【doc】发动机检测仪检定装置的示波灵敏度检定设计

发动机检测仪检定装置的示波灵敏度检定设计第30卷第5期2OO4年9月中国测试技术CHINAMEUREMENTTECHN0【DGYV0130NO5SEPT,2OO4发动机检测仪检定装置的示波灵敏度检定设计李本亮曾亚光孙仁云巢凯年1电子科技大学自动化学院,四川成都6100542中国测试技术研究院,四川成都61130213西华大学交通与汽车学院,四川成都610039摘要本文介绍了发动机检测仪检定装置的示波灵敏度电路设计该电路由锁相环芯片C,十进制计数器CJM518,低通滤波器MAX293和一些电阻,电容构成电路设计合理,实际使用效果好关键词发动机检测仪检定示波灵敏度中图分类号U467522文献标识码A文章编号16724984200405001003THEINTELLIGENTDEGREEOFWAVEDISPLAYDESIGNINMEASUREMENTDEVICEOFENGINETESTINSTRMNENTSUBEN1LANG,ZENYAGU,SUNRENYUN3,CHAOKAMAN31AUTOMATICCOLLEGE,UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGY,CHENU610054,CHINA2NATIONALINSTITUTEOFMEASUREMENTANDTESTINGHN0L0,CHENU610021,CHINA3TRANSPORTATIONANDAUTOMOBILECOLLEGE,XIHUAUNIVERSITY,CHENGDU610039,CHINAABSTRACTTHISPAPERINTRODUCESTHEINTELLIGENTDEGREEOFWAVEDISPLAYCIRCUITDESIGNINMEASUREMENTDEVICEOFENGINETESTINSTNMNTSTHECIRCUITISMADEUPOFPHASELOCKCHIPCIM046,COUNTERCHIPCIM518,LOWBANDPASSFILTERCHIPMAX293ANDSOMERESISTORSANDCAPACITORSTHEPRINCIPLEOFITISREASONABLEANDTHEPRACTICALEFFECTOFTHECIRCUITISGOOAKEYWORDSEILGINETESTINSTNMNTSMEASUREMENTWAVEDISPLAYINTELLIGENTDEGREE1前言发动机检测仪种类繁多,性能差别大,工作状况各有不同,如何对发动机检测仪进行检定是十分重要的课题西华大学交通与汽车工程学院与中国测试技术研究院联合,成功研制了发动机检测仪检定装置,它是按照交通部部门计量检定规程JJG交通01396,汽车发动机检测仪检定规程的要求进行研究和开发的一套硬件装置和软件系统相结合的检定设备检定规程中规定示波灵敏度检定时输入信号幅度为10MY,在中心频率10处,输出信号幅度应不小于示波窗口高度的1/3中心频率10为640,1200,2200,9700HZ,而且中心频率10应可调,频率范围44000HZ和12000HZU为此我们设计了发动机检测仪专用的示波灵敏度检定电路2硬件电路设计我们根据检定规程的要求设计的灵敏度检定原收稿日期20040325收到修改稿日期20040619理如下通过笔记本电脑向单片机发送中心频率的参数,单片机通过定时器产生中心频率为10的方波,方波经过锁相环电路,产生100倍分频的同相方波,用作可程控滤波器芯片的时钟脉冲CLKIN输入,中心频率10方波作为可程控滤波器芯片的输入,经滤波器滤波后输出频率F0的正弦波,再经过衰减以后供检测仪检定具体框图如图1所示图1示波器灵敏度检定电路21同相分频电路设计锁相的意义是相位同步的自动控制,能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环,简称PLL它广泛应用于广播通信,频率合成,第30卷第5期李本亮等发动机检测仪检定装置的示波灵敏度检定设计LL自动控制及时钟同步等技术领域锁相环主要由相位比较器PC,压控振荡器VCO,低通滤波器三部分组成,如图2所示输入信号二1相位比较器L相位比较器比较信号UOF2低通滤波器控制电压UD压控振荡器压F2图2CD4046原理电路压控振荡器的输出UO接至相位比较器的一个输入端,其输出频率的高低由低通滤波器上建立起来的平均电压UD大小决定施加于相位比较器另一个输入端的外部输入信号UI与来自压控振荡器的输出信号U0相比较,比较结果产生的误差输出电压U正比于UI和UO两个信号的相位差,经过低通滤波器滤除高频分量后,得到一个平均值电压UD这个平均值电压UD朝着减小VCO输出频率和输入频率之差的方向变化,直至VCO输出频率和输入信号频率获得一致这时两个信号的频率相同,两相位差保持恒定即同步称作相位锁定灵敏度检定采用CIM046与十进制加法计数器CIM518构成的100倍分频电路,电路原理图如图3所示刚开机时,可能不等于FL,假定/2FL,此时相位比较器输U为高电平,经滤波后UD逐渐升高使VCO输出频率迅速上升,增大值至T2N,如果此时UI滞后U0,则相位比较器输出U为低电平U经滤波后得到的UD信号开始下降,这就迫使VCO对进行微调,最后达到T2/NFL,并且与FL的相位差0,进入锁定状态如果此后FL又发生变化,锁相环能再次捕获FL,使与FL相位锁定MJ22正弦波电路设计电路采用的程控滤波器的型号是MAX293,它是一种使用十分方便的,8阶低通椭圆型,开关电容滤波器该器件可使用片内振荡器外加电容或直接使用外部的时钟信号MAX293的主要性能如下18阶低通椭圆型滤波器2时钟可调转角范围0125KHZ3无需外围元件即能正常工作4时钟可使用片内和片外5单电源或双电源供电6功耗727MW塑料双列直插输出的中心频率的方波经过程控滤波器以后使R4L00KC222U一O9UI14C拟63IJ6M94RMS凹14LVCCENQ42ENI1LI_12Q4CD4518IC1卜一图3锁相环同相分频电路原理图输出信号输出正弦波,供检测仪作示波灵敏度检定电路原理如图4所示/,F上电复位一皇L初始化L0VN收到串口指令吗接收标志位Y束检定模式N灵敏度模式接收其余参数N进入灵敏度子程序LR一关定时器及中断1L开定时器1,0图5单片机软件程序流程图3单片机软件设计根据检定规程的要求,单片机的软件程序流程L2中国测试技术2OO4年9月图如图5所示,它主要是通过接收笔记本电脑送过来的参数,通过修改定时器1D的初值来改变输出的中心频率本文的单片机系统设计中使用的是1D的定时方式2,所以对单片机工作方式2进行具体的介绍当在TMOD寄存器中设置为方式2后,定时器/计数器就工作在方式2,组成8位计数器1D的等效框图如图6所示它是一种自动恢复初值的8位定时器/计数器,作为常数缓冲器,当计数溢出时,在置1溢出标志TFX的同时,还自动将THX中的常数送至,使TLX从初值开始重新计数这种工作方式可以省去用户软件中重装定时常数的程序,简化定时常数的计算方法,可以相当精确的确定定时时间茎TR1一外部T1脚JI厂,I任利0LLGATE厂同一INT1脚11D中断服务程序断是否是灵敏度检定判断低电平结束否输出高电平信号判断一个周期结束否输出高电平信号点火计数变量清零点火计数变量加1中断返回NN图7定时器的中断程序流程图从定时器的工作方式2的介绍中,我们可以看到定时器2能够满足精确定时的需要我们为了精确定时采用的晶振为12000000MHZ,因此定时器的时间单位为机器周期12/F12/12000000SLTTS定时器的中断程序流程图如图7所示4结束语发动机检测仪检定装置的示波灵敏度检定方案设计中的硬件电路设计的原理正确,电路简单,抗干扰能力强,输出的正弦波形平滑,在10MV时的正弦波形好于信号专用发生器的同频率,同幅值的正弦波形用C语言设计的单片机程序的可读性强,定时器的工作可靠,定时精