基于虚拟仪器技术的步进电机式汽车仪表的设计

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1、万方数据18InstrumentTechniqueandSensorAug．2008基于虚拟仪器技术的步进电机式汽车仪表的设计蓝天，廖承林(中国科学院电工研究所，北京100080)摘要：运用虚拟仪器技术思想并采用控制系统快速原型的理念设计出一套新颖的步进电机式汽车仪表系统。基于LabVlEW和CompactRIO控制器核心系统平台进行软硬件开发。系统具备良好的人机交互界面，具有控制、监控仪表运行的功能，达到了良好的控制要求。应用虚拟仪器技术比传统的基于单片机的设计方式有很大的优越性，系统还可作为汽车仪表控制策略及新功能的研发测试平台。关键词：虚拟仪器；LabVIEW；CompactRIO；

2、步进电机；汽车仪表中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1002—1841(2008)08—0018—04DesignofAutomobileInstrumentUsingStepperMotorBasedonVirtualInstrumentLANTian．LIAOCheng‘lin(InstituteofElectricalEngineering，ChineseAcademyofSciences，Beijing100080，China)Abstract：Thispaperpresentedthedesignofalloriginalautomobileinstrumentssy

3、stemusingsteppermotorbythetechniqueofvirtualinstrumentandthemethodofrapidprototypingofthecontrolsystem．ThesoftwareandthehardwaredevelopmentWa目1basedonthegraphicallanguageLabVIEWandtheCompactRIOwhichWasthecentralcontrollerofthesystemplatform．弛esys—ternpossessedafavorablehuman—machineinterface，andit

4、canaccomplishthefunctionofcontrollingandmonitoring，whichreachedthecontrolrequirements．ComparedtothetraditionaldesignmethodbyusingMCU，theapplicationofvirtualinstrumenttechniquehasmoreadvantages，anditcanalsobecomethebasicplatformofresearchinganddevelopingnewcontrolstrategiesaswellasfunctions．Keyword

5、s：virtualinstrument；LabVIEW；CompactRIO；steppermotor；automobileinstrument0引言汽车仪表从最初的基于机械作用力而工作的机械式仪表，经历4代的发展u1，到目前最新的步进电动机式全数字汽车仪表。步进电机式仪表的指示精度远远高于国家标准，具有分度均匀，指针的重复性能好、响应速度快、无抖动，产品品质的稳定性和可靠性高等优点，而且批量生产成本有望低于同等功能的模拟电子式汽车仪表口J。步进电动机式汽车仪表在欧美应用已相当普及。目前，我国也正在致力于发展这种仪表技术。在步进电机控制系统设计中，传统方法是用单片机控制器实现步进电机控制，

6、此方法虽然可行，但由于线路复杂而且制成后不易调整，存在很大局限性。因此，采用基于虚拟仪器图形化编程软件LabVIEw和NICompactRIO可重新配置I／O的可编程自动化控制器，实现一种步进电机式全数字汽车仪表的系统设计，自主开发软硬件，构建一个研发步进电机式仪表功能的系统平台。系统采用了FPGA底层硬件和LabVIEW编程方式，实现了基于模型的快速原型设计，具备了较好的人机交互界面，可以进行上位机控制操作及数据监控显示功能。基金项目：“十一五”国家“八六三”计划节能与新能源汽车重大项目课题(2006AAllAl29)收稿日期：2007—09—06收修改稿日期：2008—05—291NI

7、CompactRIO及其开发特点介绍CompactRIO采用的是可重新配置I／O接口的FPGA技术实现超高性能和自定义的接口输入输出类型和方式，接口内置可直接和传感器／调节器连接的信号调理模块，达到工业级信号采集和控制要求。应用时，编写的下位机LabVlEWFPGA程序可以下载到设备中的FPGA芯片中，程序的运行是基于底层硬件并行处理的，保证了实时性。控制器端LabVlEWRT程序运行于实时操作系统平台与FPGA端程序进