虚拟仪器课程设计说明书

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1、虚拟仪器课程设计虚拟数字式汽车仪表信息系统明书指导教师：学 院：专业班级：姓 名：学 号：联系电话：随着汽车制造行业的发展和激烈的市场竞争，许多汽车生产厂商不断的开展 了大量的测试研究工作，以求提高汽车的质量和推出新颖产品。 因此对汽车测试 系统的需求也是越来越高。同时随着计算机和软件技术的快速发展，基于虚拟技 术的测试系统正在逐渐成为测试领域的发展方向。基于虚拟技术的汽车仪表测试 系统研究充分利用了虚拟技术的优点开发了汽车仪表测试系统。基于虚拟技术的汽车仪表测试系统首先对测试技术、汽车测试技术的发展、 虚拟技术和LabVIEW软件进行了简要的介绍，然后分析了汽车仪表测试的方法， 并对基于虚拟

2、技术的汽车仪表测试系统开发做了详细的说明。该系统是运行在 WindwosXP,以PC为硬件平台、以美国国家仪器（NI）公司的虚拟软件LabVIEW 为开发平台，配合必要的外部电源、硬件电路和模块化的信号调理板卡开发而成 的基于虚拟技术的汽车仪表测试系统。该汽车仪表测试系统具有良好的便携性， 可以方便汽车整机制造厂或者汽车售后单位的质量检验和维修人员使用。本文以汽车智能仪表为检测对象，基于虚拟仪器技术，研究开发了一种汽车 智能仪表虚拟测试系统。针对性的研究了基于LabVIEW技术建立虚拟汽车仪表系 统的构成，并且系统的给出了一种可行性方案，分别从LabVIEW次件实现方法软 件的方面进行了阐述。

3、关键词：LabVIEW ; 汽车仪表盘 ；虚拟仪器第一章绪论11.1 基于虚拟技术的汽车仪表测试系统设计的内容及意义 11.2 测试技术的发展21.2.1 传统测试技术21.2.2 智能测试技术21.2.3 虚拟测试技术31.3 汽车测试技术的发展61.4 汽车测试的重要性 61.5 虚拟技术在汽车测试中的应用 81.6 设计内容及要求10第二章功能分析112.1 汽车仪表原理简介1112142.2 汽车仪表盘系统功能分析 2.3 车辆虚拟仪表系统2.3.1 虚拟仪表系统的优势 142.3.2 虚拟仪表系统的实现步骤14第三章总体设计方案153.1 汽车仪表及其显示装置的作用和组成 153.2

4、 汽车仪表的使用条件 153.3 整体界面模块 16第四章系统的硬件设计174.1 汽车仪表测试系统硬件组成 174.2 汽车仪表测试系统电源设计 184.3 汽车仪表测试系统信号调理板卡 204.4 燃油表测试模块硬件电路设计 214.5 警示信号灯硬件驱动电路设计 26第五章系统的软件开发295.1 虚拟测试系统软件开发概述 295.1.1 软件开发平台的选择 295.1.2 软件开发的总体架构295.2 设计程序构想思路305.2.1 LabVIWE 启动界面305.2.2 前面板和程序框图315.2.3 控件选板315.2.4 函数选板325.2.5 设计思路 335.3 各功能模块程

5、序功能测试335.3.1 车速表模块 335.3.2 发动机转速表模块 345.3.3 燃油表模块355.3.4 温度表模块 365.3.5 时间显示模块375.3.6 左右转向灯模块375.3.7 车速表模块 33第六章设计总结396.1 程序调试步骤396.2 调试结果分析396.3 总结与期望39心得体会41参考文献42第一章绪论1.1 基于虚拟技术的汽车仪表测试系统设计的内容及意义汽车仪表对汽车的行驶安全影响极大。 若汽车仪表指示误差过大，驾驶员便 很难正常地控制车辆，且易因判断失误而造成安全事故。 为了保证安全行车，汽 车仪表本身应准确可靠，以便驾驶员按其指示控制汽车运行。 所以，对

6、汽车仪表 进行测试，确保汽车仪表的指示精度，对安全行车具有重要意义。随着国内外汽车电子化水平的快速提高，特别是计算机技术在汽车仪表中的 广泛应用，汽车仪表逐渐走出了传统的电气式仪表的模式， 正向数字化和智能化 方向发展。这些先进方案的应用，使汽车仪表的性能更加完善，可靠性大幅度提 高，但同时也对这些产品提出了更严格的要求。 为了保证产品的性能和技术参数 符合设计要求，必须提供与产品相适应的测试方法和试验手段。汽车仪表测试是对汽车仪表的一个或者多个质量特性进行的测试，并将结果和规定要求进行比较以确定每项质量特性合格与否。在汽车整车的制造过程中， 为了确保产品符合要求，防止不合格的汽车仪表流入下道

7、工序或者出厂，最好对汽车仪表进行全数检验，即 100%佥验，同时对其性能进行耐久试验。但是，在 许多情况下全数检验和耐久试验是不现实的，也是没必要的。对汽车整车制造单位而言，作为零配件的汽车仪表是一个连续的， 批量较大的产品，对其的检验应 采取的是抽样检验，且在较短的时间内对所抽样品进行规定质量特性的测试。鉴于以上情况，为解决汽车仪表在整车制造中对其质量特性的快速测试，设计一种廉价的，便携的，功能强大，系统灵活的汽车仪表测试系统是基于虚拟技 术的汽车仪表测试系统设计的主要意义。基于虚拟技术的汽车仪表测试系统设计的主要内容是基于美国 NI公司的虚 拟软件开发平台LabVIEW利用其公司的硬件板卡

8、 USB 6009数据调理卡，针对 我国自主品牌吉利某车型的汽车仪表进行的一种汽车仪表测试系统的设计， 同时 本汽车仪表测试系统的设计可灵活多变地应用到其它车型汽车仪表的测试中。1.2 测试技术的发展测试技术的发展历经了传统的测试技术、 智能测试技术、虚拟测试技术等几 个主要阶段。传统测试技术的发展经历了漫长时间，在很长一段时间里一直对人 类生产生活起着巨大作用。到了 20世纪中后叶，随着人类科学技术水平的不断 发展，才使得传统测试技术在某些应用领域显得有些不适时宜，如航空、航天、 科学研究以及军事等一些重要部门。传统测试技术的这些不足推动了测试技术的 进一步发展。20世纪80年代初，随着计算

9、机技术和通讯技术的迅猛发展，相继 出现了基于智能测试技术的新型测试系统。它们是计算机技术、总线技术，数字 化技术等与传统测试技术相结合的产物。它们的出现极大地推动了测试仪器的发 展。但是由于基于智能测试技术的测试系统存在的一些局限性，使得在 20世纪 80年代末到90年代初，随着世界科技水平飞速发展，特别是计算机软、硬件技 术，总线接口技术以及数字化技术的不断成熟， 又出现了以国际五家著名的测试 和仪器公司联合制定的VXI总线，以及1997年美国NI公司发布的开放性、模块 化总线规范PXI的自动化测试系统。在此基础上，人们提出了基于虚拟技术的测 试思路，并得以实现。它代表了 21世纪测试仪器发

10、展的新方向。1.2.1 传统测试技术传统测试技术很早就有，涉及社会生活的方方面面。对改善人类生活、促进 社会发展和科技进步起到了不可估量的作用。直到现在还在很多领域发挥着、并 将继续发挥作用。基于传统测试技术的测试系统主要结构由硬件构成，并以相对固定形式确定下来，这种基于传统测试技术的传统系统测试功能较单一，所以用户在使用过程中难以对其功能进行改变。此种测试系统通常情况下，它具有输入 信号接口、内部处理电路和实时显示部分。对于一些测试系统功能，如自调零、 自校准、自动调节量程等的设置是由用户在仪器设备面板上手工完成。1.2.2 智能测试技术智能测试技术是现代测试技术与计算机技术相结合的产物。基

11、于智能测试技 术的测试系统是含有微计算机或微处理器的测试系统， 测量结果具有存储、运算、 逻辑判断及自动操作、自动控制等功能，即具有一定智能作用，将其称之为智能 测试系统。自从1971年世界上出现了第一款微处理器以来，微计算机技术得到了迅速发展。在此基础上，测试系统也随之有了新的发展方向， 并取得了不断进 步。电子计算机从过去庞然大物缩小到可以置于测量系统之中，作为仪器控制器、 存储器以及运算器，从而使其具有智能功能。目前智能测试系统在测量过程自动 化、测量结果处理以及一机多用等方面已取得巨大进步，在高准确度、高性能、 多功能测量系统中绝大多数都采用了微计算机技术。智能测试系统的出现和发展 可

12、以从其对传统测试系统的改进和新型测试系统的出现两方面加以归纳。智能测试系统是将传统测试系统中控制环节、数据采集与处理、自调零、自校准、自动 调节量程等功能改由微处理器完成， 从而提高精度和测量速度。如传统数字万用 表，在采用单片微机控制后，其功能更加多样，使用更加方便、可靠，而且准确 度大为提高。目前绝大多数传统测量系统都有了相应智能化系统的升级产品。智能测试系统还开辟了许多新的应用领域，出现了许多新型智能测试系统。如电子 产品生产线或检验系统中的各种计算机辅助测试系统等。1.2.3 虚拟测试技术在基于智能技术的测试系统带来使用方便、操作便捷、易于升级、降低成本的同时，人们又发现智能仪器所存在

13、的一些不足和缺陷，如硬件生产没有统一规 范，测试系统体积过大，开发软件和底层驱动程序缺乏统一标准，G-PBI总线速度越来越跟不上科技发展需求等等。这些新问题的出现促使各大测试系统生产厂 家和研究机构进一步从各个方面寻求改进和提高基于智能技术的测试系统的性 能方法，于是出现了 VXI、PXl等总线形式的，基于虚拟技术的测试系统，并由此 引发了对虚拟仪器测试技术的研究。在现代测量中，基于虚拟技术的测试系统能 更迅捷、更经济、更灵活地解决测试问题。随着 VI驱动程序标准化及软件开发 环境的发展，代码复用成为仪器编程中的基础，这样可以大大缩短复杂程序的开 发时间，而且可以用各种不同的模块构造自己的 V

14、I系统。VI系统的使用可以大 大提高测试水平与效率。VI通过应用程序将通用计算机与测试系统硬件结合起 来，用户可以通过友好的图形界面操作计算机来操控基于虚拟技术的测试系统进 行测试任务。对于用户而言，操控基于虚拟技术的测试系统就像在操作自己设计 的一台单个传统测试设备一样。VI以透明的方式把计算机资源，如CPU内存、 显示器等，和系统构成硬件，如AD DA数字IO、定时器、信号调理等的测量和 控制能力结合在一起，通过软件实现对数据的分析处理和表达。应用程序将可选 硬件，如GPIR VXI、RS-232、DAQ和可以重复使用原代码函数等软件结合在 一起，实现仪器模块间的通信、定时和触发。开发软件

15、函数库为用户构造自己的 VI系统提供了基本的软件模块。由于 VI的模块化、开放性和灵活性，以及软件 是关键的特点，当用户的测试要求变化时，可以方便的由用户自己来增减软、 硬 件模块，或重新配置现有系统以满足新的测试要求。虚拟测试技术发展非常迅速，基于虚拟技术的测试系统主要功能可由数据采 集、数据处理和分析、结果输出显示等三大部分组成，其中数据分析和结果输出 完全可由基于计算机的软件系统来完成，因此只要另外提供一定的数据采集硬 件，就可构成测试系统。基于计算机的数字化测试系统可称之为虚拟测试系统。 当然,虚拟测试技术中的“虚拟”和 EDA真软件中的“虚拟”仪器概念完全不 同，它可以完全替代传统台式测量测试仪器，而EDA真软件中的虚拟仪器是纯 软件的、仿真的。虚拟测试系统是在通用计算机平台上，用户根据自己的需求定义设计测试系统的测试功能，其实质是将传统仪器硬件和最新计算机软件及硬件 技术充分结合起来，以实现并扩充传统仪器的功能。它是一种基于图形开发、调 试和运行程序的集成化环境。虚拟测试系统的开发和应用起源于 1986年美国NI(national instmmem)公 司推出的LabVIEW软件，并提出了虚拟仪器的概念。NI提出的“软件即仪器” (the software is