《汽车车身电子与控制技术 教学课件 ppt 作者 陈无畏 第七章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车车身电子与控制技术 教学课件 ppt 作者 陈无畏 第七章（93页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章 信息与通信系统,第一节 汽车电子仪表 第二节 汽车导航系统 第三节 汽车电话系统,第一节,汽车电子仪表,概述,电子仪表一般由传感器、控制单元（ECU)和显示装置组成,传感器,控制器 （ECU) 或集成电路,显示装置,一、 显示器件,目前在汽车上最常用的电子显示器件可分为两大类：,发光型,非发光型,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 ELD,发光型 显示器件,非发光型 显示器件,电致变色显示器件 ECD,液晶显示器件 LCD,如上所述都可以作为汽车电子显示器件使用。 应用广泛的是发光二极管和液晶两种。 既可做成数字式的，也
2、可做成图形或指针式的。,1、发光二极管（LED）,发光二极管是一种把电能转换成光能的固态发光器件，实际上也是一种晶体管,它是应用最广泛的低压显示器件。其结构如左图所示。,1、发光二极管（LED）,发光二极管一般都是用半导体材料，当在正、负极引线间加上适当正向电压后，二极管导通，半导体晶片便发光，通过透明或半透明的塑料外壳显示出来。,1、发光二极管（LED）,发光的强度与通过管芯的电流成正比。外壳起透镜作用，可利用它来改变发光型式和发光颜色以适应不同的用途。当反向电压加到二极管上，二极管截止，管芯无电流通过，不再发光。,1、发光二极管（LED）,发光二极管可通过透明的塑料壳发出红、绿、黄、橙等不
3、同颜色的光，以便需要时使用。 汽车电子仪表中常用发光二极管作为汽车仪表板上的指示灯，数字符号段或不太复杂的图符显示。,发光二极管组成 的光条显示器,发光二极管组成 的数码显示板,发光二极管组成的点阵显示板,发光二极管的优点,发光二极管响应速度较快、工作稳定、可靠性高、体积小、重量轻、耐振动、寿命长,2、液晶显示器件（LCD）,在两层做有镶嵌电极或交叉电极的玻璃板之间夹一层液晶材料，当板上各点加有不同电场时，各相应点上的液晶材料即随外加电场的大小而改变晶体特殊分子结构，从而改变这些特殊分子光学特性。利用这一原理制成的显示器件叫液晶显示器件。,液晶显示,由于液晶显示器件为非发光型显示器件，所以只有
4、在光亮的环境中才能观察液晶显示器的内容，由于在较暗的环境中难于观察液晶显示器的内容，因此在汽车上所用的液晶显示器通常采用白炽灯作为背景照明光源。,液晶显示的优点,液晶显示的优点很多，如：工作电压低（3V左右），功耗非常小；显示面积大、示值清晰，通过滤光镜可显示不同颜色；电极图形设计灵活，设计成任意显示图形的工艺都很简单。因此在汽车上得到广泛应用。,液晶显示的缺点,缺点是液晶为非发光型物质，白天靠日光显示，夜间必须使用照明光源。低温条件下灵敏度较低，有时甚至不能正常工作。,3、真空荧光管（VFD）,真空荧光管实际上是一种低压真空管，它是最常用的数字显示器，如下图所示，,4、阴极射线管（CRT）,
5、阴极射线管也称显象管或电子束管，它是一种特殊的真空管。阴极射线管具有全彩色显示、图象显示的灵活性大、分辨率和对比度高等特点。且具有-50100的工作温度范围，有微秒级以下的响应速度，所以它是目前显示图象质量最高的一种显示器件。,阴极射线管,阴极射线管作为汽车电子仪表显示器件，体积太大。尽管扁平型的阴极射线管已经实用化，但仍嫌太长、太重，不便安装。另外，阴极射线管还要采用10kv以上的高压，不仅安全性差，而且对其它电子电器有很大的无线电干扰。,二、显示方法,发光二极管、液晶显示器件与真空荧光显示器等均可以用以下数种显示方法提供给驾驶员。,1、字符段显示法,字符段显示法通常是真空荧光管、发光二极管
6、或液晶显示器采用的方法。它是一种利用七段、十四段或十六小线段进行数字或字符显示的方法。,用七段小线段可以组成数字09,用七段小线段显示 的数字09,用十四段小线段可以组成数字09，与字母oz,2、点阵显示法,点阵是一组成行和成列排列的元件，有7行5列、9行7列等。点阵元素可为独立发光的二极管或液晶显示，或是真空荧光管显示的独立荧屏。,2、点阵显示法,电子电路供电照明各点阵元素，数字09和字母AZ可由各种元素组合而成，如图8-14所示为发光二极管组成的57点阵显示板。,发光二极管组成的57点阵显示板,如图8-15所示为57 矩阵代表的一些数字与字母。,3、特殊符号显示法,真空荧光管与液晶显示器还
7、可取代数字与字母，显示特殊符号。如图8-16所示为电子仪表显示板显示的ISO (国际标准化组织)符号。,电子仪表显示板显示油量和水温的特殊符号。,4、图形显示法,用杆图进行油量等显示的方法，如图8-25所示。,四 数字仪表举例,1、分装式 燃油表 电子燃油表可以随时测量并显示汽车油箱内的燃油情况，一般采用柱状或其它图形方式来提醒驾驶员油箱内可用的剩余燃油量。如下图所示 。,燃 油 表,燃 油 表,图727,图8-28所示为微机控制的燃油表系统构成。,2、单片机控制的仪表 组合式数字仪表,图8-29所示为单片机控制的汽车智能组合仪表基本组成，它由汽车工况采集、单片机控制及信号处理、显示器等系统组
8、成。,图829,3、综合信息系统,把各种仪表、报警装置以及舒适性控制器组合到一起而形成综合信息系统。 这种信息系统可以是简单的组合，如单纯计算燃油经济性、存油能行驶的距离和剩余油量的计算器。也可以是对各种信息进行分析计算、加工处理，具有更多功能的一体式信息系统。,燃油数据中心,图8-30所示为燃油数据中心，它可给驾驶员提供油箱内燃油剩余量的信息。,燃油数据中心,综合信息系统,图8-31所示为综合信息系统能够监控的汽车多种信息。,第二节 汽车导航系统,一、汽车导航系统概述 二、汽车内部信息导航系统 三、无线电导航系统,一、汽车导航系统概述,(一)汽车导航系统及其功能 (二)汽车导航系统的组成,(
9、一)汽车导航系统及其功能,众所周知，对飞机和轮船来说，由于周围无参照物，故需具备确定本身位置的手段和设备导航系统。当汽车在生疏地带行驶，特别是在难以看清道路标志和周围景色的夜间行车时易迷失方向；就是白天在交通比较拥挤的城市中驾车时，在知道目的地及行车路线等情况下，也需要根据市内各地区、各街道的汽车堵塞情况进行及时的引导，才能顺利地到达目的地。汽车导航系统是一种极为先进的装置，能够探测汽车在行驶途中的位置，协助驾驶者在陌生的道路环境中，通过电子地图与话音指南，准确地掌握前往目的地的路线。导航系统之所以能够探测到汽车的现在位置，有赖于全球定位系统(GPS)卫星与汽车上专用天线的配合。,(二)汽车导
10、航系统的组成,1.汽车开环导航行驶系统 2.汽车闭环导航行驶系统,1.汽车开环导航行驶系统,(1)内部信息导航行驶系统 是利用电子陀螺或地磁方位传感器(测出汽车行驶的方向)、距离传感器等制成的汽车导航行驶系统。 (2)无线电导航行驶系统 该系统又分为GPS导航行驶系统和固定电台导航行驶系统。,2.汽车闭环导航行驶系统,该系统不但有开环的所有导航功能，而且车主可以把行车的实时信息不断向控制中心返回，根据中心掌握的交通及气候等综合信息及时通知汽车改道行驶，以在最短时间内到达目的地。在汽车出现大故障无法返回或遇到抢劫等情况时，也可以及时报告控制中心，一方面告诉中心出现的问题，另一方面可随时报告自己的
11、方位，以便营救。,二、汽车内部信息导航系统,(一)汽车地磁导航系统 (二)汽车惯性导航系统 (三)汽车内部信息导航系统应用实例,(一)汽车地磁导航系统,这种方法主要是利用地磁方位传感器来随时测出汽车行驶方向，距离传感器来测出距离，用计算机计算出汽车的行驶轨迹、到达目的地的方向、所余距离等，并可以在显示器上一一显示出来，以起到导航的作用。,(二)汽车惯性导航系统,1.惯性导航概述 2.惯性导航系统的主要类型,1.惯性导航概述,(1)什么是惯性导航 惯性导航是依据牛顿惯性原理，利用惯性元件(即电子陀螺仪)来测量运载体本身的加速度，经过积分和运算得到速度和位置，从而达到对运载体导航定位的目的。 (2
12、)惯性导航的关键技术,(2)惯性导航的关键技术,1)惯性导航系统方案问题。惯性导航系统有不同类型的方案，不同方案的技术关键也不同。 2)初始校准问题。要使惯性导航系统正常工作，必须进行初始校准，它是建立机构设计的初始条件。如果初始条件给定得不准确，惯性导航系统要产生初始误差。 3)有害加速度消除问题。加速度计是根据牛顿惯性原理制成的，它所测量的加速度是相对惯性空间的加速度，是绝对加速度；而用来计算导航参数的加速度是相对地球的加速度。 4)惯性器件的精度问题。惯性元件的误差将影响惯性导航系统的精度。陀螺仪的精度主要决定了系统的定位及方位的精度，而加速度计的误差主要决定稳定平台的水平基准精度。 5
13、)滤波提高精度问题。基于现代控制理论的最优控制，采用卡尔曼滤波技术，以提高惯性导航系统的精度；还有补偿技术，它是无平台式惯性导航提高系统精度必不可少的措施。,2.惯性导航系统的主要类型,第一类惯性导航系统是平台式惯性导航系统，其运载体的运动是在三维空间里进行的。它的运动形式，一是线运动，另一是角运动。不论线运动还是角运动，都是三维空间的，要建立一个三维空间坐标系，势必要建立一个三轴惯性平台。有了三轴惯性平台，才能够提供测量三自由度线加速度的基准。测得已知方位的三个线加速度分量，通过计算机可计算出运载体的运动速度及位置。当然，有了三轴惯性平台，运载体的三个角运动测量也就解决了，所以第一类惯性导航
14、系统是平台式惯性导航系统。,(三)汽车内部信息导航系统应用实例,1.地磁导航系统应用实例 2.汽车惯性导航系统应用实例,1.地磁导航系统应用实例,图7-20 丰田皇冠轿车导航系统操纵部分结构原理,1.地磁导航系统应用实例,图7-21 丰田皇冠轿车导航系统工作原理及显示图,2.汽车惯性导航系统应用实例,图7-22 惯性导航系统框图,2.汽车惯性导航系统应用实例,图7-23 惯性方向传感器 a)构造原理 b)电路 1壳体 2输入轴 3泵 4探测部 5喷嘴,三、无线电导航系统,(一)无线电导航系统的组成 (二)电子地图 (三)GPS (四)汽车无线电导航系统应用实例,(一)无线电导航系统的组成,1.
15、高精度的GPS 2.自律导航系统 3.地图匹配器 4.LCD显示器,(一)无线电导航系统的组成,图7-24 汽车无线电导航系统框图,1.高精度的GPS,GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System的字头缩写词Navistar/GPS的简称。它的含义是利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。现在国际上已经公认，将这一全球定位系统简称为GPS。,2.自律导航系统,当汽车进入地下隧道、高层楼群、高架公路桥下、高山群间时，会出现与卫星中断联系的瞬间，此时可自动导入自律导航系统。汽车计算机直接对车速
16、传感器检测到的车速脉冲数进行数据处理，通过速度和时间算出汽车前进的距离。陀螺仪可以测出汽车前进中的微小误差并进行自动修正(因为陀螺仪能自动存储各种数据，即使在更换轮胎暂时停车时，也可以重新设定)。,3.地图匹配器,由GPS和自律导航系统测得汽车的坐标数据与实际行驶道路的数据存在一定误差，为了修正误差，须加一个地图匹配器对汽车位置与地图上道路的误差进行自动修正，使得汽车行驶路线与地图上的道路相匹配，从而指示出正确的前进路线。,4.LCD显示器,它是一种模拟三基色输入的彩色液晶显示器，具有高解像度、高辉度、长寿命、画面鲜明等特点，尺寸有5in和6in，具有照明亮度随外界光线自动调整的功能，附设TVCD开关。显示器有一种由平面到鸟瞰图的转换功能，可把平面图转换成鸟瞰图，以解除驾驶员长时间观看屏幕时眼睛的疲劳。由平面图转换到鸟瞰图，可以通过画面使起始点到目的地的全貌一目了然。它既可用硬件实现，也可用软件实现，按地上300m高，汽车后方约1000m设计，这样前方视野景深可达6300m，景宽约4400m，上下三段的视野可实现汽车周围6
