一種電動(dòng)天窗耐久性測試系統的研制與開(kāi)發(fā)

1 概述

　　汽車(chē)天窗是為滿(mǎn)足消費者乘車(chē)健康和舒適度的要求而設計的，因此人們對天窗性能的要求不僅僅停留在美觀(guān)、豪華上，還必須滿(mǎn)足安全、可靠、運行自如等全方位的要求。所以，在汽車(chē)天窗裝車(chē)前要首先對其進(jìn)行耐久性和安全性測試，以確保其裝車(chē)后符合技術(shù)和用戶(hù)的要求。而現有汽車(chē)天窗存在行程不到位，天窗打不開(kāi)；行程不到位，天窗關(guān)不嚴，對汽車(chē)防盜防雨構成威脅；控制開(kāi)關(guān)失靈，出現夾人現象等隱患和問(wèn)題。

　　目前，國內天窗測試大都采用單機式的下位機系統。該類(lèi)系統雖能進(jìn)行常規測試，但不能記錄或反饋測試信息。我們設計的汽車(chē)天窗測試系統分上、下位機，下位機具有控制天窗的執行機構，不但可以控制天窗的往返等動(dòng)作，完成測試項目，而且還具備自動(dòng)辨別故障功能，能自動(dòng)記錄天窗電機故障時(shí)間。通過(guò)上位機顯示耐久測試次數、顯示故障。依靠上位機和下位機的可靠通訊，實(shí)現了測試運行、信息傳遞和信息反饋。

2 電動(dòng)天窗耐久性測試系統的關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1 硬件技術(shù)特性

　　本硬件系統要實(shí)現天窗的開(kāi)到位，關(guān)到位，中途停和電機必要休息的判斷。主要由檢測電路和控制電路兩部分組成，其系統原理圖如圖1所示：

圖1 電路原理圖
　　到位檢測電路：在系統中，為了保證天窗測試臺的自身耐久性，設計中采用非接觸式傳感器（紅外線(xiàn)光電式傳感器）代替易損的接觸式傳感器，而且可以靈活的調節天窗的開(kāi)到位或關(guān)到位的位置，方便用戶(hù)的需求，天窗到位的電路工作原理為：電路由3D紅外線(xiàn)發(fā)射管和3E接收管以及運放LM324構成，當天窗未開(kāi)到位或未關(guān)到位，無(wú)信號發(fā)出，只有天窗到位，才發(fā)信號給單片機。

　　中途停檢測電路：系統中，由于控制對象（天窗電機）的負載特性，不允許天窗電機持續不停的工作，防止電機過(guò)熱而影響正常工作。在獲取中途停信號的子系統中，用取樣電阻采樣、保持。為了保證信號的不失真，可采用兩級放大電路，經(jīng)過(guò)V/F和F/V轉換(因為取信號的地與電源地不能共地)，然后再經(jīng)一級放大，經(jīng)過(guò)比較后接入到單片機中。

　　報警控制電路：通過(guò)8255出來(lái)的信號經(jīng)過(guò)7405控制光耦，若檢測到系統堵轉，則聲音報警。
　　過(guò)流保護控制電路：當系統堵轉時(shí)，繼電器打開(kāi)，電機立即停止工作。
　　電機控制電路：開(kāi)到位信號（關(guān)到位信號）經(jīng)8255出來(lái)后,經(jīng)過(guò)7405控制光耦的導通，然后通過(guò)晶體管控制繼電器，使電機停30秒。

　　2.2 軟件技術(shù)特性

　　單片機部分：下位機部分由單片機及擴展接口電路構成，主要有8031，地址鎖存器74LS373，用作片外程序存儲器的EPROM2764以及用于擴展I/O口的8255，然后通過(guò)RS-232接口與上位機通信。由于單片機輸入、輸出電平是TTL電平,而PC機配置的是RS-232標準串行接口，二者的電氣規范不一致，因此要完成單片機與PC機的數據通訊，必須對單片機輸出的TTL電平進(jìn)行電平轉換。本電路中使用的是一種標準的RS-232芯片MAX232。下位機軟件由匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，主要由主程序、延時(shí)子程序、中斷子程序、跳過(guò)電機啟動(dòng)子程序、握手聯(lián)絡(luò )子程序和賦堵轉電流子程序組成。其功能如下：

圖2 單片機程序流程圖
　　主程序：完成系統的初始化，分配調用各子程序以實(shí)現系統功能；
　　延時(shí)子程序：為了滿(mǎn)足天窗電機的特性要求，控制電機不連續工作；
　　中斷子程序：當堵轉電流大于設定電流時(shí)，電機停止工作；
　　跳過(guò)電機啟動(dòng)子程序：當電機啟動(dòng)時(shí)電流很大，有可能超過(guò)堵轉電流，此程序可使電機正常工作；
　　握手聯(lián)絡(luò )子程序：上、下位機在通訊時(shí), 握手聯(lián)絡(luò )子程序起到保證通訊可靠，減少誤動(dòng)作的作用；
　　堵轉電流子程序：設定堵轉電流值，以控制電機工作； 其部分代碼如下，程序流程圖如圖2所示：
　　ORG 0000H
　　LJMP MAIN
　　ORG 000BH
　　LJMP TOT0
　　ORG 0030H
　　MAIN: MOV R6,#0FFH ; 延時(shí)子程序，等待8255完全復位
　　MAIN1: DJNZ R6,MAIN1
　　MOV P1,#0FFH
　　MOV SP,#40H
　　MOV DPTR,#7FF3H ; 對8255寫(xiě)控制字，PA，PB.PC輸出，0010 0100 0000 0011
　　MOV A,#80H
　　MOVX @DPTR,A
　　 MOV DPTR,#7FF0H ; PA輸出全01111111
　　MOV A,#00H
　　 MOVX @DPTR,A
　　 MOV DPTR,#0BFFFH
　　MOV A,#0FFH
　　 MOVX @DPTR,A
　　 MOV TMOD,#22H ; T1為波特發(fā)生器，方式2，定時(shí).T0方式2，定時(shí)
　　 MOV TL1,#0F3H ; 波特為1200B/S

　　上位機部分：由PC機構成，具有人機接口界面，如圖3所示。由于VISUAL BASIC語(yǔ)言有非常友好的界面，很好發(fā)揮了其可視化特點(diǎn)，深受廣大編程人員的青睞。所以，軟件編寫(xiě)利用VB6.0語(yǔ)言環(huán)境，界面操作方便直接。在本系統中要使用上下位機通訊，則要用到串口技術(shù)。串口通訊一般采用RS232或者RS485等規范，并有專(zhuān)用芯片實(shí)現相關(guān)硬件通訊電路。在Windows環(huán)境下我們可以調用API函數或直接使用Ac-tiveX串口通訊控件，利用API函數編寫(xiě)串口通訊程序比較復雜，而VB6.0的MSComm通訊控件為標準的通訊命令集，提供了一個(gè)接口，它允許程序員建立一個(gè)基于串行口的連接，可進(jìn)行命令的確認、數據交換以及對串行接口處可能出現的各種事件或錯誤進(jìn)行監視，并可做出反應。另外VB6.0通過(guò)屬性方法，提供了串行通訊口參數的設置，可以較容易地解決串口通訊問(wèn)題。而且MSComm控件屏蔽了通信過(guò)程中的底層操作，使串口編程非常方便。因此在進(jìn)行系統開(kāi)發(fā)時(shí)，利用MSComm控件能起到縮短設計周期、增加系統可靠性的作用。同時(shí)，只要了解自己需要的參數即可順序編寫(xiě)上位機軟件，所以此處采用MSComm控件編程來(lái)實(shí)現與單片機的通訊。該控件的各項參數簡(jiǎn)介如下：
　　CommPort:設置并返回通訊端口號；
　　PortOpen:設置并返回通訊端口狀態(tài)(true表示打開(kāi)，false表示關(guān)閉)；
　　InPut:從接收緩沖區返回并刪除數據；
　　Output:往發(fā)送緩沖區中寫(xiě)數據；
　　InBufferSize:設置并返回接收緩沖區的大??；
　　OutBufferSize:設置并返回發(fā)送緩沖區的大??；
　　InputLen:設置并返回Input屬性一次從接受緩沖區中讀取的字節數；
　　Settings:設置并返回波特率、奇偶校驗、數據位、停止位參數；
　　InputMode:設置并返回被Input屬性讀取的數據類(lèi)型；
　　InBufferCount:返回接收緩沖區中等待的字節數，設置為0時(shí)也可以用它來(lái)清除接收緩沖區；
　　OutBufferCount:返回在發(fā)送緩沖區中等待的字節數。設置為0時(shí)也可以用來(lái)清除輸出緩沖區；

圖3 測試系統界面圖