汽车智能仪表设计与CAN总线技术应用浅析

摘 要：汽车仪表是汽车与驾乘人员交流的重要平台，在提升汽车行驶安全性、便捷性等方面有重要作用。随着汽车行业的快速发展，汽车仪表显示信息种类越来越多，人们对仪表系统也有了更高要求。而基于单片机控制的汽车智能仪表具有多功能、多渠道及高精确度等优点，且CAN总线运用分布式和实时性控制系统，能够有效提高汽车仪表抗干扰能力，从而确保仪表系统稳定、可靠运行。本文主要对汽车智能仪表设计与CAN总线技术应用进行了探讨，旨在促进汽车智能化仪表应用技术水平的提高，为汽车行业发展提供设备技术保障。

关键词：汽车智能仪表;设计;CAN总线;技术应用

1 汽车仪表研究发展现状

从国内外汽车仪表研究发展而言，按仪表工作原理进行划分，汽车仪表主要经历了机械作用力汽车仪表、电测原理仪表、模拟电路电子式汽车仪表及電动式全数字汽车仪表四代的发展，且随着计算机技术、微电子技术及控制技术的快速发展，汽车仪表智能化水平不断提高，车载信息服务系统是汽车智能仪表发展的一个重要成果。该系统融合了汽车电子信息技术、通信技术等技术，并以无线数字通信和3S（全球定位系统GPS、地理信息系统GIS、遥感技术RS）为基础，通过无线通信网将交通信息反馈给驾乘人员。虽然汽车仪表得到了很大发展，但是在信息传输过程中数据精度损失是一个普遍问题，这个问题的存在对书库辨识及反馈信息的可靠性有直接影响。另外，传统汽车仪表主要以机械式为主，通讯方式为线束，这就存在着电子干扰大、显示精度低、仪表体积大及难以实现信息共享等不足，因此如何克服传统汽车仪表不足，提高汽车整体水平一直都是国内外汽车仪表设计中的一个研究重点。

2 汽车智能仪表总体结构设计及功能

汽车智能仪表总体结构设计方案是在整合系统整体结构、功能、可靠性、抗干扰性及信息可实现性分析基础上而得出的关于汽车智能仪表总体结构设计的方案，其目的在于提升汽车仪表整体功能，对汽车后续工作起着重要作用。

汽车智能仪表在汽车整体结构中发挥着重要功能。其不仅能够及时准确的展示发动机转动速度、车辆运行速度及燃油量等信息，从而为驾驶人员操作提供具体指导，而且其运用实现了对汽车各部门零件运行状态、车载设备的实时性检测，让驾乘人员能够及时发现异常状况及采取相应补救措施，从而确保行车安全。另外，汽车智能仪表实现了个性化应用，能够更好满足不同用户的使用需求。随着科学技术的快速发展，智能仪表功能也在不断扩展，雷达、电子地图导航等功能的实现和应用为人们提供了更加的车载信息服务。

3 基于CAN总线技术的汽车智能仪表设计

3.1 CAN内涵及特点

CAN（控制局域网），其最先由德国为汽车行业监测与控制而设计，目前已是现阶段国际上应用紫薇广泛的现场总线形式之一。CAN是汽车运行好形式环境中的一种重要微控制器通讯，在各个汽车装载的ECU间交换数据信息，形成包括汽车仪表设备、汽车电子主干系统等在内的汽车电子控制网络。控制局域网为多主方式串行通讯系统，具有很强的位速率及抗干扰等特点，即使在10km的信号传播速度下也能提供高频率数据传输信息，从而保证分布式控制及实时性控制通讯传输网络的实现。

3.2 系统硬件设计

基于CAN总线技术应用下的汽车智能仪表系统硬件设计主要包括系统总体结构、主要控制器、步进电机及LCD模块等方面。（1）系统总体结构。CAN总线智能仪表硬件系统来自汽车传感器车速、转速、水温及机油压力信号等方面。其中，车速和转速为重要脉冲信号，经过整形和光电隔离加工后运送至单片机中，进而完成脉冲信号测量。而水温和机油压力则是模拟信号，经过前置处理操作进入单片机A/D转换输入端中，测量结果则由单片机传送至步进电机驱动模块，使得车速、转速、水温及机油压力等得以显示。（2）控制器。智能仪表主要控制器为新型微型控制器，该新型单片机是基于原有智能仪表上的发展，应用最新工艺结果制造而成，具有强大的指令功能、系统维护、系统诊断及系统优化等功能。（3）步进电机。基于CAN总线技术智能仪表硬件系统应用微型步进电机，其在汽车仪表板指示和其他设备指示中起着关键性作用，且具有低能耗、高精确度等优点。步进马达驱动操作的实现依靠两路逻辑脉冲信号，在5-10v脉冲下可进行工作，最大驱动频率达到1100Hz，输出轴步距角最小达到了1/12度，分为驱动模式和微步模式两种驱动模式，且可以根据不同高速度运动进行操作调节。（4）LCD模块。主要用于显示汽车运动历程，以千米为单位。目前，8位段样式模块就可满足LCD模块车里程需要。

3.3 系统抗干扰设计

汽车在行驶过程中往往会受到温度、湿度及振动等因素影响，为确保汽车仪表系统应用效果，就必须进行系统抗干扰设计。基于CAN总线技术汽车智能仪表设计中，通常采取噪声耦合限制和低噪声电路设计的措施来降低抗干扰敏感度。而从硬件层面上而言，则可曹勇宽电压输入方式实现操作对电源干扰的减少，同时结构实际对电源电压输出模块进行调整。通过在电源模块上安装相应电容滤波网络，可以有效提升电源稳定性，从而降低干扰。针对系统操作通道干扰，可以尽可能选择宽敞、温度适宜及抗干扰性能好的零件为元器件，并在CAN总线操作全过程通道和主要控制器间安全使用光电偶合器，这样就可以有效避免通道与主要控制单位间的相互干扰。而在软件方面，则可以充分发挥系统内部看门狗系统作用，在发生干扰情况下及时采取有效措施予以复位。

4 结束语

综上所述，CAN总线技术在汽车智能仪表设计中的应用具有显著优势。随着汽车工业的快速发展，人们对汽车性能、可靠性及舒适性等要求要越来越高，因此相关人员应进一步加强CAN总线技术在汽车智能仪表设计中的应用研究，以充分发挥CAN总线技术应用优势提高汽车性能与抗干扰能力，促进汽车工业更好更快发展。

参考文献：

[1]朱晓红.基于无线传输技术的汽车智能仪表设计[J].机械设计与制造工程，2016（10）：52-55.

[2]张丽凤.汽车智能仪表设计与CAN总线技术应用[J].自动化与仪器仪表，2017（11）：165-167.

推荐访问:浅析 总线技术 汽车 设计 智能仪表