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(yàn)與整車技術(shù)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度、燃油液位以及各報(bào)警指示等信息，而這些數(shù)據(jù)信息傳遞的準(zhǔn)確性與可靠性則直接關(guān)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(gè)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(hào)是一個(gè)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。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(hào)、頻率信號(hào)、占空比信號(hào)、電阻信號(hào)；其軟件部分能提供組合儀表所需的CAN信號(hào)。

組合儀表耐久性能測試是組合儀表產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的組合儀表試驗(yàn)臺(tái)架測試的功能項(xiàng)目比較單一簡單且存在不穩(wěn)定因素。基于Labview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(gè)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(biāo)測試，輸出信號(hào)穩(wěn)定，保證非故障儀表的正常運(yùn)行試驗(yàn)。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(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)中車速表、轉(zhuǎn)速表、水溫表、燃油表的基本性能檢測及耐久性試驗(yàn)等標(biāo)準(zhǔn)。見表1。

表1 組合儀表耐久性能測試系統(tǒng)可以滿足的標(biāo)準(zhǔn)

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(jìn)行更嚴(yán)格的測試，其中耐久試驗(yàn)時(shí)間以及耐久循環(huán)要求可以靈活設(shè)置。例如，此試驗(yàn)系統(tǒng)還可以按照表2、表3要求開展耐久試驗(yàn)。

表2 車速表耐久試驗(yàn)

表3 轉(zhuǎn)速表、燃油表、溫度表耐久性試驗(yàn)

2 組合儀表試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

組合儀表試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。使用12V直流穩(wěn)壓電源為組合儀表試驗(yàn)臺(tái)提供電源；硬件信號(hào)測試臺(tái)為組合儀表提供PIN高低電平信號(hào)、車速表頻率信號(hào)、轉(zhuǎn)速表頻率信號(hào)、燃油表電阻信號(hào)以及水溫表電阻信號(hào)和占空比信號(hào)；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(dá)到1Mbit／s， 時(shí)鐘準(zhǔn)確度等級為100μs； Labview測試界面為組合儀表提供CAN信號(hào)，并且可以接收組合儀表發(fā)出的CAN信號(hào)；組合儀表測試臺(tái)配有32PIN藍(lán)、綠2根插接件線束，將組合儀表和測試臺(tái)連接起來，插接件型號(hào)分別為:AMP公司的964824-2藍(lán)色插接件和964824-1綠色插接件。

由CAN卡來連接計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)和硬件信號(hào)測試臺(tái)，設(shè)定硬件信號(hào)測試臺(tái)內(nèi)單片機(jī)的相關(guān)參數(shù)，而單片機(jī)控制多圈線繞電位器的電阻信號(hào)、各種模擬的脈沖信號(hào)按照一定的規(guī)律發(fā)送給車速／轉(zhuǎn)速信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊，此后這些信號(hào)和單片機(jī)控制的有規(guī)律的高、低電平信號(hào)一起輸出給三態(tài)開關(guān)控制，手調(diào)三態(tài)開關(guān)來實(shí)現(xiàn)這些各種信號(hào)的通斷，最后這些信號(hào)通過2根32PIN線束同時(shí)傳輸給儀表來達(dá)到測試目的。

3 硬件信號(hào)測試臺(tái)

組合儀表硬件信號(hào)測試臺(tái)采用微機(jī)軟件控制，使用ST72F561系列芯片根據(jù)定義的測試邏輯和時(shí)序，控制輸出各種信號(hào)給組合儀表。硬件信號(hào)試驗(yàn)臺(tái)原理圖如圖2所示。

1）硬件燈由單片機(jī)直接產(chǎn)生的高低電平信號(hào)通過繼電器控制，按照規(guī)定的時(shí)序循環(huán)點(diǎn)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(dòng)開關(guān)方便地更改。

2）車速和轉(zhuǎn)速表的掃描信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的頻率信號(hào)，燃油和水溫表的掃描信號(hào)由單片機(jī)控制相應(yīng)的電阻信號(hào)及PWM信號(hào)，并根據(jù)測試規(guī)范按時(shí)序循環(huán)變化和掃描，根據(jù)測試規(guī)范設(shè)定并且可在軟件中修改。

3）背照明的亮暗變化由單片機(jī)產(chǎn)生PWM信號(hào)控制，頻率和占空比根據(jù)測試規(guī)范設(shè)定并且可在軟件中修改。

硬件信號(hào)測試臺(tái)面板如圖3所示。圖3中左側(cè)部分對應(yīng)藍(lán)色插接件，右側(cè)部分對應(yīng)綠色插接件；1～33和1′～33′為三態(tài)開關(guān)， a～b和a′～b′為數(shù)位顯示電位器；每個(gè)三態(tài)開關(guān)上方均有一個(gè)插件端子，可以用來為組合儀表外部輸入信號(hào)或測試組合儀表的輸出信號(hào)； 1～32和1′～32′用于提供組合儀表所需要的高低電平信號(hào)；33為燃油表信號(hào)切換開關(guān)，當(dāng)開關(guān)撥到高電平時(shí)，將位于下方的a～b數(shù)位顯示電位器連接到組合儀表的燃油表上，a～b數(shù)位顯示電位器可以設(shè)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(hào)切換開關(guān)，當(dāng)開關(guān)撥到高電平時(shí)，將位于下方的a′～b′數(shù)位顯示電位器連接到組合儀表的水溫表上，a′～b′數(shù)位顯示電位器可以設(shè)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(dāng)開關(guān)切換到低電平時(shí)，將測試臺(tái)內(nèi)部占空比信號(hào)連接到水溫表上。

4 Labview軟件信號(hào)測試平臺(tái)

4.1 控制信號(hào)的面板界面設(shè)計(jì)測試軟件的測試

流程主要參考相關(guān)企業(yè)或行業(yè)耐久性測試標(biāo)準(zhǔn)。測試過程的硬件信號(hào)相關(guān)參數(shù)可以通過計(jì)算機(jī)上的上位機(jī)軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)置。可以修改設(shè)置的測試參數(shù)主要包括:測試周期、測試頻次以及相應(yīng)儀表的相關(guān)傳感器參數(shù)指標(biāo)；軟件信號(hào)通過Labview編程，可以滿足各CAN信號(hào)的測試周期、測試頻次以及相應(yīng)的傳感器參數(shù)指標(biāo)。

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(hào)測試界面、輸入信號(hào)測試界面。控制界面主要包括波特率選擇、上CAN按鈕、結(jié)束按鈕、循環(huán)測試和功能測試轉(zhuǎn)換開關(guān)等；輸出信號(hào)測試界面主要是測試組合儀表通過CAN輸出的信號(hào)；輸入信號(hào)測試界面主要是測試外部通過CAN輸入到組合儀表的信號(hào)。

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(shù)據(jù)接收模塊、CAN數(shù)據(jù)手動(dòng)更新模塊、CAN數(shù)據(jù)自動(dòng)更新模塊、CAN數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。

1）CAN接收模塊

CAN數(shù)據(jù)接收模塊主要負(fù)責(zé)接收組合儀表輸出信號(hào)，相應(yīng)程序設(shè)計(jì)如圖6所示，此部分程序可以實(shí)現(xiàn)將組合儀表實(shí)時(shí)輸出的CAN信號(hào)在輸出信號(hào)測試界面上顯示出來。

2）CAN數(shù)據(jù)更新模塊

CAN數(shù)據(jù)更新模塊包括手動(dòng)更新模塊和自動(dòng)更新模塊，主要負(fù)責(zé)將組合儀表輸入信號(hào)按照標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置測試周期、測試頻次以及相應(yīng)的傳感器參數(shù)指標(biāo)等。

轉(zhuǎn)速表CAN自動(dòng)數(shù)據(jù)更新按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的程序設(shè)計(jì)如圖7所示。當(dāng)把控制界面的功能測試和循環(huán)測試開關(guān)切換到循環(huán)測試時(shí)，此時(shí)程序即可按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的測試周期、測試頻次以及相應(yīng)的傳感器參數(shù)等要求進(jìn)行CAN自動(dòng)數(shù)據(jù)更新操作。此時(shí)，可以觀察測試界面上的轉(zhuǎn)速表、車速表、水溫表以及報(bào)警指示符號(hào)的運(yùn)行狀態(tài)是否與組合儀表一致。

轉(zhuǎn)速表CAN手動(dòng)數(shù)據(jù)更新按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的程序設(shè)計(jì)如圖8所示。當(dāng)把控制界面的功能測試和循環(huán)測試開關(guān)切換到功能測試時(shí)，此時(shí)即可進(jìn)行CAN手動(dòng)數(shù)據(jù)更新操作，可以手動(dòng)拖動(dòng)輸入信號(hào)測試界面上的轉(zhuǎn)速表指針到相應(yīng)位置上，測試組合儀表轉(zhuǎn)速表指針是否指到相應(yīng)位置；還可以在輸入信號(hào)測試界面上手動(dòng)點(diǎn)亮或熄滅信號(hào)燈，測試組合儀表上的相應(yīng)信號(hào)燈是否點(diǎn)亮或熄滅。

3）CAN數(shù)據(jù)發(fā)送模塊

CAN數(shù)據(jù)發(fā)送模塊主要負(fù)責(zé)將組合儀表輸入信號(hào)發(fā)送到組合儀表上，其程序設(shè)計(jì)圖如圖9所示。在測試組合儀表轉(zhuǎn)速表輸入信號(hào)時(shí)，需要將輸入信號(hào)測試界面上名稱為280的發(fā)送數(shù)據(jù)按鈕點(diǎn)亮，此時(shí)此部分程序就可以將程序中的轉(zhuǎn)速表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到組合儀表上。

5 結(jié)論

此測試系統(tǒng)以高精度的硬件信號(hào)測試臺(tái)，配合基于Labview平臺(tái)開發(fā)控制軟件和相應(yīng)的硬件，達(dá)到使整個(gè)測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、靈活性強(qiáng)、易于操作、便于維護(hù)、控制精度高的目的，能夠?qū)M合儀表耐久性能進(jìn)行測試，且成本低廉、通用性強(qiáng)，具備較強(qiáng)的擴(kuò)展能力，為組合儀表測試系統(tǒng)的二次開發(fā)提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。

［1］許德章.現(xiàn)代汽車儀表技術(shù)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(xué)碩士學(xué)位論文，2007.

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