专利名称：可配置模拟仪表系统的制作方法
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 ProgrammingInterface,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PC1、PX1、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。
图1为本发明的结构组成示意图。
具体实施例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I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I ;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I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I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I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I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 ProgrammingInterface,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I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，然后将其输出显不到模拟仪表面板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，然后将其输出显不到模拟仪表面板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I ;
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PC1、PX1、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不在一个模拟仪表显不系统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I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I。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I。数据处理单元I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I。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I。数据处理单元I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。
权利要求
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(I)、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￠)、控制按钮逻辑单元(7);数据处理单元(I)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(I)； 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(I)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￠)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(I)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(I)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(I)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(I)； 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)。
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(I)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。
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PC1、PX1、RS4 22、RS485协议。
全文摘要
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。
文档编号G05B19/418GK103116340SQ20131002695
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月24日 优先权日2013年1月24日
发明者宋益平, 李家远, 袁侃 申请人:无锡华航电子科技有限责任公司