基于Labview的組合儀表耐久測試系統(tǒng)

何志軍，何 浩，凌家勇，晉 蕾

（奇瑞汽車股份有限公司試驗與整車技術工程院，安徽 蕪湖 241009）

1 基于Labview的組合儀表測試系統(tǒng)開發(fā)背景

汽車組合儀表是駕駛員和汽車的交互界面，為駕駛員提供所需的汽車行駛車速、發(fā)動機轉速、冷卻液溫度、燃油液位以及各報警指示等信息，而這些數據信息傳遞的準確性與可靠性則直接關系到汽車行駛的安全。因此，汽車組合儀表作為駕駛員獲取汽車各個主要電器單元工作狀況的最重要信息來源，正確檢測和處理組合儀表各電器單元功能信號是一個必須予以足夠重視的問題。

基于以上要求提出一種組合儀表耐久測試系統(tǒng)，能夠簡單有效地測試組合儀表耐久性能是否合格，并且滿足組合儀表的試驗標準。該測試系統(tǒng)的硬件部份能提供汽車組合儀表常用的高低電平信號、頻率信號、占空比信號、電阻信號；其軟件部分能提供組合儀表所需的CAN信號。

組合儀表耐久性能測試是組合儀表產品研發(fā)、設計的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的組合儀表試驗臺架測試的功能項目比較單一簡單且存在不穩(wěn)定因素?；贚abview的測試系統(tǒng)留出CAN總線接口、可接備用電源插口、留有2個32針插接口。測試系統(tǒng)中的控制模塊能夠滿足EMC輻射指標測試，輸出信號穩(wěn)定，保證非故障儀表的正常運行試驗。此測試系統(tǒng)可以滿足《GB 15082—2008 汽車用車速表》、 《QC／T 594—1999汽車、摩托車用電子車速里程表》、《QC／T 595—1999汽車、摩托車用電子轉速表》、《QC／T 13—92汽車用溫度表》、《QC／T 12—92 汽車、 摩托車用燃油表》、《Q／SQR S8-10—2012》等標準中車速表、轉速表、水溫表、燃油表的基本性能檢測及耐久性試驗等標準。見表1。

表1 組合儀表耐久性能測試系統(tǒng)可以滿足的標準

另外，為滿足客戶多方面要求以及針對不同組合儀表不同的功能，尤其近幾年CAN總線組合儀表逐步發(fā)展成熟，需要針對組合儀表進行更嚴格的測試，其中耐久試驗時間以及耐久循環(huán)要求可以靈活設置。例如，此試驗系統(tǒng)還可以按照表2、表3要求開展耐久試驗。

表2 車速表耐久試驗

表3 轉速表、燃油表、溫度表耐久性試驗

2 組合儀表試驗臺系統(tǒng)結構

組合儀表試驗臺系統(tǒng)結構如圖1所示。使用12V直流穩(wěn)壓電源為組合儀表試驗臺提供電源；硬件信號測試臺為組合儀表提供PIN高低電平信號、車速表頻率信號、轉速表頻率信號、燃油表電阻信號以及水溫表電阻信號和占空比信號；CAN卡采用Kvaser立富L總線收發(fā)器，其傳輸比特率最大可以達到1Mbit／s， 時鐘準確度等級為100μs； Labview測試界面為組合儀表提供CAN信號，并且可以接收組合儀表發(fā)出的CAN信號；組合儀表測試臺配有32PIN藍、綠2根插接件線束，將組合儀表和測試臺連接起來，插接件型號分別為:AMP公司的964824-2藍色插接件和964824-1綠色插接件。

由CAN卡來連接計算機軟件平臺和硬件信號測試臺，設定硬件信號測試臺內單片機的相關參數，而單片機控制多圈線繞電位器的電阻信號、各種模擬的脈沖信號按照一定的規(guī)律發(fā)送給車速／轉速信號驅動模塊，此后這些信號和單片機控制的有規(guī)律的高、低電平信號一起輸出給三態(tài)開關控制，手調三態(tài)開關來實現這些各種信號的通斷，最后這些信號通過2根32PIN線束同時傳輸給儀表來達到測試目的。

3 硬件信號測試臺

組合儀表硬件信號測試臺采用微機軟件控制，使用ST72F561系列芯片根據定義的測試邏輯和時序，控制輸出各種信號給組合儀表。硬件信號試驗臺原理圖如圖2所示。

1）硬件燈由單片機直接產生的高低電平信號通過繼電器控制，按照規(guī)定的時序循環(huán)點亮和熄滅。并且硬件燈的高低電平控制可以通過三態(tài)撥動開關方便地更改。

2）車速和轉速表的掃描信號由單片機產生相應的頻率信號，燃油和水溫表的掃描信號由單片機控制相應的電阻信號及PWM信號，并根據測試規(guī)范按時序循環(huán)變化和掃描，根據測試規(guī)范設定并且可在軟件中修改。

3）背照明的亮暗變化由單片機產生PWM信號控制，頻率和占空比根據測試規(guī)范設定并且可在軟件中修改。

硬件信號測試臺面板如圖3所示。圖3中左側部分對應藍色插接件，右側部分對應綠色插接件；1～33和1′～33′為三態(tài)開關， a～b和a′～b′為數位顯示電位器；每個三態(tài)開關上方均有一個插件端子，可以用來為組合儀表外部輸入信號或測試組合儀表的輸出信號； 1～32和1′～32′用于提供組合儀表所需要的高低電平信號；33為燃油表信號切換開關，當開關撥到高電平時，將位于下方的a～b數位顯示電位器連接到組合儀表的燃油表上，a～b數位顯示電位器可以設置燃油表的有效工作電阻范圍，電阻大小可以直接從電位器表牌上讀取；33′為水溫表信號切換開關，當開關撥到高電平時，將位于下方的a′～b′數位顯示電位器連接到組合儀表的水溫表上，a′～b′數位顯示電位器可以設置水溫表的有效工作電阻范圍，電阻大小可以直接從電位器表牌上讀取，當開關切換到低電平時，將測試臺內部占空比信號連接到水溫表上。

4 Labview軟件信號測試平臺

4.1 控制信號的面板界面設計測試軟件的測試

流程主要參考相關企業(yè)或行業(yè)耐久性測試標準。測試過程的硬件信號相關參數可以通過計算機上的上位機軟件進行動態(tài)設置?？梢孕薷脑O置的測試參數主要包括:測試周期、測試頻次以及相應儀表的相關傳感器參數指標；軟件信號通過Labview編程，可以滿足各CAN信號的測試周期、測試頻次以及相應的傳感器參數指標。

組合儀表測試面板界面如圖4所示。面板主要包括控制界面、輸出信號測試界面、輸入信號測試界面?？刂平缑嬷饕úㄌ芈蔬x擇、上CAN按鈕、結束按鈕、循環(huán)測試和功能測試轉換開關等；輸出信號測試界面主要是測試組合儀表通過CAN輸出的信號；輸入信號測試界面主要是測試外部通過CAN輸入到組合儀表的信號。

4.2 組合儀表測試程序流程圖

組合儀表測試程序流程圖如圖5所示。主程序主要包括CAN數據接收模塊、CAN數據手動更新模塊、CAN數據自動更新模塊、CAN數據發(fā)送模塊。

1）CAN接收模塊

CAN數據接收模塊主要負責接收組合儀表輸出信號，相應程序設計如圖6所示，此部分程序可以實現將組合儀表實時輸出的CAN信號在輸出信號測試界面上顯示出來。

2）CAN數據更新模塊

CAN數據更新模塊包括手動更新模塊和自動更新模塊，主要負責將組合儀表輸入信號按照標準要求設置測試周期、測試頻次以及相應的傳感器參數指標等。

轉速表CAN自動數據更新按照相關標準要求的程序設計如圖7所示。當把控制界面的功能測試和循環(huán)測試開關切換到循環(huán)測試時，此時程序即可按照相關標準設置的測試周期、測試頻次以及相應的傳感器參數等要求進行CAN自動數據更新操作。此時，可以觀察測試界面上的轉速表、車速表、水溫表以及報警指示符號的運行狀態(tài)是否與組合儀表一致。

轉速表CAN手動數據更新按照相關標準要求的程序設計如圖8所示。當把控制界面的功能測試和循環(huán)測試開關切換到功能測試時，此時即可進行CAN手動數據更新操作，可以手動拖動輸入信號測試界面上的轉速表指針到相應位置上，測試組合儀表轉速表指針是否指到相應位置；還可以在輸入信號測試界面上手動點亮或熄滅信號燈，測試組合儀表上的相應信號燈是否點亮或熄滅。

3）CAN數據發(fā)送模塊

CAN數據發(fā)送模塊主要負責將組合儀表輸入信號發(fā)送到組合儀表上，其程序設計圖如圖9所示。在測試組合儀表轉速表輸入信號時，需要將輸入信號測試界面上名稱為280的發(fā)送數據按鈕點亮，此時此部分程序就可以將程序中的轉速表數據實時發(fā)送到組合儀表上。

5 結論

此測試系統(tǒng)以高精度的硬件信號測試臺，配合基于Labview平臺開發(fā)控制軟件和相應的硬件，達到使整個測試系統(tǒng)結構簡單、靈活性強、易于操作、便于維護、控制精度高的目的，能夠對組合儀表耐久性能進行測試，且成本低廉、通用性強，具備較強的擴展能力，為組合儀表測試系統(tǒng)的二次開發(fā)提供了一個很好的平臺。

［1］許德章.現代汽車儀表技術與發(fā)展趨勢［J］.汽車電器，2002 （5）:1-4.

［2］耿文天.基于CAN系統(tǒng)的汽車儀表系統(tǒng)［D］.長春:吉林大學碩士學位論文，2007.

［3］顧玉鳳.基于CAN總線的汽車全數字智能儀表的研究［D］.蘇州，蘇州大學碩士學位論文，2009.