[摘 要]：以傳感器為數據檢測元件，通過數據采集卡（DAQ）以及以LabVIEW為開發平臺的基于車載微機系統的虛擬儀器，設計開發的新型汽車儀表，具有測量準確、維護方便、性價比高、可實現人機交互等諸多優點，結智能車輛公路系統（IVHS）技術，還可以實時分析道路、環境以及交通狀況等多項數據，有效地改善目前我國汽車儀表行業的低層次發展與整車（特別是轎車）飛速發展極不相稱的局面。
關鍵詞：車載微機 虛擬技術 汽車儀表
1 引言
我國汽車儀表行業自1951年創業、1956年生產出*套儀表總成至今，雖然已實現了成套儀表生產和產品開發，卻仍然滯后于整車的發展，與世界發達國家相比，在產品質量、技術裝備、科技含量、經濟規模、成本價格、產品開發和競爭實力等方面，都存在相當大的差距。而且，在微電子技術飛速發展、現代車用儀表新材料日新月異以及車用儀表精細加工技術日趨成熟的今天，傳統汽車儀表的概念受到了新的、越來越強烈的沖擊，汽車儀表無論是其內涵還是外延都在悄悄地發生著質的變化，大大拓展了人、車界面系統。同時，伴隨汽車工業規模生產和規模經營的形成，以及對環保、安全保障、人機一體化等方面提出的更高要求和世界各國廣泛開展智能車輛公路系統（IVHS）的研究及應用，越來越需要汽車儀表具有集感覺、識別、信息分析、信息庫、適應和控制6個方面為一體的智能化系統功能。因此，汽車儀表正不斷融人當今各學科、各領域的新技術、新材料、新成果，向功能多元化、機電一體化、系統工程化、高度集成化方向發展。
隨著虛擬技術（VT）在汽車業應用的日益廣泛，特別是日臻成熟的智能車輛公路系統（IVHS）在應用中所必需的車載微機系統，必將促進虛擬儀器（VI）技術在汽車儀表中的應用。這不但能改善汽車儀表工業的現狀，同時提高了硬件的利用率，從而降低了成本。
虛擬儀器是隨著計算機技術、現代測量技術、電于儀器技術的發展產生的一種新型儀器。利用虛擬儀器思想建立的測試系統提高了測量精度、測量速度，減少了開關、電纜，系統易擴充、易修改，使得測試系統體積小、靈活方便、成本低、效率高，成為現代測試系統發展的主流。虛擬儀器沒有常規儀器的控制面板，而是利用計算機強大的圖形環境，在計算機屏幕上建立圖形化的軟面板來替代常規的儀器控制面板。軟面板上具有與實際儀器相似的旋鈕、開關、指示燈及其它控制部件。在系統集成后，對被測對象進行數據采集、分析、存儲、顯示，組建自己所需要的儀器。用戶不用編寫測試程序，即可進行測試、測量，實現了測試的自動化、智能化。
2 系統硬件



 
2.1 硬件功能
測速傳感器1（編碼器，監測車速）安裝在制造精度高、與車輪的轉速比恒定的轉軸上，轉軸轉動一周產生n個脈沖，通過轉速比關系可換算出每個脈沖的當量（mm／pulse）。結合時間參數，可獲得車速和行駛里程。測速傳感器2（編碼器，監測發動機轉速）安裝在發動機的動力輸出軸上，同樣可獲得發動機轉速。
溫度傳感器用于監測冷卻液（水箱）溫度：
壓力傳感器安裝于專門設計的油箱的副油管內，以減小行車顛簸所產生的振動誤差。結合燃油比重及油箱尺寸數據，經換算可得到當前油量。
多通道二態信息轉換電路將來自于各指示燈線路的直流電信號轉化為TTL電平信號，提供給數據采集卡（DAQ）。
數據采集卡（DAQ）采用NlPCI-6013，具有高輸入阻抗和抑制溫漂電路，以保證輸入和輸出信號不受干擾。內置A／D轉換，并有多種信號的輸入接口。另外，尚有剩余的輸入／輸出通道以備功能拓展。
主機采用PIV1.7G／256PC機。
3 系統軟件
3.1 軟件介紹
系統以美國國家儀器公司（簡稱NI，National-strument）開發的LabVIEW為開發平臺。該平臺基于圖形化編程語言G的開發環境，是儀器控制與數據采集的圖形化編程平臺。LabVIEW由前面板（Front Panel）和框圖程序（Block Diagram）以及圖標／接線端口組成，程序運行采用數據流（Data Flow）運行模型。
前面板是人機交互的圖形用戶接口，此接口集成了用戶的輸入和程序的輸出，并由控制（Controls）、指示（Indicators）和修飾（Decoration）構成。
框圖程序則是程序的圖形化的源代碼，包括各種庫函數（Functions）和結構（Structures）等，對操作平臺進行編程，以操縱和控制定義在前面板的輸入和輸出功能。圖標／接線端口用于把LabVIEW程序定義成一個子程序，以便在其它程序中加以調用，這使LabVIEW得以實現層次化、模塊化編程。
LabVIEW內置編譯器可加快運行速度，并內置GPIB、VXI、串口和插入式DAQ數據采集板的庫函數，有內容豐富的分析庫，可進行信號處理和統計復雜的分析工作。同時支持ActiveX編程、DDE數據交換和DDL動態連接庫的直接調用。LabVIEW采用模塊設計，對不同的操縱系統進行了很好的屏蔽。還可以生成單獨可執行文件，使編譯出來的程序具有相當高的可移植性。
3.2 儀表設計要求
系統可以設置外設接口，根據使用要求設計或更改儀表功能，如以動力、車速等多項數據采集為基礎，經計算為駕駛者提供與目前狀況相適應的檔位等。但做為汽車儀表，應具備如下基本功能：
（1）適時地以數字和指針兩種方式顯示各指標。汽車各指示燈狀態以面板上相應指示燈的狀態顯示。
（2）車速、油量、水溫設置臨界值報警，超過或低于臨界值，相應的黃色報警燈閃爍，并發出報警音。
4 實驗分析
4.1 現場測試
為了能夠實現現場測試，將系統移植到手提電腦，對某種轎車各項參數進行了實測。
 
其他各項參數如油量、水溫、車燈狀態等均與原車儀表基本符合。
4.2 結果分析
由表1可見，隨著車速的提高，測量誤差有逐漸提高的趨勢。但車速達90km／h時，仍在工程誤差范圍內（<5％）。一方面，測速傳感器安裝時存在誤差，由于速度的加快對該誤差具有“放大”作用，從而導致測量誤差隨車速的提高而加大。這部分誤差可以通過提高安裝精度來減小。另外，車速提高對系統的穩定性存在一定的影響，特別是在路況相對較差時，影響更大，這也是測量誤差隨車速的加快而提高的原因之一。
表2顯示，調整測速傳感器的安裝精度后，測量誤差明顯減小。這說明測速傳感器的安裝誤差是測量誤差的主導因素。由系統穩定性引起的測量誤差隨著速度的加快具有總體加大的趨勢，但對結果影響較小。
5 結論
虛擬儀器作為計算機和測試儀器技術共同孕育和發展的產物，充分利用了計算機的軟硬件資源，借助于一定的軟件模塊或模塊化功能插卡完成傳統的電測功能。結合虛擬儀器技術思想，開發研制基于車載微機系統的新型汽車儀表，不但能有效地改善我國汽車儀表行業的低層次發展與整車飛速發展極不相稱的局面，而且能在較高層次上參與競爭并增強整車的競爭能力。
應當指出，環境狀態（如路況）和汽車功能類型的變化會對儀表功能提出新的要求，因此，為方便功能更新和拓展以及人機交互，系統應預留輸入設備接口。
另外，汽車儀表工作的穩定性非常重要，因而，硬件系統的安裝以及軟件的運行應確保安全可靠