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汽車(chē)前輪側滑計算機檢測系統的設計
作者：
時(shí)間：2013-03-06
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1引言
汽車(chē)前輪側滑量是機動(dòng)車(chē)輛安全技術(shù)檢測的重要指標。當汽車(chē)直線(xiàn)行駛時(shí)前輪的橫向位移量稱(chēng)側滑量，它是前輪定位參數在動(dòng)態(tài)情況下匹配性能的綜合反映，若側滑量超出規定范圍，不僅會(huì )磨損輪胎、增大油耗，還會(huì )因轉向輪操縱不靈、汽車(chē)行駛不穩而導致事故的發(fā)生。傳統的側滑檢測是通過(guò)自整角電機或電位計、差動(dòng)變壓器把滑動(dòng)板的側滑量轉換成電信號傳遞給指針式顯示裝置，其缺點(diǎn)是測量值無(wú)法保存和打印，測量精度也不高。本設計采用電感調頻式位移傳感器，將側滑量轉換成數字頻率信號直接送單片機處理，并可由單片機串口將側滑數據傳給上位機，使操作人員能方便地進(jìn)行檢測數據的誤差修正、存儲、統計和打印，因而克服了傳統側滑檢測裝置的各種局限性，提高了系統的測量精度和檢測效率。
2側滑檢測原理及系統結構［1］
側滑檢測系統選用的電感調頻式位移傳感器其輸出的信號頻率與探頭的位移呈線(xiàn)性關(guān)系，測試前，傳感器探頭調至中心位置，此時(shí)輸出的頻率稱(chēng)中心頻率；測試時(shí)，汽車(chē)前輪駛過(guò)測試臺，臺上的滑板可向兩側滑動(dòng)，滑板側滑時(shí)，傳感器探頭隨之位移，并輸出相應頻率，通過(guò)單片機不斷檢測傳感器的輸出頻率，并將探頭位移后的頻率fi減去中心頻率fo，再乘以轉換系數K即得側滑量，可用公式表示為： 
式（2—1）中：
Y———滿(mǎn)量程頻偏；
Xmax———最大位移量，
L———滑板長(cháng)。
側滑檢測系統由上、下位機兩部分組成，系統結構如圖2—1所示。以單片機為核心構成的下位機集自動(dòng)檢測、判別、報警及數顯于一體，配上單板側滑臺可獨立完成側滑檢測任務(wù)；上位機因人機界面好、資源豐富，使系統便于對采集的數據進(jìn)行分析、運算、存盤(pán)、打印和檢測控制。 
3系統硬件設計
系統硬件主要包括位移傳感器、倍頻電路、顯示報警電路、單片機、接口電路和PC機。
（1）位移傳感器及倍頻電路
位移傳感器BWG4－10將傳感探頭與調頻振蕩器合裝于一體，當磁性導桿（探頭）在線(xiàn)圈中移動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈電感量發(fā)生變化，從而改變振蕩器的諧振頻率，導桿外移，電感減小，頻率上升；反之頻率下降。由于線(xiàn)圈具有特殊結構，可保證輸出信號的頻率變化與導桿位移近似線(xiàn)性關(guān)系，所以傳感器輸出的方波調頻信號無(wú)需A／D轉換，可直接輸入計算機處理，既簡(jiǎn)化了電路設計又減小了中間誤差，提高了檢測速度。
倍頻電路由反相器、或非門(mén)及微分電路構成，通過(guò)對輸入方波反相和前、后沿微分產(chǎn)生2個(gè)正脈沖，再經(jīng)或非門(mén)合成實(shí)現二倍頻，四倍頻由2個(gè)二倍頻電路級聯(lián)獲得。倍頻數即式（2—1）中的轉換系數，將傳感器的變頻信號倍頻后送8031的P3．4口計數，可大大提高頻率檢測精度而不降低檢測速度。
（2）單片機及顯示報警電路
系統在執行數據采集程序時(shí)，將8031的T0、T1分別設計成16位的計數器和定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間由軟件設置，并通過(guò)程序控制單片機在T1的定時(shí)時(shí)間里使T0對輸入的信號脈沖計數得到信號頻率。系統在執行通信程序時(shí)，8031的T0、T1被重新設置，以提供通信所需的波特率。
側滑數據從8031的P1．0～P1．3口以BCD碼輸出，并通過(guò)4511譯碼器譯成七段數碼送3位共陰數碼管，8031的P1．4～P1．6輸出位選信號控制數碼管的陰極，實(shí)現動(dòng)態(tài)掃描顯示。內、外側滑方向分別由2支發(fā)光二極管指示，其控制信號由P3．6、P3．7輸出。8031的P1．7輸出報警信號，控制發(fā)光管和帶振蕩器的蜂鳴器進(jìn)行聲光報警，為增強驅動(dòng)能力，控制信號的輸出均接在1413達林頓管上。
（3）接口電路及上位機
上、下位機之間的通信是利用各自的串口RXT與TXD信號的交叉連接來(lái)實(shí)現的。本設計采用新型的接口芯片MAX232［2］完成電平轉換，該電路只需外接4個(gè)電容就可在V＋和V－上形成RS－232C所需要的正負電壓，它可與單片機共用＋5V電壓源，從而大大簡(jiǎn)化了電路設計。
上位機采用VB編程，普通PC機均能滿(mǎn)足系統要求，若有其他下位機需要控制，可對串口進(jìn)行擴展。
4系統軟件設計
下位機軟件用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，主要包括檢測和通信程序、顯示和中斷程序；上位機軟件含界面測控程序、通信程序和誤差修正程序。
（1）檢測、通信程序
系統啟動(dòng)后先對數據存儲單元清零，并使計數器開(kāi)始計數，計數期間反復調用顯示程序，當計數達到設定的時(shí)間后程序自動(dòng)轉入中斷服務(wù)程序，對檢測的數據進(jìn)行處理，并判別是否給出報警信號，然后開(kāi)始下一輪計數。
下位機平時(shí)處于數據采集狀態(tài)，每次將采集的動(dòng)態(tài)最大側滑量和內外滑標志保存在單片機內數據緩沖區的兩個(gè)存儲單元中。當汽車(chē)通過(guò)滑板后，存儲單元中的數據將不再變化，單片機通過(guò)檢測存儲單元中的數據變化情況判斷汽車(chē)通過(guò)后，自動(dòng)轉入通信程序將檢測數據傳給上位機。為提高系統工作效率，通信采用中斷與查詢(xún)相結合的方式編程，單片
圖4—1單片機通信流程圖機先將內（外）滑標志作為握手信號傳給上位機申請中斷，并檢測串口等待微機回答，若回答正確，則向上位機發(fā)送有效數據，若在一定時(shí)間內未收到上位機的正確回答，則清數據緩沖區，返回數據采集狀態(tài)。單片機檢測通信流程見(jiàn)圖4—1。
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