上的方波电压 是通过两块偏光镜与前 后玻璃板上的导电字符段轮廓线接触来实现的 前 后玻璃板上有显示字符段轮廓形状的金属镀膜 液晶显示器本身没有颜色 只能靠液晶显示器前面的滤色膜决定 第四
7、节汽车电子显示装置 三 真空荧光显示器 VFD 真空荧光显示器是一种主动显示系统 使用寿命长 色谱宽 易与控制电路连接 环境温度适应性强 可改变其显示亮度 能显示数字 单词和柱状图表等 真空荧光显示器实际上是一种低压真空管 它由玻璃 金属等材料构成 第四节汽车电子显示装置 三 真空荧光显示器 VFD 汽车用的数字式车速表的真空荧光显示器 真空荧光显示器由灯丝 栅格 阳极和玻璃罩构成 其中灯丝为阴极 与电源负极相接 阳极为涂有磷光物质的屏幕 与电源正极相接 采用的是20字符段图形 也有采用7或14字符段图形 每个字符段由电子开关单独控制通电状态 在灯丝与阳极之间有栅格 整个装置密封在被抽真空的玻
8、璃罩内 真空荧光显示器的工作原理 当阴极有电流通过时 灯丝便产生热量 释放电子 由于栅格的电位比阴极的电位高 电子被栅格吸引 而阳极的电压更高 这样一些电子穿过栅格 均匀地打在阳极的字符段上 凡是由电子开关通电的字符段 受电子轰击后发亮 否则 发暗 这样通过控制字符段的通电状态 便可在真空荧光显示器上形成不同的数字 第四节汽车电子显示装置 真空荧光显示器的工作原理 真空荧光显示器十分明亮 大多数制造厂都作了这样的处理 每当接通灯光开关时 将真空荧光显示器的亮度降至75 为了白天有足够的亮度 灯光开关的变阻器可使真空荧光显示器的亮度增强 由于真空荧光显示器是一种真空管 这样为保持一定的强度 必须
9、采用一定厚度的玻璃外壳 故体积和质量较大 第四节汽车电子显示装置 四 阴极射线管显示器阴极射线管 CRT 显示器亦称显像管或电子束管 其结构原理与电视显像管 微机显示系统相同 它有一个发射电子的阴极和一个吸收电子的阳极 电子轰击到屏幕上哪个点 哪个点便发亮 偏转板控制电子束的方向 阴极射线管显示器首次在汽车上应用 是在1986年的别克汽车上 阴极射线管显示器屏幕是触摸式的 通过触摸屏幕上的按钮 菜单 便能变更显示的内容 第四节汽车电子显示装置 为适应汽车安全 节能 舒适和低污染等性能的要求 汽车电子控制装置必须能准确 迅速地处理各种复杂的信息 并以数字 文字或图形的形式显示出来 向驾驶员发出汽
10、车各种工作状态的信号和故障报警信号 而且信息还要精确 可靠 这样现代汽车广泛采用电子仪表 即采用计算机控制数字显示的电子仪表 电子仪表板以数字或光条图形式 配以国际标准 1SO 符号 用来监测汽车或发动机各系统的工作情况 图示为美国Chrysler 克莱斯勒 汽车公司采用的电子仪表 第五节汽车电子仪表 一 电子仪表的计算机控制系统组成电子仪表的计算机控制系统由A D转换器 多路传输 中央处理器 CPU 只读存储器 ROM 和随机存取存储器 RAM 以及输出接口等组成 它与各种信号传感器相连 利用来自不同传感器的模拟信号或数字信号通过接口电路 中央处理器 输出驱动电路 最后控制电子仪表的显示器
11、对于控制电子仪表的计算机 有的车型采用车身计算机来控制电子仪表 而有些车型采用单独的计算机来控制电子仪表 第五节汽车电子仪表 1 多路传输对于控制电子仪表的中央处理器来说 每一时刻 同时接收来自传感器的大量信号 而同时又要向电子仪表的显示器传送各种显示信号 如果整个计算机控制系统对每一个信号在同一时刻同时处理并且同时传送给显示器且显示器同时显示所有的信息 那么计算机控制系统的电路将是非常复杂的 例如 车速显示需要三位数 每位数由七笔划显示 一般情况下 每位数七笔划的线路连接需要一个正极接线和七根输出线 这样用于显示三位数的车速显示器的接线就需要三个正极接线和21根输出线 那么整个电子仪表的计算
12、机控制系统的电路复杂程度可想而知 第五节汽车电子仪表 1 多路传输为降低成本 节省空间 电子仪表板采用多路传输技术 如车速显示器的三位数字共用七根输出线 当显示器工作时 电流在三个数字之间快速扫描 每一瞬间只有一个数字发亮 但每个笔划每秒都要开关数干次 因此驾驶员看到的还是连续发亮的数字或图像 第五节汽车电子仪表 2 多路信号转换开关为了简化电路 降低成本 节省空间 电子仪表的计算机控制系统中 采用了多路传输技术 但是当汽车发动机起动后 发动机转速 冷却液温度 燃油液位等多种信号同时传输给计算机处理 这样中央处理器就要按一定的次序处理不同项目的信号 同时 中央处理器还要将处理后的大量信号 按一
13、定的次序传送给相应的显示器 也就是说 在电子仪表的计算机控制系统中 在同一时刻 在所有输入的大量信号中 计算机系统只能处理一个信号 在所有需要输出的大量信号中 计算机系统只能输出一个信号到相应的显示器中 第五节汽车电子仪表 1 多路开关选择器MUX把输送给计算机系统的大量信号分开 有序地选择信号源 输送给计算机系统 2 多路开关分配器DEMux把计算机系统处理后的所有信号分开 有序地把信号输送给相应的显示器 多路信号转换开关的基本原理为 根据各项信息的快慢 如冷却液温度信号变化慢 而发动机转速信号变化快 计算出不同信号源开关接通时刻 即确定对某一信号源在一段时间内选送信息的次数 再根据项目数据
14、的多少 编出相应的控制电路 以实现上述控制功能 第五节汽车电子仪表 二 电子仪表板的组成一般情况下 电子仪表板有三组由计算机控制的独立液晶显示器 分别用来显示车速 油耗及发动机转速等信息 仪表板中央有一个驾驶员信息中心 用来显示燃油存量 机油压力 冷却液温度 累计行驶里程及平均油耗等信息 同时驾驶员信息中心还有一套报警灯系统 用来指示机油压力 冷却液温度 冷却液液面高度 蓄电池充电电压 制动蹄片磨损 灯泡故障及车门未关等异常情况 第五节汽车电子仪表 第五节汽车电子仪表 二 电子仪表板的组成电子仪表板的显示系统一般有三种显示方式 数字显示 包括曲线图显示 模拟显示和指示灯亮灭显示 车速表和发动机
15、转速表常用数字显示和曲线图显示 燃油表可用数字显示 也可用模拟显示 为更准确地显示信息 计算机系统对数字显示信号每秒钟修正二次 对曲线图显示信号 每秒钟修正16次 对驾驶员信息中心显示的各种信号 每秒钟修正一次 电子仪表板的亮度调整通常有两种方式 一种是由电子仪表中的光电池进行自动调整 另一种是象普通仪表照明一样 用灯光开关电路中的变阻器进行调整 第五节汽车电子仪表 二 电子仪表板的组成大多数电子仪表板都有自诊功能 进行自诊时 按下仪表板上的选择钮 当点火开关转到ACC挡或RUU挡时 仪表板便开始一次自检 检验时通常是整个仪表板发亮 与此同时 各显示器的每段字符段都发亮 在自检过程中 电子仪表
16、板上用来监测各系统的ISO符号 一般都闪烁 检验完成时 所有仪表都显示当时的读数 若发现故障 便显示一个提醒驾驶员的代码 三 电子仪表的浯音报警系统有些电子仪表 装有语音合成器 就其监控的情况向驾驶员报警 语音报警系统是对电子仪表上的报警灯系统的补充 用来引起驾驶员的注意 语音合成器是通过计算机技术和声响装置的扬声器实现的 事先将所需的单词或词组的语音转换成电信号存储在计算机的芯片中 当监测系统发出警告时 计算机产生所需要的语言电信号 再由声响装置的扬声器把电信号转换成声音 语音报警系统 根据监控系统的多少 其复杂程度各异 第五节汽车电子仪表 三 电子仪表的浯音报警系统语音报警系统由一块字母数字读出板 一帧用汽车图形表示的情况 位置指示器和一块电子语音报警模块 美国Chrysler汽车公司生产的一种带有语音报警系统的电子仪表 其语音报警系统有24种监控功能 第五节汽车电子仪表 三 电子仪表的浯音报警系统1 字母数字读出板提供要显示的报警信息 读出板上显示一条警告驾驶员的文字信息 信息一直显示到报警情况纠正了才消失 第五节汽车电子仪表 三 电子仪表的浯音报警系统2 汽车图形表示的情况 位
