可配置模拟仪表系统.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310026954.5

申请日:

2013.01.24

公开号:

CN103116340A

公开日:

2013.05.22

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):G05B 19/418申请日:20130124授权公告日:20150812终止日期:20160124|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G05B 19/418申请日:20130124|||公开

IPC分类号:

G05B19/418

主分类号:

G05B19/418

申请人:

无锡华航电子科技有限责任公司

发明人:

益平; 李家远; 袁侃

地址:

214135 江苏省无锡市新区菱湖大道97号科技园立业楼E210

优先权:

专利代理机构:

无锡市大为专利商标事务所 32104

代理人:

曹祖良

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内容摘要

本发明提供一种可配置模拟仪表系统,包括模拟仪表控制系统,和与之相连的一个或多个模拟仪表显示系统;所述模拟仪表控制系统包括数据处理单元、数据采集单元、内部数据源、仪表配置单元、仪表逻辑单元、控制按钮配置单元、控制按钮逻辑单元;数据处理单元连接数据采集单元、内部数据源;所述模拟仪表显示系统包括模拟仪表面板和模拟控制按钮面板。数据处理单元包含带有图形数据处理功能的CPU和显示卡,用于控制数据采集单元的工作模式,处理数据采集单元和内部数据源产生的数据或信号;处理仪表配置单元和控制按钮配置单元的图形数据,分析处理仪表逻辑单元和控制按钮逻辑单元产生的逻辑数据;本发明用于仪表系统的模拟设计,验证设计方案。

权利要求书

权利要求书一种可配置模拟仪表系统,其特征在于:包括模拟仪表控制系统(10),和与之相连的一个或多个模拟仪表显示系统(11);所述模拟仪表控制系统(10)包括数据处理单元(1)、数据采集单元(2)、内部数据源(3)、仪表配置单元(4)、仪表逻辑单元(5)、控制按钮配置单元(6)、控制按钮逻辑单元(7);数据处理单元(1)连接数据采集单元(2)、内部数据源(3);所述模拟仪表显示系统(11)包括模拟仪表面板(8)和模拟控制按钮面板(9);
所述数据采集单元(2)包括一块或多块数据采集卡,采集外部数据源产生的外部激励信号,并发送给数据处理单元(1);
所述内部数据源(3)用于产生内部激励信号;
所述数据处理单元(1)包含带有图形数据处理功能的CPU和显示卡,用于控制数据采集单元(2)的工作模式,处理数据采集单元(2)和内部数据源(3)产生的数据或信号;处理仪表配置单元(4)和控制按钮配置单元(6)的图形数据,分析处理仪表逻辑单元(5)和控制按钮逻辑单元(7)产生的逻辑数据;当使用外部数据源时,所述数据处理单元(1)将接收到的外部激励信号进行解码,转换为模拟仪表模型能识别的解码后数据,分析解码后数据,确定解码后数据的作用对象,并把解码后数据发送给相应的模拟仪表模型的数据接口;当使用内部数据源(3)时,数据处理单元(1)接收内部数据源(3)产生的内部激励信号,并按照控制按钮逻辑单元(7)发来的控制逻辑对内部激励信号进行处理调整,将处理调整后的内部激励信号发给相应的模拟仪表模型的数据接口或信号输出板卡(21);
所述仪表配置单元(4)提供仪表模型库,供用户从仪表模型库中选择需要的模拟仪表模型输出显示到模拟仪表面板(8)上;提供软件界面,供用户绘制仪表模型库中不存在的模拟仪表模型;
所述仪表逻辑单元(5)用于向模拟仪表模型分配数据接口,设定模拟仪表模型的显示逻辑,管理和定义模拟仪表模型间的逻辑关系;提供API接口,供用户为自定义模拟仪表模型加载相应的显示逻辑;仪表逻辑单元(5)能响应数据处理单元(1)传递来的数据,依据模拟仪表模型的显示逻辑产生响应显示信号并发送给模拟仪表面板(8);
所述控制按钮配置单元(6)提供控制按钮模型库,供用户从控制按钮模型库中选择需要的控制按钮模型输出显示到模拟控制按钮面板(9)上;提供软件界面,供用户绘制控制按钮模型库中不存在的控制按钮模型;
所述控制按钮逻辑单元(7)为控制按钮模型分配数据接口,设定控制按钮模型的控制逻辑;提供API接口,供用户为自定义控制按钮模型加载相应的控制逻辑;控制按钮逻辑单元(7)能响应用户操作控制按钮模型产生的控制信号,将控制信号包含的控制逻辑发给数据处理单元(1);
所述模拟仪表面板(8)为触摸显示屏,用于显示所选择的仪表模型库内的模拟仪表模型或自定义模拟仪表模型,以及显示上述模拟仪表模型或自定义模拟仪表模型的运转情况和运转数据;
所述模拟控制按钮面板(9)为触摸显示屏,用于显示所选择的控制按钮模型库内的控制按钮模型或自定义控制按钮模型,并且供用户操作上述控制按钮模型或自定义控制按钮模型,产生控制信号并发送给控制按钮逻辑单元(7)。
如权利要求1所述的一种可配置模拟仪表系统,其特征在于:所述模拟仪表控制系统(10)还包括与数据处理单元(1)相连的信号输出板卡(21),所述信号输出板卡(21)用于产生外部实际仪表能识别的激励信号,发送给外部实际仪表。
如权利要求1所述的一种可配置模拟仪表系统,其特征在于:所述模拟仪表面板(8)和模拟控制按钮面板(9)合设在同一个触摸显示屏上。
如权利要求1所述的一种可配置模拟仪表系统,其特征在于:所述模拟仪表控制系统(10)采用工业控制计算机,支持PCI、PXI、RS422、RS485协议。

说明书

说明书可配置模拟仪表系统
技术领域
本发明涉及一种模拟系统,尤其是一种可配置模拟仪表系统。
背景技术
随着汽车、火车、船舶、飞机等领域的发展,其中涉及的电子系统、传动系统的复杂性越来越高,为了能够准确、直观的显示各系统的运行状态,这些系统的显示仪表也越来越复杂。传统的电子仪表系统设计方法比较单一,一般先由设计人员获取各系统的显示需求,列出初步设计方案;然后,向各仪表供应商提供设计方案,获取各仪表供应商反馈信息;最后,通过反复论证确定仪表系统方案。设计人员和用户在仪表供应商提供最终产品前都不能直观的使用仪表,提出可行性建议。而且当最终方案确定后很难对后续发现的不足进行修改。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种可配置模拟仪表系统,设计人员可以根据已经获得的需求对仪表系统进行初步模拟设计,所设计的模拟仪表系统可以被外部数据源或者内部数据源驱动,显示模拟仪表系统的运转情况。本发明采用的技术方案是:
一种可配置模拟仪表系统,包括模拟仪表控制系统,和与之相连的一个或多个模拟仪表显示系统;所述模拟仪表控制系统包括数据处理单元、数据采集单元、内部数据源、仪表配置单元、仪表逻辑单元、控制按钮配置单元、控制按钮逻辑单元;数据处理单元连接数据采集单元、内部数据源;所述模拟仪表显示系统包括模拟仪表面板和模拟控制按钮面板。
所述数据采集单元包括一块或多块数据采集卡,采集外部数据源产生的外部激励信号,并发送给数据处理单元。
所述内部数据源用于产生内部激励信号。
所述数据处理单元包含带有图形数据处理功能的CPU和显示卡,用于控制数据采集单元的工作模式,处理数据采集单元和内部数据源产生的数据或信号;处理仪表配置单元和控制按钮配置单元的图形数据,分析处理仪表逻辑单元和控制按钮逻辑单元产生的逻辑数据;当使用外部数据源时,所述数据处理单元将接收到的外部激励信号进行解码,转换为模拟仪表模型能识别的解码后数据,分析解码后数据,确定解码后数据的作用对象,并把解码后数据发送给相应的模拟仪表模型的数据接口;当使用内部数据源时,数据处理单元接收内部数据源产生的内部激励信号,并按照控制按钮逻辑单元发来的控制逻辑对内部激励信号进行处理调整,将处理调整后的内部激励信号发给相应的模拟仪表模型的数据接口或信号输出板卡。
所述仪表配置单元提供仪表模型库,供用户从仪表模型库中选择需要的模拟仪表模型输出显示到模拟仪表面板上;提供软件界面,供用户绘制仪表模型库中不存在的模拟仪表模型。
所述仪表逻辑单元用于向模拟仪表模型分配数据接口,设定模拟仪表模型的显示逻辑,管理和定义模拟仪表模型间的逻辑关系;提供API(Application Programming Interface,应用程序编程接口)接口,供用户为自定义模拟仪表模型加载相应的显示逻辑;仪表逻辑单元能响应数据处理单元传递来的数据,依据模拟仪表模型的显示逻辑产生响应显示信号并发送给模拟仪表面板。
所述控制按钮配置单元提供控制按钮模型库,供用户从控制按钮模型库中选择需要的控制按钮模型输出显示到模拟控制按钮面板上;提供软件界面,供用户绘制控制按钮模型库中不存在的控制按钮模型。
所述控制按钮逻辑单元为控制按钮模型分配数据接口,设定控制按钮模型的控制逻辑;提供API接口,供用户为自定义控制按钮模型加载相应的控制逻辑;控制按钮逻辑单元能响应用户操作控制按钮模型产生的控制信号,将控制信号包含的控制逻辑发给数据处理单元。
所述模拟仪表面板为触摸显示屏,用于显示所选择的仪表模型库内的模拟仪表模型或自定义模拟仪表模型,以及显示上述模拟仪表模型或自定义模拟仪表模型的运转情况和运转数据。
所述模拟控制按钮面板为触摸显示屏,用于显示所选择的控制按钮模型库内的控制按钮模型或自定义控制按钮模型,并且供用户操作上述控制按钮模型或自定义控制按钮模型,产生控制信号并发送给控制按钮逻辑单元。
优选地,模拟仪表控制系统还包括与数据处理单元相连的信号输出板卡,所述信号输出板卡用于产生外部实际仪表能识别的激励信号,发送给外部实际仪表。
优选地,所述模拟仪表面板和模拟控制按钮面板合设在同一个触摸显示屏上。
所述模拟仪表控制系统10采用工业控制计算机,支持PCI、PXI、RS422、RS485协议。
本发明的优点:设计人员、仪表供应商及用户可以通过模拟仪表系统的运转情况对仪表设计方案提出反馈意见,加快了仪表系统最终方案的确定。模拟仪表系统的灵活性高,可以对仪表系统显示内容、显示方式、仪表位置、仪表大小进行配置。提高了仪表系统设计和验证的效率,对实际仪表系统开发与修正起到了很好的指导作用。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示:
一种可配置模拟仪表系统,包括模拟仪表控制系统10,和与之相连的一个或多个模拟仪表显示系统11;所述模拟仪表控制系统10包括数据处理单元1、数据采集单元2、内部数据源3、仪表配置单元4、仪表逻辑单元5、控制按钮配置单元6、控制按钮逻辑单元7;数据处理单元1连接数据采集单元2、内部数据源3;所述模拟仪表显示系统11包括模拟仪表面板8和模拟控制按钮面板9;
所述数据采集单元2包括一块或多块数据采集卡,采集外部数据源产生的外部激励信号,并发送给数据处理单元1;外部数据源即外部设备,不同的外部设备产生的外部激励信号的类型不同,因此需要采用对应的数据采集卡;
所述内部数据源3用于产生内部激励信号;内部激励信号是模拟仪表模型所能识别的信号,内部数据源3可以模拟发生正弦信号,方波信号,锯齿波信号等常用信号,同时可以根据用户设定发生所需信号。内部数据源3也可以用作验证外部实际仪表性能时的仿真数据源;
所述数据处理单元1包含带有图形数据处理功能的CPU和显示卡,用于控制数据采集单元2的工作模式,处理数据采集单元2和内部数据源3产生的数据或信号;处理仪表配置单元4和控制按钮配置单元6的图形数据,分析处理仪表逻辑单元5和控制按钮逻辑单元7产生的逻辑数据;
当使用外部数据源时,所述数据处理单元1将接收到的外部激励信号进行解码,转换为模拟仪表模型能识别的解码后数据,分析解码后数据,确定解码后数据的作用对象,并把解码后数据发送给相应的模拟仪表模型的数据接口;
当使用内部数据源3时,数据处理单元1接收内部数据源3产生的内部激励信号,并按照控制按钮逻辑单元7发来的控制逻辑对内部激励信号进行处理调整,将处理调整后的内部激励信号发给相应的模拟仪表模型的数据接口或信号输出板卡21;
优选地,模拟仪表控制系统10还包括与数据处理单元1相连的信号输出板卡21,所述信号输出板卡21用于产生外部实际仪表能识别的激励信号,发送给外部实际仪表;
所述仪表配置单元4提供仪表模型库,供用户从仪表模型库中选择需要的模拟仪表模型输出显示到模拟仪表面板8上;提供软件界面,供用户绘制仪表模型库中不存在的模拟仪表模型;
所述仪表逻辑单元5用于向模拟仪表模型分配数据接口,设定模拟仪表模型的显示逻辑,管理和定义模拟仪表模型间的逻辑关系;提供API(Application Programming Interface,应用程序编程接口)接口,供用户为自定义模拟仪表模型加载相应的显示逻辑;仪表逻辑单元5能响应数据处理单元1传递来的数据,依据模拟仪表模型的显示逻辑产生响应显示信号并发送给模拟仪表面板8;
具体地来说,仪表模型库内建好了常用仪表的模拟仪表模型,以及常用仪表的外形库和显示逻辑库(为动态链接库DLL形式),用户可以从仪表模型库内选择所需要的模拟仪表模型输出显示到模拟仪表面板8上,然后可以调整模拟仪表模型的位置、大小、显示模式等属性。当用户在仪表模型库内找不到需要的模拟仪表模型时,用户可以通过仪表配置单元4提供的软件界面,手工绘制需要的模拟仪表模型的外形,然后使用仪表逻辑单元5通过调用已有显示逻辑的动态链接库DLL文件的方式从显示逻辑库中加载需要的显示逻辑,然后与模拟仪表模型的外形绑定,形成自定义模拟仪表模型,然后将其输出显示到模拟仪表面板8上。对于某些特殊功能的仪表,如飞机地平仪,在常用仪表的显示逻辑库中并没有为它定义显示逻辑,此时,通常使用第三方软件对特殊功能仪表的显示逻辑进行编写,用户使用仪表逻辑单元5提供的API接口,将编写的特殊功能仪表的显示逻辑编译成动态链接库DLL的形式,当绘制完模拟仪表模型的外形后,仪表逻辑单元5通过调用用户编写的动态链接库DLL文件实现对特殊显示逻辑的加载,然后与模拟仪表模型的外形绑定,从而形成自定义模拟仪表模型,然后将其输出显示到模拟仪表面板8上。
当选用的多个模拟仪表模型之间有耦合关系时,仪表逻辑单元5还可以用于定义和管理这些模拟仪表模型之间的逻辑关系。
所述控制按钮配置单元6提供控制按钮模型库,供用户从控制按钮模型库中选择需要的控制按钮模型输出显示到模拟控制按钮面板9上;提供软件界面,供用户绘制控制按钮模型库中不存在的控制按钮模型;
所述控制按钮逻辑单元7为控制按钮模型分配数据接口,设定控制按钮模型的控制逻辑;提供API接口,供用户为自定义控制按钮模型加载相应的控制逻辑;控制按钮逻辑单元7能响应用户操作控制按钮模型产生的控制信号,将控制信号包含的控制逻辑发给数据处理单元1;
具体地来说,控制按钮模型库内建好了常用的控制按钮模型,以及常用控制按钮的外形库和控制逻辑功能库(为动态链接库DLL形式),用户可以从控制按钮模型库选择所需要的控制按钮模型输出显示到模拟控制按钮面板9上,然后可以调整控制按钮模型的位置、大小、显示模式等属性。当用户在控制按钮模型库内找不到需要的控制按钮模型时,用户可以通过控制按钮配置单元6提供的软件界面,手工绘制需要的控制按钮模型的外形,然后使用控制按钮逻辑单元7通过调用已有控制逻辑的动态链接库DLL文件的方式从控制逻辑功能库中加载需要的控制逻辑,然后与控制按钮模型的外形绑定,形成自定义控制按钮模型,然后将其输出显示到模拟控制按钮面板9上。对于某些复杂逻辑功能的控制按钮,在常用控制按钮的控制逻辑功能库中没有为它定义控制逻辑,此时,需要使用第三方软件对于上述复杂逻辑功能的控制按钮的控制逻辑进行编写,用户使用控制按钮逻辑单元7提供的API接口,将编写的复杂逻辑功能的控制按钮的控制逻辑编译成动态链接库DLL的形式,当绘制完控制按钮模型的外形后,控制按钮逻辑单元7通过调用上述编译完成的动态链接库文件的方式,加载相应的复杂逻辑功能的控制按钮的控制逻辑,然后与控制按钮模型的外形绑定,形成自定义控制按钮模型,然后将其输出显示到模拟控制按钮面板9上。
所述模拟仪表面板8为触摸显示屏,用于显示所选择的仪表模型库内的模拟仪表模型或自定义模拟仪表模型,以及显示上述模拟仪表模型或自定义模拟仪表模型的运转情况和运转数据;
所述模拟控制按钮面板9为触摸显示屏,用于显示所选择的控制按钮模型库内的控制按钮模型或自定义控制按钮模型,并且供用户操作上述控制按钮模型或自定义控制按钮模型,产生控制信号并发送给控制按钮逻辑单元7;
所述模拟仪表面板8和模拟控制按钮面板9通常合设在同一个触摸显示屏上,一个触摸显示屏划分出相应区域分别给模拟仪表面板8和模拟控制按钮面板9;
所述模拟仪表控制系统10采用工业控制计算机,支持PCI、PXI、RS422、RS485等协议。
根据所需要设计的仪表系统的规模,用户可以定义模拟仪表显示系统11的规模,可以设计多个模拟仪表显示系统11,也可以在一个模拟仪表显示系统11上通过按比例缩放的方式将模拟仪表模型输出显示在一个模拟仪表显示系统11上。
下面结合实例应用本发明提出的可配置模拟仪表系统,以观察、验证模拟仪表系统和实际仪表系统的设计和运转情况。
首先设计人员先获得实际仪表系统的设计需求,来利用本发明搭建一个模拟仪表系统。设计人员从仪表配置单元4提供的仪表模型库中选择需要的模拟仪表模型输出显示到模拟仪表面板8上,如果仪表模型库中没有需要的模拟仪表模型,则利用上文所述的方法建立一个自定义模拟仪表模型。设计人员从控制按钮模型库中选择需要的控制按钮模型输出显示到模拟控制按钮面板9上。如果控制按钮模型库中没有需要的控制按钮模型,则自建一个自定义控制按钮模型。模拟仪表模型的数据接口由仪表逻辑单元5分配好。
接着为模拟仪表显示系统11分配数据源。有些模拟仪表模型需要外部数据源激励。根据外部数据源设备的数据协议(如RS422、ARINC429、ARINC664等)配置数据采集单元2的数据接口,这时,数据采集单元2采集外部数据源产生的外部激励信号,并发送给数据处理单元1,数据处理单元1将接收到的外部激励信号进行解码,转换为模拟仪表模型能识别的解码后数据,分析解码后数据,确定解码后数据的作用对象,并把解码后数据发送给相应的模拟仪表模型的数据接口,去驱动相应的模拟仪表模型;
对于不使用外部数据源激励的模拟仪表模型,则可以利用内部数据源3激励。根据实际仪表的显示需求,设定内部数据源3的数据内容,产生相应的内部激励信号,发送给数据处理单元1。用户可以对模拟仪表模型需要的激励信号进行调整,比如操作控制按钮模型,产生控制信号,发送给控制按钮逻辑单元7,控制按钮逻辑单元7响应控制信号,将控制信号包含的控制逻辑发给数据处理单元1。数据处理单元1按照控制按钮逻辑单元7发来的控制逻辑对收到的内部激励信号进行处理调整,然后再发给相应的模拟仪表模型的数据接口,去驱动相应的模拟仪表模型;
随后运行模拟仪表系统,设计人员可以通过操作外部数据源设备、改变内部数据源产生的内部激励信号、操作控制按钮模型等方式来测试模拟仪表的不同运转状况和输出显示,发现设计漏洞,并及时更改。设计人员和仪表供应商可以观察模拟仪表模型的外观和运转状况,如果发现问题,仪表供应商可以向设计人员提出反馈意见,指导设计方案的修正。真实用户(比如驾驶员)可以通过操作模拟仪表系统,评估仪表系统设计方案的实用性,向设计人员和仪表供应商提出改进需求。
在模拟仪表系统改进完善以后,仪表供应商就可以按照改进的设计方案试生产实际仪表系统。实际仪表系统试生产出来以后,可以采用与模拟仪表系统并联运行的方式,使用同一外部数据源激励,通过比较分析,对试生产的实际仪表系统的性能进行评估,找到试生产的实际仪表系统的缺陷以便进一步改进。
本发明的另外一个功能是提供了信号输出板卡21,以便在外部数据源不到位的情况下,能够验证外部的实际仪表。有时候外部数据源的开发生产进度落后于仪表系统,例如外部数据源为机载设备,没有生产出来,这时实际的机载仪表已经由仪表供应商试生产出,需要进行验证。这时,首先启动内部数据源3,根据外部实际仪表的显示需求设定内部数据源3,产生相应的激励信号,并发送给数据处理单元1。用户可以对外部实际仪表需要的激励信号进行调整,此时用户操作控制按钮模型,产生控制信号,发送给控制按钮逻辑单元7,控制按钮逻辑单元7响应控制信号,将控制信号包含的控制逻辑发给数据处理单元1。数据处理单元1按照控制按钮逻辑单元7发来的控制逻辑对内部数据源3产生的激励信号进行处理调整。随后处理调整后的激励信号被发给信号输出板卡21,信号输出板卡21对其进行编码,产生外部实际仪表能识别的激励信号,发送给外部实际仪表。观察外部实际仪表的运行状况,以评估验证外部实际仪表。
本发明提高了仪表系统设计和验证的效率,对实际仪表系统开发与修正起到了很好的指导作用。

可配置模拟仪表系统.pdf_第1页
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可配置模拟仪表系统.pdf_第2页
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可配置模拟仪表系统.pdf_第3页
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资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 103116340 A (43)申请公布日 2013.05.22 CN 103116340 A *CN103116340A* (21)申请号 201310026954.5 (22)申请日 2013.01.24 G05B 19/418(2006.01) (71)申请人 无锡华航电子科技有限责任公司 地址 214135 江苏省无锡市新区菱湖大道 97 号科技园立业楼 E210 (72)发明人 宋益平 李家远 袁侃 (74)专利代理机构 无锡市大为专利商标事务所 32104 代理人 曹祖良 (54) 发明名称 可配置模拟仪表系统 (57) 摘要 本发明提供一种可配置模拟仪表。

2、系统, 包括 模拟仪表控制系统, 和与之相连的一个或多个模 拟仪表显示系统 ; 所述模拟仪表控制系统包括数 据处理单元、 数据采集单元、 内部数据源、 仪表配 置单元、 仪表逻辑单元、 控制按钮配置单元、 控制 按钮逻辑单元 ; 数据处理单元连接数据采集单 元、 内部数据源 ; 所述模拟仪表显示系统包括模 拟仪表面板和模拟控制按钮面板。数据处理单元 包含带有图形数据处理功能的 CPU 和显示卡, 用 于控制数据采集单元的工作模式, 处理数据采集 单元和内部数据源产生的数据或信号 ; 处理仪表 配置单元和控制按钮配置单元的图形数据, 分析 处理仪表逻辑单元和控制按钮逻辑单元产生的逻 辑数据 ; 。

3、本发明用于仪表系统的模拟设计, 验证 设计方案。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103116340 A CN 103116340 A *CN103116340A* 1/2 页 2 1. 一种可配置模拟仪表系统, 其特征在于 : 包括模拟仪表控制系统 (10), 和与之相连 的一个或多个模拟仪表显示系统 (11) ; 所述模拟仪表控制系统 (10) 包括数据处理单元 (1)、 数据采集单元(2)、 内部数据源(3)、 仪表配置单元。

4、(4)、 仪表逻辑单元(5)、 控制按钮配 置单元 (6)、 控制按钮逻辑单元 (7) ; 数据处理单元 (1) 连接数据采集单元 (2)、 内部数据源 (3) ; 所述模拟仪表显示系统 (11) 包括模拟仪表面板 (8) 和模拟控制按钮面板 (9) ; 所述数据采集单元 (2) 包括一块或多块数据采集卡, 采集外部数据源产生的外部激励 信号, 并发送给数据处理单元 (1) ; 所述内部数据源 (3) 用于产生内部激励信号 ; 所述数据处理单元 (1) 包含带有图形数据处理功能的 CPU 和显示卡, 用于控制数据采 集单元(2)的工作模式, 处理数据采集单元(2)和内部数据源(3)产生的数据或。

5、信号 ; 处理 仪表配置单元 (4) 和控制按钮配置单元 (6) 的图形数据, 分析处理仪表逻辑单元 (5) 和控 制按钮逻辑单元(7)产生的逻辑数据 ; 当使用外部数据源时, 所述数据处理单元(1)将接收 到的外部激励信号进行解码, 转换为模拟仪表模型能识别的解码后数据, 分析解码后数据, 确定解码后数据的作用对象, 并把解码后数据发送给相应的模拟仪表模型的数据接口 ; 当 使用内部数据源 (3) 时, 数据处理单元 (1) 接收内部数据源 (3) 产生的内部激励信号, 并按 照控制按钮逻辑单元 (7) 发来的控制逻辑对内部激励信号进行处理调整, 将处理调整后的 内部激励信号发给相应的模拟仪。

6、表模型的数据接口或信号输出板卡 (21) ; 所述仪表配置单元 (4) 提供仪表模型库, 供用户从仪表模型库中选择需要的模拟仪表 模型输出显示到模拟仪表面板 (8) 上 ; 提供软件界面, 供用户绘制仪表模型库中不存在的 模拟仪表模型 ; 所述仪表逻辑单元 (5) 用于向模拟仪表模型分配数据接口, 设定模拟仪表模型的显示 逻辑, 管理和定义模拟仪表模型间的逻辑关系 ; 提供 API 接口, 供用户为自定义模拟仪表模 型加载相应的显示逻辑 ; 仪表逻辑单元(5)能响应数据处理单元(1)传递来的数据, 依据模 拟仪表模型的显示逻辑产生响应显示信号并发送给模拟仪表面板 (8) ; 所述控制按钮配置单。

7、元 (6) 提供控制按钮模型库, 供用户从控制按钮模型库中选择需 要的控制按钮模型输出显示到模拟控制按钮面板 (9) 上 ; 提供软件界面, 供用户绘制控制 按钮模型库中不存在的控制按钮模型 ; 所述控制按钮逻辑单元 (7) 为控制按钮模型分配数据接口, 设定控制按钮模型的控制 逻辑 ; 提供 API 接口, 供用户为自定义控制按钮模型加载相应的控制逻辑 ; 控制按钮逻辑单 元 (7) 能响应用户操作控制按钮模型产生的控制信号, 将控制信号包含的控制逻辑发给数 据处理单元 (1) ; 所述模拟仪表面板 (8) 为触摸显示屏, 用于显示所选择的仪表模型库内的模拟仪表模 型或自定义模拟仪表模型, 。

8、以及显示上述模拟仪表模型或自定义模拟仪表模型的运转情况 和运转数据 ; 所述模拟控制按钮面板 (9) 为触摸显示屏, 用于显示所选择的控制按钮模型库内的控 制按钮模型或自定义控制按钮模型, 并且供用户操作上述控制按钮模型或自定义控制按钮 模型, 产生控制信号并发送给控制按钮逻辑单元 (7)。 2. 如权利要求 1 所述的一种可配置模拟仪表系统, 其特征在于 : 所述模拟仪表控制系 统 (10) 还包括与数据处理单元 (1) 相连的信号输出板卡 (21), 所述信号输出板卡 (21) 用 权 利 要 求 书 CN 103116340 A 2 2/2 页 3 于产生外部实际仪表能识别的激励信号, 。

9、发送给外部实际仪表。 3.如权利要求1所述的一种可配置模拟仪表系统, 其特征在于 : 所述模拟仪表面板(8) 和模拟控制按钮面板 (9) 合设在同一个触摸显示屏上。 4. 如权利要求 1 所述的一种可配置模拟仪表系统, 其特征在于 : 所述模拟仪表控制系 统 (10) 采用工业控制计算机, 支持 PCI、 PXI、 RS422、 RS485 协议。 权 利 要 求 书 CN 103116340 A 3 1/6 页 4 可配置模拟仪表系统 技术领域 0001 本发明涉及一种模拟系统, 尤其是一种可配置模拟仪表系统。 背景技术 0002 随着汽车、 火车、 船舶、 飞机等领域的发展, 其中涉及的电。

10、子系统、 传动系统的复杂 性越来越高, 为了能够准确、 直观的显示各系统的运行状态, 这些系统的显示仪表也越来越 复杂。 传统的电子仪表系统设计方法比较单一, 一般先由设计人员获取各系统的显示需求, 列出初步设计方案 ; 然后, 向各仪表供应商提供设计方案, 获取各仪表供应商反馈信息 ; 最 后, 通过反复论证确定仪表系统方案。设计人员和用户在仪表供应商提供最终产品前都不 能直观的使用仪表, 提出可行性建议。而且当最终方案确定后很难对后续发现的不足进行 修改。 发明内容 0003 本发明的目的是克服现有技术中存在的不足, 提供一种可配置模拟仪表系统 , 设 计人员可以根据已经获得的需求对仪表系。

11、统进行初步模拟设计, 所设计的模拟仪表系统可 以被外部数据源或者内部数据源驱动, 显示模拟仪表系统的运转情况。本发明采用的技术 方案是 : 一种可配置模拟仪表系统, 包括模拟仪表控制系统, 和与之相连的一个或多个模拟仪 表显示系统 ; 所述模拟仪表控制系统包括数据处理单元、 数据采集单元、 内部数据源、 仪表 配置单元、 仪表逻辑单元、 控制按钮配置单元、 控制按钮逻辑单元 ; 数据处理单元连接数据 采集单元、 内部数据源 ; 所述模拟仪表显示系统包括模拟仪表面板和模拟控制按钮面板。 0004 所述数据采集单元包括一块或多块数据采集卡, 采集外部数据源产生的外部激励 信号, 并发送给数据处理单。

12、元。 0005 所述内部数据源用于产生内部激励信号。 0006 所述数据处理单元包含带有图形数据处理功能的 CPU 和显示卡, 用于控制数据采 集单元的工作模式, 处理数据采集单元和内部数据源产生的数据或信号 ; 处理仪表配置单 元和控制按钮配置单元的图形数据, 分析处理仪表逻辑单元和控制按钮逻辑单元产生的逻 辑数据 ; 当使用外部数据源时, 所述数据处理单元将接收到的外部激励信号进行解码, 转换 为模拟仪表模型能识别的解码后数据, 分析解码后数据, 确定解码后数据的作用对象, 并把 解码后数据发送给相应的模拟仪表模型的数据接口 ; 当使用内部数据源时, 数据处理单元 接收内部数据源产生的内部。

13、激励信号, 并按照控制按钮逻辑单元发来的控制逻辑对内部激 励信号进行处理调整, 将处理调整后的内部激励信号发给相应的模拟仪表模型的数据接口 或信号输出板卡。 0007 所述仪表配置单元提供仪表模型库, 供用户从仪表模型库中选择需要的模拟仪表 模型输出显示到模拟仪表面板上 ; 提供软件界面, 供用户绘制仪表模型库中不存在的模拟 仪表模型。 说 明 书 CN 103116340 A 4 2/6 页 5 0008 所述仪表逻辑单元用于向模拟仪表模型分配数据接口, 设定模拟仪表模型的显 示逻辑, 管理和定义模拟仪表模型间的逻辑关系 ; 提供 API(Application Programming In。

14、terface, 应用程序编程接口) 接口, 供用户为自定义模拟仪表模型加载相应的显示逻辑 ; 仪表逻辑单元能响应数据处理单元传递来的数据, 依据模拟仪表模型的显示逻辑产生响应 显示信号并发送给模拟仪表面板。 0009 所述控制按钮配置单元提供控制按钮模型库, 供用户从控制按钮模型库中选择需 要的控制按钮模型输出显示到模拟控制按钮面板上 ; 提供软件界面, 供用户绘制控制按钮 模型库中不存在的控制按钮模型。 0010 所述控制按钮逻辑单元为控制按钮模型分配数据接口, 设定控制按钮模型的控制 逻辑 ; 提供 API 接口, 供用户为自定义控制按钮模型加载相应的控制逻辑 ; 控制按钮逻辑单 元能响。

15、应用户操作控制按钮模型产生的控制信号, 将控制信号包含的控制逻辑发给数据处 理单元。 0011 所述模拟仪表面板为触摸显示屏, 用于显示所选择的仪表模型库内的模拟仪表模 型或自定义模拟仪表模型, 以及显示上述模拟仪表模型或自定义模拟仪表模型的运转情况 和运转数据。 0012 所述模拟控制按钮面板为触摸显示屏, 用于显示所选择的控制按钮模型库内的控 制按钮模型或自定义控制按钮模型, 并且供用户操作上述控制按钮模型或自定义控制按钮 模型, 产生控制信号并发送给控制按钮逻辑单元。 0013 优选地, 模拟仪表控制系统还包括与数据处理单元相连的信号输出板卡, 所述信 号输出板卡用于产生外部实际仪表能识。

16、别的激励信号, 发送给外部实际仪表。 0014 优选地, 所述模拟仪表面板和模拟控制按钮面板合设在同一个触摸显示屏上。 0015 所述模拟仪表控制系统 10 采用工业控制计算机, 支持 PCI、 PXI、 RS422、 RS485 协 议。 0016 本发明的优点 : 设计人员、 仪表供应商及用户可以通过模拟仪表系统的运转情况 对仪表设计方案提出反馈意见, 加快了仪表系统最终方案的确定。模拟仪表系统的灵活性 高, 可以对仪表系统显示内容、 显示方式、 仪表位置、 仪表大小进行配置。 提高了仪表系统设 计和验证的效率, 对实际仪表系统开发与修正起到了很好的指导作用。 附图说明 0017 图 1 。

17、为本发明的结构组成示意图。 具体实施方式 0018 下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。 0019 如图 1 所示 : 一种可配置模拟仪表系统, 包括模拟仪表控制系统 10, 和与之相连的一个或多个模拟 仪表显示系统 11 ; 所述模拟仪表控制系统 10 包括数据处理单元 1、 数据采集单元 2、 内部数 据源 3、 仪表配置单元 4、 仪表逻辑单元 5、 控制按钮配置单元 6、 控制按钮逻辑单元 7 ; 数据 处理单元1连接数据采集单元2、 内部数据源3 ; 所述模拟仪表显示系统11包括模拟仪表面 板 8 和模拟控制按钮面板 9 ; 说 明 书 CN 103116340 A 5 3。

18、/6 页 6 所述数据采集单元 2 包括一块或多块数据采集卡, 采集外部数据源产生的外部激励信 号, 并发送给数据处理单元 1 ; 外部数据源即外部设备, 不同的外部设备产生的外部激励信 号的类型不同, 因此需要采用对应的数据采集卡 ; 所述内部数据源 3 用于产生内部激励信号 ; 内部激励信号是模拟仪表模型所能识别的 信号, 内部数据源 3 可以模拟发生正弦信号, 方波信号, 锯齿波信号等常用信号, 同时可以 根据用户设定发生所需信号。内部数据源 3 也可以用作验证外部实际仪表性能时的仿真数 据源 ; 所述数据处理单元 1 包含带有图形数据处理功能的 CPU 和显示卡, 用于控制数据采集 单。

19、元2的工作模式, 处理数据采集单元2和内部数据源3产生的数据或信号 ; 处理仪表配置 单元 4 和控制按钮配置单元 6 的图形数据, 分析处理仪表逻辑单元 5 和控制按钮逻辑单元 7 产生的逻辑数据 ; 当使用外部数据源时, 所述数据处理单元 1 将接收到的外部激励信号进行解码, 转换 为模拟仪表模型能识别的解码后数据, 分析解码后数据, 确定解码后数据的作用对象, 并把 解码后数据发送给相应的模拟仪表模型的数据接口 ; 当使用内部数据源 3 时, 数据处理单元 1 接收内部数据源 3 产生的内部激励信号, 并按 照控制按钮逻辑单元 7 发来的控制逻辑对内部激励信号进行处理调整, 将处理调整后。

20、的内 部激励信号发给相应的模拟仪表模型的数据接口或信号输出板卡 21 ; 优选地, 模拟仪表控制系统 10 还包括与数据处理单元 1 相连的信号输出板卡 21, 所述 信号输出板卡 21 用于产生外部实际仪表能识别的激励信号, 发送给外部实际仪表 ; 所述仪表配置单元 4 提供仪表模型库, 供用户从仪表模型库中选择需要的模拟仪表模 型输出显示到模拟仪表面板 8 上 ; 提供软件界面, 供用户绘制仪表模型库中不存在的模拟 仪表模型 ; 所述仪表逻辑单元 5 用于向模拟仪表模型分配数据接口, 设定模拟仪表模型的显 示逻辑, 管理和定义模拟仪表模型间的逻辑关系 ; 提供 API(Applicatio。

21、n Programming Interface, 应用程序编程接口) 接口, 供用户为自定义模拟仪表模型加载相应的显示逻辑 ; 仪表逻辑单元 5 能响应数据处理单元 1 传递来的数据, 依据模拟仪表模型的显示逻辑产生 响应显示信号并发送给模拟仪表面板 8 ; 具体地来说, 仪表模型库内建好了常用仪表的模拟仪表模型, 以及常用仪表的外形库 和显示逻辑库 (为动态链接库 DLL 形式) , 用户可以从仪表模型库内选择所需要的模拟仪表 模型输出显示到模拟仪表面板 8 上, 然后可以调整模拟仪表模型的位置、 大小、 显示模式等 属性。当用户在仪表模型库内找不到需要的模拟仪表模型时, 用户可以通过仪表配。

22、置单元 4 提供的软件界面, 手工绘制需要的模拟仪表模型的外形, 然后使用仪表逻辑单元 5 通过调 用已有显示逻辑的动态链接库 DLL 文件的方式从显示逻辑库中加载需要的显示逻辑, 然后 与模拟仪表模型的外形绑定, 形成自定义模拟仪表模型, 然后将其输出显示到模拟仪表面 板 8 上。对于某些特殊功能的仪表, 如飞机地平仪, 在常用仪表的显示逻辑库中并没有为 它定义显示逻辑, 此时, 通常使用第三方软件对特殊功能仪表的显示逻辑进行编写, 用户使 用仪表逻辑单元 5 提供的 API 接口, 将编写的特殊功能仪表的显示逻辑编译成动态链接库 DLL 的形式, 当绘制完模拟仪表模型的外形后, 仪表逻辑单。

23、元 5 通过调用用户编写的动态链 接库 DLL 文件实现对特殊显示逻辑的加载, 然后与模拟仪表模型的外形绑定, 从而形成自 说 明 书 CN 103116340 A 6 4/6 页 7 定义模拟仪表模型, 然后将其输出显示到模拟仪表面板 8 上。 0020 当选用的多个模拟仪表模型之间有耦合关系时, 仪表逻辑单元 5 还可以用于定义 和管理这些模拟仪表模型之间的逻辑关系。 0021 所述控制按钮配置单元 6 提供控制按钮模型库, 供用户从控制按钮模型库中选择 需要的控制按钮模型输出显示到模拟控制按钮面板 9 上 ; 提供软件界面, 供用户绘制控制 按钮模型库中不存在的控制按钮模型 ; 所述控制。

24、按钮逻辑单元 7 为控制按钮模型分配数据接口, 设定控制按钮模型的控制逻 辑 ; 提供 API 接口, 供用户为自定义控制按钮模型加载相应的控制逻辑 ; 控制按钮逻辑单元 7 能响应用户操作控制按钮模型产生的控制信号, 将控制信号包含的控制逻辑发给数据处 理单元 1 ; 具体地来说, 控制按钮模型库内建好了常用的控制按钮模型, 以及常用控制按钮的外 形库和控制逻辑功能库 (为动态链接库 DLL 形式) , 用户可以从控制按钮模型库选择所需要 的控制按钮模型输出显示到模拟控制按钮面板 9 上, 然后可以调整控制按钮模型的位置、 大小、 显示模式等属性。 当用户在控制按钮模型库内找不到需要的控制按。

25、钮模型时, 用户可 以通过控制按钮配置单元 6 提供的软件界面, 手工绘制需要的控制按钮模型的外形, 然后 使用控制按钮逻辑单元7通过调用已有控制逻辑的动态链接库DLL文件的方式从控制逻辑 功能库中加载需要的控制逻辑, 然后与控制按钮模型的外形绑定, 形成自定义控制按钮模 型, 然后将其输出显示到模拟控制按钮面板 9 上。对于某些复杂逻辑功能的控制按钮, 在常 用控制按钮的控制逻辑功能库中没有为它定义控制逻辑, 此时, 需要使用第三方软件对于 上述复杂逻辑功能的控制按钮的控制逻辑进行编写, 用户使用控制按钮逻辑单元 7 提供的 API 接口, 将编写的复杂逻辑功能的控制按钮的控制逻辑编译成动态。

26、链接库 DLL 的形式, 当 绘制完控制按钮模型的外形后, 控制按钮逻辑单元 7 通过调用上述编译完成的动态链接库 文件的方式, 加载相应的复杂逻辑功能的控制按钮的控制逻辑, 然后与控制按钮模型的外 形绑定, 形成自定义控制按钮模型, 然后将其输出显示到模拟控制按钮面板 9 上。 0022 所述模拟仪表面板 8 为触摸显示屏, 用于显示所选择的仪表模型库内的模拟仪表 模型或自定义模拟仪表模型, 以及显示上述模拟仪表模型或自定义模拟仪表模型的运转情 况和运转数据 ; 所述模拟控制按钮面板 9 为触摸显示屏, 用于显示所选择的控制按钮模型库内的控制 按钮模型或自定义控制按钮模型, 并且供用户操作上。

27、述控制按钮模型或自定义控制按钮模 型, 产生控制信号并发送给控制按钮逻辑单元 7 ; 所述模拟仪表面板 8 和模拟控制按钮面板 9 通常合设在同一个触摸显示屏上, 一个触 摸显示屏划分出相应区域分别给模拟仪表面板 8 和模拟控制按钮面板 9 ; 所述模拟仪表控制系统 10 采用工业控制计算机, 支持 PCI、 PXI、 RS422、 RS485 等协议。 0023 根据所需要设计的仪表系统的规模, 用户可以定义模拟仪表显示系统 11 的规模, 可以设计多个模拟仪表显示系统 11, 也可以在一个模拟仪表显示系统 11 上通过按比例缩 放的方式将模拟仪表模型输出显示在一个模拟仪表显示系统 11 上。

28、。 0024 下面结合实例应用本发明提出的可配置模拟仪表系统, 以观察、 验证模拟仪表系 统和实际仪表系统的设计和运转情况。 0025 首先设计人员先获得实际仪表系统的设计需求, 来利用本发明搭建一个模拟仪表 说 明 书 CN 103116340 A 7 5/6 页 8 系统。设计人员从仪表配置单元 4 提供的仪表模型库中选择需要的模拟仪表模型输出显示 到模拟仪表面板 8 上, 如果仪表模型库中没有需要的模拟仪表模型, 则利用上文所述的方 法建立一个自定义模拟仪表模型。 设计人员从控制按钮模型库中选择需要的控制按钮模型 输出显示到模拟控制按钮面板 9 上。如果控制按钮模型库中没有需要的控制按钮。

29、模型, 则 自建一个自定义控制按钮模型。模拟仪表模型的数据接口由仪表逻辑单元 5 分配好。 0026 接着为模拟仪表显示系统 11 分配数据源。有些模拟仪表模型需要外部数据源激 励。根据外部数据源设备的数据协议 (如 RS422、 ARINC429、 ARINC664 等) 配置数据采集单 元 2 的数据接口, 这时, 数据采集单元 2 采集外部数据源产生的外部激励信号, 并发送给数 据处理单元 1, 数据处理单元 1 将接收到的外部激励信号进行解码, 转换为模拟仪表模型能 识别的解码后数据, 分析解码后数据, 确定解码后数据的作用对象, 并把解码后数据发送给 相应的模拟仪表模型的数据接口, 。

30、去驱动相应的模拟仪表模型 ; 对于不使用外部数据源激励的模拟仪表模型, 则可以利用内部数据源 3 激励。根据实 际仪表的显示需求, 设定内部数据源 3 的数据内容, 产生相应的内部激励信号, 发送给数据 处理单元 1。用户可以对模拟仪表模型需要的激励信号进行调整, 比如操作控制按钮模型, 产生控制信号, 发送给控制按钮逻辑单元 7, 控制按钮逻辑单元 7 响应控制信号, 将控制信 号包含的控制逻辑发给数据处理单元 1。数据处理单元 1 按照控制按钮逻辑单元 7 发来的 控制逻辑对收到的内部激励信号进行处理调整, 然后再发给相应的模拟仪表模型的数据接 口, 去驱动相应的模拟仪表模型 ; 随后运行。

31、模拟仪表系统, 设计人员可以通过操作外部数据源设备、 改变内部数据源产 生的内部激励信号、 操作控制按钮模型等方式来测试模拟仪表的不同运转状况和输出显 示, 发现设计漏洞, 并及时更改。 设计人员和仪表供应商可以观察模拟仪表模型的外观和运 转状况, 如果发现问题, 仪表供应商可以向设计人员提出反馈意见, 指导设计方案的修正。 真实用户 (比如驾驶员) 可以通过操作模拟仪表系统, 评估仪表系统设计方案的实用性, 向 设计人员和仪表供应商提出改进需求。 0027 在模拟仪表系统改进完善以后, 仪表供应商就可以按照改进的设计方案试生产实 际仪表系统。 实际仪表系统试生产出来以后, 可以采用与模拟仪表。

32、系统并联运行的方式, 使 用同一外部数据源激励, 通过比较分析, 对试生产的实际仪表系统的性能进行评估, 找到试 生产的实际仪表系统的缺陷以便进一步改进。 0028 本发明的另外一个功能是提供了信号输出板卡 21, 以便在外部数据源不到位的情 况下, 能够验证外部的实际仪表。 有时候外部数据源的开发生产进度落后于仪表系统, 例如 外部数据源为机载设备, 没有生产出来, 这时实际的机载仪表已经由仪表供应商试生产出, 需要进行验证。这时, 首先启动内部数据源 3, 根据外部实际仪表的显示需求设定内部数据 源 3, 产生相应的激励信号, 并发送给数据处理单元 1。用户可以对外部实际仪表需要的激 励信。

33、号进行调整, 此时用户操作控制按钮模型, 产生控制信号, 发送给控制按钮逻辑单元 7, 控制按钮逻辑单元7响应控制信号, 将控制信号包含的控制逻辑发给数据处理单元1。 数据 处理单元 1 按照控制按钮逻辑单元 7 发来的控制逻辑对内部数据源 3 产生的激励信号进行 处理调整。 随后处理调整后的激励信号被发给信号输出板卡21, 信号输出板卡21对其进行 编码, 产生外部实际仪表能识别的激励信号, 发送给外部实际仪表。 观察外部实际仪表的运 行状况, 以评估验证外部实际仪表。 说 明 书 CN 103116340 A 8 6/6 页 9 0029 本发明提高了仪表系统设计和验证的效率, 对实际仪表系统开发与修正起到了很 好的指导作用。 说 明 书 CN 103116340 A 9 1/1 页 10 图 1 说 明 书 附 图 CN 103116340 A 10 。

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