謝玉錄，鄒建強，李 巖，孫 進

（一汽轎車股份有限公司 產(chǎn)品部，吉林 長春 130000）

隨著生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾煌üぞ?。汽車?shù)量的不斷增加，使人們對汽車的功能性、安全性、舒適性的要求也在不斷提高。在以互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)為代表的信息時代，為適應(yīng)新時代的發(fā)展，人們的生活、工作節(jié)奏不斷加快，這也促使人們更加關(guān)注時間的重要性。汽車車載時鐘正是在這種社會背景下得到了大量應(yīng)用和推廣，并逐步發(fā)展成為汽車的基本配置。

1 種類與劃分

汽車車載時鐘具有多種實現(xiàn)方式和顯示樣式，總體來說，可按下述2種劃分方法對車載時鐘進行分類和識別。

1）按位置不同劃分 通?？煞譃閮x表時鐘和中控時鐘兩大類。集成在組合儀表上顯示的時鐘稱為儀表時鐘（圖1），通常在儀表LCD顯示屏中進行顯示，主要顯示小時和分鐘信息，常有12H和24H兩種顯示格式，可通過儀表功能鍵對時間進行調(diào)整和設(shè)置。

圖1 儀表時鐘

儀表LCD顯示屏又分為段碼屏、點陣屏以及TFT顯示屏等，如圖2所示。段碼屏和點陣屏主要應(yīng)用在低端車型儀表上，TFT顯示屏（又分單色顯示和彩色顯示2種）主要應(yīng)用在中高端車型儀表上。

圖2 儀表LCD顯示屏

中控時鐘是指設(shè)置在儀表板中控系統(tǒng)附近處的時鐘，主要有機械時鐘和屏顯時鐘2種，如圖3所示。機械時鐘作為單獨的時鐘模塊，采用機械指針（一般為時針和分針）進行指示，時鐘電機進行驅(qū)動，主要應(yīng)用在豪華車型上。屏顯時鐘主要指在娛樂系統(tǒng)的LCD顯示屏中模擬顯示的時鐘。

圖3 中控時鐘

2）按顯示形式劃分 通常可分為數(shù)字式時鐘和指針式時鐘兩大類。數(shù)字式時鐘主要將小時和分鐘以數(shù)字形式進行顯示，應(yīng)用廣泛（參見圖2）。指針式時鐘主要采用機械指針（或模擬機械指針）進行時間指示，主要應(yīng)用在中高端車型上（參見圖3）。

2 系統(tǒng)及構(gòu)成

數(shù)字式時鐘（主要為儀表時鐘和屏顯時鐘）均是集成在LCD顯示屏中進行的時鐘顯示，是顯示屏顯示功能的一部分，因而沒有獨立的系統(tǒng)及構(gòu)成。而機械時鐘作為獨立的電器模塊，與其它汽車電器件一樣，也是由電氣系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)兩部分構(gòu)成。

1）電氣系統(tǒng) 機械時鐘通常使用CAN或者LIN總線通信，采用專用的時鐘電機進行驅(qū)動，主要有GPS智能同步和總線信號同步2種時間同步方式?，斏佟⒖巳R斯勒等豪華車型采用GPS智能同步，時間精準(zhǔn)。而對于一般的中高端車型來說，通常采用性價比高的總線信號同步，其典型的電氣系統(tǒng)原理如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)原理

2）機械結(jié)構(gòu) 機械時鐘的機械結(jié)構(gòu)及構(gòu)成都是相似的，通常由前殼、面罩、間隔環(huán)、時鐘表盤、導(dǎo)光體、時針、分針、電路板、后殼、標(biāo)簽等部件構(gòu)成，如圖5所示。

圖5 結(jié)構(gòu)構(gòu)成

3 時間同步

在同一輛汽車上通常同時具有多個不同形式類別的車載時鐘（如儀表時鐘、機械時鐘、中控屏顯時鐘等）。由于時間顯示偏差的客觀存在，這就需要對各個時鐘進行時間同步，統(tǒng)一時間顯示。

時間同步的具體方法是：以某個特定的時鐘時間作為同步基準(zhǔn)，在特定的時間內(nèi)，將其時間信息作為同步信號，通過總線通信傳遞給其它時鐘模塊，完成時間同步。

4 時間校準(zhǔn)

作為同步基準(zhǔn)的時鐘，其時間顯示上也存在一定的偏差，因此需要對其進行時間校準(zhǔn)，盡量減小偏差，提高時間顯示的準(zhǔn)確性。當(dāng)前在車載時鐘上主要應(yīng)用的時間校準(zhǔn)方法有：晶振偏差調(diào)校法、溫度自動補償法、射頻信號校準(zhǔn)法、GPS時間校準(zhǔn)法等。

1）晶振偏差調(diào)校法 儀表時鐘、屏顯時鐘通常依據(jù)石英晶振的振蕩頻率作為時鐘信號源進行計時，其時間偏差主要受晶振本身誤差影響，晶振誤差越大，相應(yīng)的時鐘時間偏差就會越大。例如：理論晶振頻率為8 MHz，8分頻后為1 MHz，當(dāng)時鐘的計數(shù)頻率設(shè)為1 MHz時，計算1000個頻率周期即為1 ms（見圖6），循環(huán)計時實現(xiàn)時間顯示。

圖6 頻率計時

然而實際晶振的頻率為8.008 MHz，計數(shù)頻率實際為1.001 MHz，則實際計算1 ms只需999個周期，若依然以1000個周期為1 ms計算會導(dǎo)致時鐘稍快。所以通常會將此類時鐘的計數(shù)周期作為一個NVM變量，工廠生產(chǎn)時根據(jù)具體測量值重新寫入，從而達到時間校準(zhǔn)的目的。即使如此，由于外界溫度的影響及校準(zhǔn)精度的問題，時間誤差依然存在。

2）溫度自動補償法 溫度自動補償法是對晶振偏差調(diào)校法的改進。時鐘系統(tǒng)根據(jù)外界溫度變化，通過查表法讀取出當(dāng)前溫度對晶振誤差的影響值，從而計算出時間偏差值。當(dāng)時間偏差累積到一定值后（時間補償值），時鐘系統(tǒng)將自動對當(dāng)前顯示時間進行時間補償，并顯示更新后的時間［1］，如圖7所示。

圖7 頻率-溫度特性示意圖［1］

3）射頻信號校準(zhǔn)法 射頻信號校準(zhǔn)法是在原有時鐘模塊基礎(chǔ)上，新增一個射頻信號接收模塊，用于接收射頻信號的標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號。標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號和時鐘模塊的時鐘信號產(chǎn)生時間差，時鐘處理模塊根據(jù)上述時間差計算出時間補償值。在射頻信號接收模塊能夠接收到射頻信號的標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號時，時鐘顯示模塊顯示標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號的時間。在射頻信號的標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號消失時，時鐘處理模塊對時鐘模塊的時鐘信號進行補償［2］，補償后的時鐘模塊重新進行時間顯示。射頻信號校準(zhǔn)法原理圖見圖8。

圖8 射頻信號校準(zhǔn)法原理圖［2］

射頻信號校準(zhǔn)法的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行流程見圖9。

圖9 射頻信號校準(zhǔn)法流程圖［2］

4）GPS時間校準(zhǔn)法 與射頻信號校準(zhǔn)法的原理類似，GPS時間校準(zhǔn)法是應(yīng)用GPS衛(wèi)星時鐘同步信號對車載時鐘模塊的時鐘信號進行時間校準(zhǔn)的一種方法［3-4］。

GPS接收模塊（通常集成在音響娛樂系統(tǒng)中）負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星時鐘同步信號，通過CAN總線通信，對車載時鐘模塊的時鐘進行校正。

GPS系統(tǒng)在每顆衛(wèi)星上都裝置有十分精密的原子鐘，并由監(jiān)測站經(jīng)常進行校正［3］，因此GPS衛(wèi)星時鐘同步信號的時間準(zhǔn)確性高，但該系統(tǒng)的應(yīng)用成本也相對較高。

5 誤差檢測

在產(chǎn)品設(shè)計階段，需要對車載時鐘的時間顯示誤差進行檢測，確保車載時鐘的時間顯示精度滿足設(shè)計要求。一般采用對比運行時間的方法進行誤差檢測［5］：檢測設(shè)備通常采用GPS時間作為檢測基準(zhǔn)，從某一時間點開始計時并記錄車載時鐘的起始時間T1，基準(zhǔn)時鐘和車載時鐘同步運行，當(dāng)基準(zhǔn)時鐘運行滿H時間后，記錄此時車載時鐘的顯示時間T2，車載時鐘的運行時間T=T2-T1，計算得到誤差值△T（△T=T-H），最后依據(jù)誤差檢測結(jié)果，對車載時鐘精度進行調(diào)整和修正。標(biāo)準(zhǔn)的時鐘誤差檢測見表1。

表1 時鐘誤差檢測表

6 結(jié)束語

本文主要對汽車車載時鐘的產(chǎn)品方案及技術(shù)應(yīng)用進行了分析與研究，為相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計提供依據(jù)和參考。

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