汽车仪表设计
基于CAN总线的汽车仪表设计-开题报告
毕业设计（论文）开题报告学生姓名系部汽车与交通工程学院专业、班级指导教师姓名职称教授从事专业车辆工程是否外聘□是□√否题目名称基于CAN总线的汽车仪表设计一、课题研究现状、选题目的和意义（一）研究现状随着汽车中电子部件数量的增加, 线束与配套接插件的数量也在成倍上升。
在1955年平均一辆汽车所用线束的总长度为45米,而到了今天,平均一辆汽车所用线束的总长度却达到了6千米。
线束的增加不但占据了车内的有效空间、增加了装配和维修的难度、提高了整车成本,而且妨碍整车可靠性的提高。
这无形中使汽车研发进入了这样一个怪圈: 为了提高汽车的性能而增加汽车电器, 汽车电器的增加导致线束的增加, 而线束的增加又妨碍了汽车可靠性的进一步提高, 因此就要有一种新的连接技术来代替传统的线束。
1、国外CAN总线发展现状德国Bosch公司CAN总线正是在这样的环境下应运而生的。
CAN总线是一种现场总线,通讯线可以是一根双绞线、同轴电缆或光导纤维, 将各种汽车电子装置连接成为一个网络。
它可以有效地支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。
在这个系统中,各控制装置独立运行,控制和改善汽车某一方而的性能, 同时可为其他控制装置提供数据服务。
以分布式控制系统为基础构造的汽车车载电子网络系统, 由于CAN总线具有通信速率高、可靠性好、连接方便、多主站点、通讯协议简单和性价比高等突出的优点,如今,CAN总线现已成为汽车电子控制装置之间通信的标准总线, 在汽车分布式控制系统中得到了广泛的应用。
同时,CAN总线得到Freescale、Intel、Philips等著名半导体器件生产厂家的广泛支持,他们纷纷推出了CAN接口芯片与直接带有CAN接口的微控制器(MCU)芯片, 如Intel公司的82527等。
因此在接口芯片技术方面,CAN已遥遥领先于其他的现场总线,正逐步形成系列。
到目前为至,世界上已拥有20多家CAN总线控制器芯片生产商,110多种CAN总线协议控制器芯片和集成CAN总线协议控制器的微控制器芯片。
电动汽车数字仪表的软件设计
（ 北京 工业 大学 ， 北京 １０ ２ ） ０ １４
Ｔｈ ｏ ｔ ｒ ｅ ｉｅ ｏ ｌｃ ｒ ｕ ｏ ｅ ｓ ｆｗａ ｅ ｄ ｖｃ ｆｅｅ ｔｉ ａ ｔ ｍｏ ｉ ｉｉ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｎ ｔｕ ｃ ｂ ｌ ｄｇ ｔ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｅ ａ ｉ ｎ
ＹＵ Ｃｈｕ －ｘ ａ Ｆ Ｘ ｉｏ ｇ ａ ｇ ｎ ｕ ｎ． Ｕ ａ － ｕ ｎ
关键词 ： 电动汽 车数字 仪表 ； ｎＧＵ ； Ｍｉｉ Ｉ多线 程 【 ｓｒｃ 】Ｆ ｃｎ ｅ ｄ ｖ ｌ ｍ ｎａ ｔ ｎ ｆ ｍ ｄ ｒ ｕｏ ｏ ｉ ｎｔ ｍ ｎ， ｕｓｆｒａｄ ｏｅ Ａｂ ｔａ ｔ ａ ｉ ｔ ｅｅｏ ｅ ｔ ｒ ｄ ｏ ｏ ｅｎ ａ ｔｍ ｂｌ ｉ ｒｅ ｔｉｐ ｔ ｏｗ ｒ ｎ ｇｈ ｐ ｌ ｅ ｅ ｓｕ ｔ
ｄ ｃｓｔｅｄ ｓ ｎｉｅｓｏｆ ｕ ｉ ｌ ｔｒ ｃｓｏ ｄ ｔ ｓ ｕ ｎ ｅａ ． ｎｔｅｅ ｄ ｉｅｐａ ｈ ｕｅ ｈ ｅｉ ａ ｆ ｏ ｒｄｓ ａ ｉ ｅ ａ ｅ ｆ ｉ ａ ｉ ｔ ｍ ｔ ｎｄ ｔｉ Ｉ ｎ ， ｘ ｌ ｎ ｔｅ ｇ ｄ ｐ ｙ ｎ ｆ ｇ ｌ ｎ ｒｅ ｉ ｉ ｌ ｈ ｔ ｉ ｓ
（ ｅ ｉｇＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｅｈ ｏｏｙ Ｂ ｉｎ ０ １４ Ｃ ｉａ Ｂ ｉｎ ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ， ｅ ｉｇ１０ ２ ， ｈｎ ） ｊ ｅ ｉ Ｔ ｊ
【 摘
要】 针对现代汽车仪表的发展趋势， 出了一种电动汽车数字仪表软件设计方案。 提 数字钗表通过
外 围接 口接收各种汽车信 息后 ， 进行处理后并在液晶屏上 实时显示。 首先介绍电动汽车数字仪表的整体设计 方案 ， 其次详细介绍数字仪表 四个功能显示界面的设计思想 ， 最后阐述 了数字仪表应用程序的设计思路。
基于CAN总线的组合汽车仪表盘的设计
总一 睾 蝴 ｉ。
摘要：现代汽车将会越来越多地装用各种用途的电子化仪表 ，造型新颖和功能强大的电子化仪表显示装置 ，
将是今后汽车仪表盘的发展趋势和潮流 。本文介绍了以微处理器及其扩展电路构成的组合汽车仪表盘的设
计思想及软件 、硬件设计技术。本汽车仪表盘将步进 电机指针式仪 表和液 晶显示器的虚拟仪表结合起来 ，
三 、系 统 硬 件 电路 设计 １、 电源 模 块 由于 汽 车 蓄 电池 普 遍 提 供 的 电源 电压 是 １２Ｖ ，而 本 系
统 中采 用 的 多 个 芯 片 的 电压 是 ５Ｖ，因 此 涉 及 到 电压 的 转 换 问
题 ，考虑到流经的负载电流较大 ，仅靠 ７８０５三端稳压芯片进 行 电压 转 化在 本 系 统 中 并不 能满 足要 求 ， 因此 本系 统采 用 如
图 ２所 示 的 方 法进 行 分 流稳 压 。 其 中 电阻 Ｒ，的选 择 至 关 重 要 ，它 的阻 值 决 定 了 流 经 三 端
稳 压 管 ７８０５的 电流 ，ｌ， 当负 载 电流 ｌ＞Ｉｒ时 ，三 极 管 ＴＩＰ１２７ 导 通 ，其 余 电流 （Ｉ２：Ｉ－Ｉ１）流 经 三 极 管 （ＴＩＰ１２７）再 流 向负 载 ，
ＣＡＮ控 制 器 和 ＣＡＮ 收 发器 三 部份 组成 ，如 图 ３所 示 。其 中 ， ＣＡＮ 控 制 器 用 于 执 行 ＣＡＮ 通 信 协 议 ， 即按 照 ＣＡＮ 协 议 的
规 范进 行 信 息 的收 发 ，主 要 功 能 包 括 信 息 缓冲 和验 收滤 波 。 本 系 统 中 ，ＣＡＮ 主 节 点上 远 光 灯 、近 光 灯 、左 右 方 向灯 、
传 盛 器 世 界 ２０１０．０４
ｗｗ ｓｅｎｓｏｎｖｏｒｉｄ．ＣＯｍ．Ｃｉｌ
汽车副仪表总成设计规范
汽车副仪表总成设计规范1范围副仪表板总成通常包括副仪表板本体、副仪表板装饰盖板、杯托等，分整体式和分体式两种类型，本指南只针对整体式副仪表板总成进行阐述。
本标准简要介绍了副仪表板总成在整车中的地位及功能，副仪表板总成的大致构成，设计原则以及在设计过程中需要避免的问题。
2规范引用文件GB11552-2009轿车内部凸出物GB8410-2006汽车内饰材料的燃烧特性（燃烧速度≤100mm/min）CNCA-C11-09:2014CCC要求GB/T30512-2014禁限用物质要求3术语和定义副仪表板总成的主要功能是为车辆前地板纵梁上安装的暖通空调、变速机构、出风管道、机械驻车制动等机构件提供遮蔽。
随着用户需求的日益提升，遮蔽功能已经是副仪表必须达成的最基本功能，而提供舒适操作空间、舒适装饰环境、适用储物空间，已经越来越成为副仪表板承担的重要功能。
1）副仪表板总成组成及功能说明根据车型划分及结构特点，副仪表板大致可以分成整体式和分体式两种类型。
整体式副仪表板，副仪表板本体作为外观零件，整体成型，而后装配各种装饰盖板。
分体式副仪表板，拆分为左右侧板、中央面板及若干加强横梁，以整体式副仪表板为例介绍，如图1所示：图1副仪表板总成4副仪表板总成设计要求4.1副仪表板总成通用要求CCC要求：根据中国国家认证认可监督管理委员会发布的《汽车内饰件强制性产品认证实施规则》（CNCA-C11-09:2014）的要求，新增了汽车仪表板、副仪表板零件须进行3C强检认证。
4.2副仪表板结构设计要项4.2.1副仪表板总成定位1）定位设计定位设计就是将产品在整车上的位置定住，用工程语言描述，就是约束产品的6个自由度。
副仪表板产品一般在图示的区域布置定位点。
副仪表板总成的定位一般通过几何尺寸和公差（GD&T）图纸进行描述。
GD&T是工程产品定义标准，它描述了一个产品几何特征以及这些几何特征的相互关系，还有它们与之相匹配的总成或零件的功能要求。
汽车仪表板横梁设计规范
仪表板横梁设计规范仪表板横梁设计规范1 范围本标准规定了仪表板横梁的设计要点。
本标准适用于轿车、SUV等车型的设计。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 1771-2007 色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定GB/T 9279-2007 色漆和清漆划痕试验GB11552-2009 乘用车内部凸出物3 术语和定3.1 仪表板横梁在车身系统中的布置仪表板横梁总成安装在驾驶室的前端，主要作用是将仪表板和车身固定起来，同时将转向管柱、安全气囊、线束，电器盒等电器附载件装配固定起来，支撑仪表板总成等负载件的整体刚性，同时正碰实验时对驾驶室起到加强保护的作用。
如图1：图13.2 仪表板横梁简要说明仪表板横梁总成主要零部件如图2：图2（1-横梁左侧安装支架，2-横梁右侧安装支架，3-中间固定支架，4-前挡板固定支架，5-转向管柱安装支架，6-管梁,7-手套箱支架，8-PAB 安装支架，9-保险丝盒安装支架，10-CD 机安装支架,11-空调安装支架）以上是横梁的主要零部件，若要出口欧美，则在正副驾驶侧增加膝盖碰撞吸能支架，其他相关固定1234 56 8971011车身机舱仪表板横梁仪表板装置前地板中通道支架则根据分布在仪表板系统上的电器件及仪表板自身固定的要求分布。
横梁中间管梁本体的材料通常采用20#无缝钢管和Q195焊管，各支架的材料根据支架的厚度来定，如果厚度在1.8mm以内，则选用DC01的材料，如果厚度在1.8mm以上的则选用SPHC的材料；横梁支架冲压成型后通过悬挂点焊和CO2气体保护焊接成品。
4 仪表板横梁主要零件的设计要点4.1 横梁的设计满足以下几点要求：a.满足整体刚性（通过CAE分析）；b.支持转向管柱功能，满足NVH要求；c.支持线束、电器件的固定；d.支持仪表板装置等塑料件的固定；e.支持安全气囊的固定，为安全气囊的顺利爆破提供支撑；f.在满足强度的要求、NVH等试验的要求下最大限度的减轻重量，同时尽可能的将各支架工艺简易。
汽车仪表的车规级安全设计要求
车辆中的电子组件数量不断增长，不仅增加故障率，也给驾驶员和乘客带来更大风险。
这种风险的增大迫使汽车行业将功能安全标准融入到汽车设计中。
ISO 26262标准对车载电子设备在整个生命周期的功能安全要求做出规定。
它为汽车系统/组件提供从A级到D级的汽车安全完整性等级（ASIL）风险评估， D级为最高。
ASIL的具体要求随应用不同而改变。
汽车仪表板必须显示来自车内各传感器和致动器(actuator)的关键信息，同时必须符合ASIL B级标准。
还有一些仪表板显示信息，如制动、指示器和变速箱速档选择器（PRNDL）信息，也必须符合ISO 26262功能安全标准。
先进的汽车仪表板技术为了简化和加速开发，新一代仪表板技术采用功能安全关键技术，为汽车应用提供符合ISO 26262标准的完整开发平台。
例如，图1所示的可重配置数字仪表板，配备了汽车MCU支持的1280x480分辨率显示器。
此外，该仪表板还采用故障安全NOR闪存存储器，以及符合所有功能安全要求的图形化人机界面（HMI）。
图1：符合ISO 26262标准的汽车仪表板解决方案主要系统特性新一代汽车仪表板既要高性能，更要确保安全和容错运行。
它们需要对所有安全关键型图形进行检测并予以纠正，然后再将这些图形显示在屏幕上。
这些系统内的图形存储在支持关键要求方面起着重要作用，包括支持安全快速的启动过程。
3.安全启动第一项要求是安全启动。
在众多现代仪表板中，汽车MCU与NOR闪存器件搭配，共同用于存储启动代码和图形内容。
如果在初始化或配置过程中发生断电，某些情况下NOR闪存器件可能会受损或不能做出响应。
采用故障安全NOR闪存可以防止运行故障。
它可以报告器件初始化故障及配置失败，并提供从故障中恢复的方法。
2.即时启动第二项必需的仪表板功能是“即时启动”。
仪表板显示器应能在上电或重置后立即显示准确数据，不应存在延迟。
通过将汽车MCU与高速NOR闪存存储器控制器相结合，并设计高效率图形显示方案，可以做到即时启动。
汽车仪表盘中的人机工程设计
– 与所使用的环境形成良好的匹配， 包括照明、色彩、温度、振动等
– 综合考虑整个人机系统中，与其它 显示装置和操纵装置之间的匹配
汽车仪表盘设计
汽车仪表盘设计的内容
刻度盘设计
文字符号设计
指针设计
指针式仪表的颜色匹配
显示设计
仪表的照明设计
图形标志设计
SUCCESS
汽车仪表盘中的人机 工程设计
车辆1212
张小龙（201221134059） 黄钟耀（201221134039）
汽车设计中的人机工程学
目前，车辆工程领域的人机工程问题可大致归纳为 如下八个主要方面：
机动车辆驾驶操纵系统人机界面的优化区域 机动车辆的行车安全性及车内乘员的人体保护技术 机动车辆乘员的乘坐舒适性 机动车辆的噪声控制 机动车辆内小气候环境的宜人化控制 机动车辆驾驶员的驾驶适宜性 机动车辆的道路交通适应性 人——车——路系统的综合优化
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2020/2/1
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汽车仪表板的安全性要求
• 仪表板是汽车上主要的内饰件之一，在强度上要求能 承受各种仪表和音响设备以及管线接头的负荷，并能 耐前挡风玻璃投过来的太阳光辐射和发动机散热引起 的高温。从安全角度出发，要求仪表板具有吸收冲击 能，防眩和难燃性能。
仪表盘功能分类
仪表的功能大体上可分 为五类 ： 读数用仪表 检查用仪表 警戒用仪表 追踪示仪表 调节用仪表
一、汽车仪表盘
仪表盘是汽车操纵显示 的集中部分。其上布有 各种仪表及操纵开关， 是汽车操纵的中心。设 计上好的仪表盘能使驾 驶员能感到方便舒适， 反之还可能影响驾驶员 和乘员的安全，仪表盘 设计已成为汽车车身设 计的一个重要组成部分。
基于单片机技术与CAN总线结合的汽车仪表设计
2020年第24期信s与电nChina Computer & Communication针其机工程雇用技术基于单片机技术与CAN总线结合的汽车仪表设计朱海艺(珠海市理工职业技术学校，广东珠海519070)摘要：汽车组合仪表能够在汽车行驶过程中实时向驾驶员提供诸如车速、发动机转速、燃油量、发动机冷却液温度、各种危险报警等反映汽车工作状况的各种信息，是驾驶员与车辆进行信息沟通的重要媒介，对安全行车及控制油耗起到 了至关重要的作用。
本文系统介绍了以飞思卡尔公司的M C9S12DP512为控制核心、基于CAN总线的汽车组合仪表实现方案，并阐述了该系统的硬件电路设计及软件实现。
关键词：汽车组合仪表；CAN总线；M C9S12DP512中图分类号：TP393. 04 文献标识码：A文章编号：1003-9767 (2020) 24-001-04Design of Automobile Instrument Based on Single Chip MicrocomputerTechnology and CAN BusZHU Haiyi(Zhuhai Vocational School of Polytechnic, Zhuhai Guangdong 519070, China)Abstract:The automobile combination instrument can provide drivers with speed, engine speed, fuel quantity, the temperature of engine coolant and various danger alarms in real time, which reflect all kinds of information of the operating condition of the car. The instrument is an important medium of communication between the driver and the vehicle, and plays a vital role in safe driving and the control of fuel consumption. This paper will present a systematic introduction to the realization of the instrument which uses the MG9S12DP512 of Freescale as control center and is based on CAN bus. The hardware circuit design and software implementation of the system will also be expounded.Keywords:combined meter in automobile; CAN bus; MC9S12DP512〇引言随着对车辆的环保性能、安全性能和舒适性能的要求不 断提高，促进了汽车电子控制技术的不断发展，使得汽车电 控单元的数目也在不断增加。
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《虚拟仪器与智能仪表》
课程设计报告
设计题目： 汽车仪表盘设计
专 业 电子信息科学与技术
班 级
学 号
学生姓名
2012年 5 月 31 日
目录
一、设计目的 ............................................ 错误!未定义书签。
二、设计思路 ............................................ 错误!未定义书签。
三、设计过程及功能描述 ........................ 错误!未定义书签。
（一）前面板图设计 ................................ 错误!未定义书签。
（二）左转灯以及右转灯的控制 ............ 错误!未定义书签。
（三）左右灯闪烁控制 ............................ 错误!未定义书签。
（四）速度表的控制 ................................ 错误!未定义书签。
（五）里程表的控制 ................................ 错误!未定义书签。
（六）油量的控制.................................... 错误!未定义书签。
（七）所有数值归零设置 ........................ 错误!未定义书签。
四、设计总结与体会 ................................ 错误!未定义书签。
五、参考文献 ............................................ 错误!未定义书签。
一、设计目的
（1）当今世界由于汽车排放、节能、安全和舒适性等使用性能不断提高，
使得汽车电子控制程度也越来越高。汽车电子控制装置必须迅速、准确地处理各
种信息，并通过电子仪表显示出来，使驾驶员及时了解并掌握汽车的运行状态，
妥善处理各种情况。现在，汽车的故障诊断、全球导航和定位系统等大量复杂的
信息服务系统已开始大量装备到汽车上，汽车电子仪表作为信息显示终端能够完
成这些任务。汽车电子仪表显示装置不仅能提供大量复杂的信息服务，而且还有
精度高和高可靠性、一表多用、外形设计美观、自由度大、满足小型轻量化要求
等特点，因此电子仪表显示装置已成为现代汽车的发展新潮流，具有非常广阔的
发展空间。所以根据社会的需求设计出新的产品是很有必要的。
(2) 培养根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的
自学能力。
(3) 巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知
识的能力。
二、设计思路
汽车仪表是用以监测汽车各系统工作状况的装置，如当前车速、里程显示、油
量消耗、远光灯、转向灯等。驾驶员能通过汽车仪表随时掌握汽车各部件的工作
状态，为正确使用和维修发动机提供依据和指南。根据软件进行开发设计，在软
件的前面板上设计出车速显示、里程显示、油量显示及转向灯、远光灯的显示，
定义其参数，再在程序框图上设计，最后通过运行得出最后结果，通过改进得出
最终结果。
三、设计过程及功能描述
（一）前面板图设计
（二）左转灯以及右转灯的控制
功能描述：用条件结构分别控制，令大于0时为“真”，输出1，那么“假”还
存在两种情况，等于0和小于0，在嵌套一个条件结构，令等于0时为“真”，
输出0，小于0时为“假”，输出-1。并整体输出，并连接一个条件结构，此时有
3种情况，即-1,0,1。令等于0时两灯均灭，则两灯均连接一个假常量；“1”时
右等亮左灯灭，即在左灯连接一个假常量，右灯连接一个真常量；“-1”时，则
反之。
（三）左右灯闪烁控制
功能描述:用奇数偶数来控制，当为基数时亮，为偶数时灭，因此在while循环中，
添加一个移位寄存器，每次加1做循环，然后每次除以2取余，当余数等于0
时灯灭，不等于0时灯亮。
（四）速度表的控制
功能描述：0——1的随机数乘以180（书读表盘上面的最大速度）使速度表盘在
每次循环中显示0——180中任意数值。
（五）里程表的控制
功能描述：在while循环里面添加一个移位寄存器，并每次加2循环下去，直到
程序停止。
（六）油量的控制
功能描述：以35（油罐上的最大值）为基数每个循环减即每次循环油罐下降02
升，当油罐值小于等于0时程序终止。在油量不断减少的过程中分别由三个灯控
制并提示油量的消耗：当油量满的时候最上面的等亮，当油量小于10时中间的
灯亮并提示加油，当油量小于等于零时最下面的灯亮并提示油量严重不足。
（七）所有数值归零设置
功能描述：利用顺序结构，添加局部变量，即当油罐值小于等于0时前部分，
while循环程序终止，进入下一程序执行，利用局部变量控制远光灯、左灯、右
灯，全部变暗。
四、设计总结与体会
采用NI的LabVIEW软件系统，使得我们在短期内构建了一套汽车数字仪
表产品开发、测试、多功能于一体的测试平台，该套测试系统能够快速准确
的完成对被测仪表的各项功能测试，并且该系统具备可扩展性，可以很方便
的移植到其他产品的测试方案中，为我们后续汽车电子产品的研发积累了测
试经验。虚拟数字式汽车仪表的应用，使仪表的读数更加清晰和直观、信息
量更大、智能化程度更高、功耗低及开发周期短，相对传统的车载设备成本
上有很大优势，因此具有广泛的应用前景。在做此设计的过程中我遇到了很
多问题，油表的设计是通过老师的帮忙才完成的，很多细小的问题通过问同
学查资料才能够完成。在此设计我学会了油量表、转向灯等的设计，通过这
次课程设计，我觉得学习像虚拟仪器这样实用的知识，不仅要掌握书本上的
基本内容，还要灵活思考，善于变换，这样才能找到最优设计，达到事半功
倍的效果。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。这次设计使我更加懂得
了自己所学知识是多么的有限，自己的各个方面都需要再加强。而我们要面
对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践；才能使自己不被
社会淘汰。在这次设计中，也要感谢同学和老师的帮助，相互讨论中也使我
学习了他们不同的思考方式。
五、参考文献
[10]潘明基.于LabVIEW 的氧传感器的测试系统王晓光[J].仪表技术与传感器，
2009，（9）:50-51.
[11]田瑞利.虚拟数字示波器设计及应用[J].机电工程技术，2006，（8）:41-42.