汽车制动试验台数据采集、处理系统研制

1、PAGE PAGE III摘 要本文主要研究内容是汽车检测线制动工位测控系统的研制。GB72582007机动车运行安全技术条件中对汽车制动系统提出了主要技术条件,规定了台式检验制动性能的检测项目及相关标准。根据要求设计了总体方案，根据检测实际环境和技术要求具体设计了系统硬件和软件。首先，在确立了对汽车制动性能参量检测及控制的总体方案后，根据各个参量的特点设计了硬件检测电路。第二部分对软、硬件的可靠性设计、抗干扰措施等方面进行了研究。第三部分研究了本系统所采用的数据处理方法。包括FIR数字滤波算法。最后一部分对制动力测控系统进行了系统调试和性能试验，用前面提到的数据处理方法处理实验数据结果达到预

2、期要求。关键词： 汽车车制动性 测控检测系系统抗干扰 数字滤波波 FIRR ABSTRACCTThis thhesis desiggns auutomobbile bbrakinng perrformaance iinspeccting and ccontrool sysstem. Some primaary teechniccal quualifiicatioon of autommobilee brakking hhas beeen brroughtt forwward iin .insspectiing ittem annd corrrelatte criiterioon of tabl

3、ee insppectioon braaking perfoormancce hass beenn presscriptted inn it. The hhardwaare annd sofftwaree are desiggned aaccordding tto praacticaal neeed. Inn ordeer to restrrain tthe nooise, the ddesignn of hhardwaare annti-innterfeerencee and digittal fiilter is neecessaary.Firstlyy, esttablisshing t

4、he bblue pprint of auuto brrakingg perfformannce innspectting aand coontroll systtem thhe harrdwaree has been desiggned aaccordding tto thee charracterristicc of tthe paarametter. TThe seecond part is thhe sofftwaree and hardwware rreliabbilityy and anti-jammiing haas beeen ressearchhed. TThe thhird

5、 ppart iis aboout daata prrocesssing mmethodd inclludingg digiital ffilterring aarithmmetic and ddata ssyntheesizinng tecchnicaal, succh as FIR ddigitaal fillterinng. Inn the last part, we ddid soome syystem debugg and perfoormancce tesst to brakiing innspectting ssystemm. Acccordinng to the ddata g

6、gainedd by uusing the ttechniical we said just now .Key Worrds：auutomobbile bbrakinng perrformaance inspeectingg systtem diigitall filtteringg Finiite Immpulsee Respponse目 录录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc202668773 第一章 绪 论 PAGEREF _Toc202668773 h 1 HYPERLINK l _Toc202668774 1.1本课题研研究的目的及及意义 PAGEREF

7、 _Toc202668774 h 1 HYPERLINK l _Toc202668775 1.2本课题研研究的主要内内容 PAGEREF _Toc202668775 h 1 HYPERLINK l _Toc202668776 第二章 制动动试验台检测测系统的设计计 PAGEREF _Toc202668776 h 2 HYPERLINK l _Toc202668777 2.1检测系统统结构、原理理及方案 PAGEREF _Toc202668777 h 2 HYPERLINK l _Toc202668778 2.1.1制动动工作试验台台的工作原理理 PAGEREF _Toc202668778 h

8、2 HYPERLINK l _Toc202668779 2.1.2汽车车制动性能检检测相关标准准 PAGEREF _Toc202668779 h 3 HYPERLINK l _Toc202668780 2.2 设计方方案 PAGEREF _Toc202668780 h 3 HYPERLINK l _Toc202668781 2.3输入模块块的设计 PAGEREF _Toc202668781 h 4 HYPERLINK l _Toc202668782 2.3.1力传传感器信号处处理电路 PAGEREF _Toc202668782 h 4 HYPERLINK l _Toc202668783 2.3

9、.2速度度传感器信号号处理电路 PAGEREF _Toc202668783 h 7 HYPERLINK l _Toc202668784 2.4 输出模模块设计 PAGEREF _Toc202668784 h 11 HYPERLINK l _Toc202668785 2.5系统软件件设计 PAGEREF _Toc202668785 h 11 HYPERLINK l _Toc202668786 第三章 系统抗抗干扰设计 PAGEREF _Toc202668786 h 14 HYPERLINK l _Toc202668787 3.1干扰的形形成 PAGEREF _Toc202668787 h 14

10、HYPERLINK l _Toc202668788 3.1.1干扰扰源 PAGEREF _Toc202668788 h 14 HYPERLINK l _Toc202668789 3.1.2耦合合方式 PAGEREF _Toc202668789 h 14 HYPERLINK l _Toc202668790 3.2硬件抗干干扰措施 PAGEREF _Toc202668790 h 14 HYPERLINK l _Toc202668791 3.2.1供电电系统的抗干干扰措施 PAGEREF _Toc202668791 h 14 HYPERLINK l _Toc202668792 3.2.2接地地系统的

11、抗干干扰措施 PAGEREF _Toc202668792 h 15 HYPERLINK l _Toc202668793 3.2.3针对对电磁场耦合合及辐射干扰扰而采取的措措施 PAGEREF _Toc202668793 h 15 HYPERLINK l _Toc202668794 3.2.4 接口电路的的抗干扰措施施 PAGEREF _Toc202668794 h 15 HYPERLINK l _Toc202668795 3.3用软件消消除干扰的方方法 PAGEREF _Toc202668795 h 16 HYPERLINK l _Toc202668796 3.3.1软件件抗干扰的提提出 PA

12、GEREF _Toc202668796 h 16 HYPERLINK l _Toc202668797 3.3.2软件件抗干扰的特特点 PAGEREF _Toc202668797 h 16 HYPERLINK l _Toc202668798 3.3.3设计计合适的数字字滤波程序 PAGEREF _Toc202668798 h 16 HYPERLINK l _Toc202668799 3.3.4 提提高系统的容容错能力 PAGEREF _Toc202668799 h 16 HYPERLINK l _Toc202668800 3.4总结 PAGEREF _Toc202668800 h 117 HYP

13、ERLINK l _Toc202668801 第四章 数字字处理方法研研究 PAGEREF _Toc202668801 h 18 HYPERLINK l _Toc202668802 4.1曲线拟合合 PAGEREF _Toc202668802 h 18 HYPERLINK l _Toc202668803 4.1.1拟合合曲线的优化化算法 PAGEREF _Toc202668803 h 19 HYPERLINK l _Toc202668804 4.1.2拟合合曲线的优化化算法 PAGEREF _Toc202668804 h 19 HYPERLINK l _Toc202668805 4.1.3段拟

14、拟合函数的构构造 PAGEREF _Toc202668805 h 20 HYPERLINK l _Toc202668806 4.14段拟合合函数的构造造 PAGEREF _Toc202668806 h 20 HYPERLINK l _Toc202668807 4.15优化后后制动力曲线线 PAGEREF _Toc202668807 h 21 HYPERLINK l _Toc202668808 4.2 FIRR数字滤波器器的设计 PAGEREF _Toc202668808 h 21 HYPERLINK l _Toc202668809 4.2.1 FIR结构构简介 PAGEREF _Toc2026

15、68809 h 21 HYPERLINK l _Toc202668810 4.2.2窗窗函数的选择择及程序框图图 PAGEREF _Toc202668810 h 22 HYPERLINK l _Toc202668811 第五章 系统统调试 PAGEREF _Toc202668811 h 23 HYPERLINK l _Toc202668812 5.1 制动动过程分析 PAGEREF _Toc202668812 h 23 HYPERLINK l _Toc202668813 5.2 系统统调试 PAGEREF _Toc202668813 h 23 HYPERLINK l _Toc202668814

16、 5.2.1 静静态调试 PAGEREF _Toc202668814 h 23 HYPERLINK l _Toc202668815 5.2.2联联机仿真调试试 PAGEREF _Toc202668815 h 24 HYPERLINK l _Toc202668816 5.3 系系统标定 PAGEREF _Toc202668816 h 24 HYPERLINK l _Toc202668817 5.3.1 标定实验 PAGEREF _Toc202668817 h 24 HYPERLINK l _Toc202668818 5.3.2制制动台数据处处理 PAGEREF _Toc202668818 h 2

17、5 HYPERLINK l _Toc202668819 结 论 PAGEREF _Toc202668819 h 266 HYPERLINK l _Toc202668820 参 考 文 献献 PAGEREF _Toc202668820 h 27 HYPERLINK l _Toc202668821 致 谢 PAGEREF _Toc202668821 h 228- PAGE 43 - 第一章 绪 论1.1本课题研研究的目的及及意义机动车制动性能能是安全检测测的重点检测测项目之一。据据调查，在机机动车发生的的交通事故中中由于制动不不良占有很大大的比重，可可见机动车必必须具备良好好的制动性能能才能保证行

18、行驶安全；同同时也只有在在此条件下才才能提高行驶驶速度和运输输生产率。因因此我们应该该高度重视机机动车的制动动性能，必须须经常对制动动系统进行检检验和调整。随着电子技术和和机械加工工工业的发展，在在传统检测方方法的基础上上，逐步发展展成现代汽车车诊断与检测测技术。汽车车检测通常指指使用现代检检测技术和设设备，结合计计算机、自动动控制等高新新技术来检测测汽车技术状状况，是以工工程数学、故故障物理、可可靠性理论、电电子学和电子子技术、信息息控制理论等等为基础的一一门综合性应应用科学。汽汽车检测对于于保证交通安安全，加强环境保保护，提高运运输能力和降降低生产成本本都具有重要要意义。因此此选择汽车性性

19、能检测作为为研究课题是是很有现实意意义的。1.2本课题研研究的主要内内容本文的研究工作作分为三部分。第一部分是汽车车制动性测控控系统的设计计。在确立了了对汽车制动动性能参量检检测及控制的的总体方案后后，根据各个个参量的特点点设计了硬件件检测电路，并并介绍了各个个部分的工作作原理，最后后根据检测项项目和功能要要求设计了软软件。第二部分讨论了了对系统抗干干扰和滤波的的问题。介绍绍了在线检测测系统中干扰扰信号和噪声声的排除和抑抑制的若干途途径。提到了了在本系统中中如何解决系系统中抗干扰扰和滤波方法法。第三部分是系统统调试部分。本文的主要工作作：1、完成汽车制制动性能整个个检测系统硬硬件部分的设设计。

20、传感器器信号处理电电路的设计。2、完成FIRR算法，设计FFIR滤波器器。3、对系统制动动过程进行分分析及调试。第二章 制动动试验台检测测系统的设计计2.1检测系统统结构、原理理及方案2.1.1制动动工作试验台台的工作原理理滚筒反力式制动动试验台由结结构相同的左左右两套车轮轮制动力测试试单元和一套套指示装置组组成。每套车车轮制动力测测试单元由驱驱动装置、滚滚筒组、第三三滚筒、测量量装置等构成成，其结构简简图如图2-1所示。1.电动机 22.减速箱 3.压力传传感器 4.滚筒 5.第三滚筒6.光电传感器器7.链传动动 8.测量量指示仪表滚筒反力式制动动试验台制动力测量装置置主要由测力力杠杆和应变

21、变测力传感器器组成。测力力杠杆一端与与传感器连接接，另一端与与减速器壳体体连接。进行行汽车制动力力检测时，将将被检汽车驶驶上制动试验验台上，车轮轮置于主、从从动滚筒之间间，压下第三三滚筒，起动动电动机，经经减速器、链链传动和主、从从动滚筒带动动车轮转动。被被测车轮制动动时，测力杠杠杆与减速器器壳体将一起起绕主动滚筒筒轴线摆动，传传感器将测力力杠杆传来的的、与制动力力大小成正比比的力转换成成相应电信号号后输送给后后继处理装置置。当车轮速速度下降200%时，计算算机发出指令令使电动机停停转1.2。汽车制动性测量量参量包括：车轮阻滞力力，制动力和和检测，制动动力平衡检测测，制动协调调时间检测，驻驻车

22、制动力检检测。因此汽汽车制动性参参量测量的技技术指标主要要是力学参量量测量的技术术指标。其内内容如下22：1、制动力最大大测试范围00300000N。2、踏板力最大大测试范围0010000N。3、零值误差不不超过0.1%(FS)。4、制动力不大大于4%(FFS)的：不不超过0.4%。5、制动力大于于4%(FSS)的：不超超过5%。6、左右制动力力示值间差，当当制动力不大大于4%(FFS)时不超超过5%，当当制动力大于于4%(FSS)时不超过过3%。7、自动关机时时，其第三滚滚筒在自动关关机时的线速速度值应为主主滚筒线速度度值的70%90%。根据所规定的技技术指标，本本系统制动力力测量采用的的力

23、传感器为为0.05级级（万分之五五）BHR系列悬悬臂梁式高精精度测力传感感器，量程为为0500000N，供电电压压DC9VDC15VV，输出信号号1.5220mV。由由此可见，传传感器的选择择足以满足所所需的测量精精度。 2.1.2汽车车制动性能检检测相关标准准GB72582007机机动车运行安安全技术条件件中对汽车车制动系统提提出了主要技技术条件，规规定了台式检检验制动性能能的检测项目目及相关标准准。制动性能能台式检验的的技术要求如如下：1、制动性能台台式检验车轴轴制动力的要要求见表2-1。2、制动力平衡衡要求在制动力增长的的过程中，左左、右轮制动动力差与该轴轴左、右轮中中制动力大者者之比对

24、前轴轴不得大于220%，对后后轴不得大于于24%。3、车轮阻滞力力汽车和无轨电车车车轮阻滞力力均不得大于于该轴轴荷的的5%。4、制动协调时时间是指从驾驶员踩踩下制动踏板板的瞬间作为为起始点，直直至制动力与与轴荷之比达达到标准规定定值的75%时为止。单单车不得大于于0.6s，汽汽车列车不得得大于0.88s。表2-1 台式式检验制动力力要求车辆类型制动力总和与整整车质量的百百分比%前轴制动力与轴轴荷的百分比比%空载满载汽车、汽车列车车6050602.2 设计方方案由前面介绍的汽汽车在制动试试验台上测试试制动性的原原理以及制动动性参量检测测的技术指标标可知，实时时性、测量数数据的准确性性、控制的可可

25、靠性和强抗抗干扰能力是是系统设计的的关键15。本测试系统由工工控机结合单单片机完成数数据采集和控控制等功能，传传感器信号经经过处理后送送A/D转换换，向单片机机传送数据，以以便与PC机机通信。工控控机通过I/O来控制试试验台的启动动和停止。总总体结构方案案如图2-22所示。图2-2 系系统总体结构构方案2.3输入模块块的设计2.3.1力传传感器信号处处理电路由上面的分析可可以得到力传传感器信号测测量的技术方方案如图2-3所示。图2-3 压力力传感器信号号处理框图31、V/I电路路的设计V/I转换器的的一个功能是是把输入的电电压信号转换换成与之成正正比例的电流流信号输出，实实现电压电流流变换；另

26、一一个功能是，若若输入信号电电 压不变，则则输出电流恒恒定，此时的的V/I转换换器就是一个个恒流源。集集成运算放大大器型接地负负载V/I转转换器的电路路，如图2-4所示。为运算放大器，一般是中功率晶体管，和为输入电阻，和为输入反馈电阻，为限流电阻，为电流反馈采样电阻，是负载电阻，为输入电压020，为输出电流020。图2-4020电压转转换成0220电流的转换器器该电路中采样电电阻浮置而负负载电阻接地地。因浮置故故需两个输入入反馈电阻和和。常规的输输入反馈电阻阻用于电流采采样。而接到到的另一端用用以提供被转转换的电压，若若不用，则和均成为采样样电阻，输出出电流就和有关，不不是恒流源。集集成运算放

27、大大器接成深反反馈同相放大大器，同时存存在正、负两两种反馈，由由于改变时，点电电位变化比点点大，反馈的的净效应仍然然为负。由于于运算放大器器的输入阻抗抗很高，反馈馈采样电阻采采到的电流信信号，以电压压的形式加到到运算放大器器的输入端，且且极性与输入入信号反相，所所以这是一个个电流并联负负反馈线路。而而且采样反馈馈的信号正是是要输出的电电流信号，这这样输出电流流具有恒流作作用。能增加加电流驱动，使使最大输出电电流不受集成成运算放大器器的输出电流流的限制。2、I/V 电电路的设计RCV420是是美国RURRR-BROOWN公司生生产的精密电电流环接收器器芯片,用于于将4200mA输入信信号转换成为

28、为05V输出出信号,具有有很高的性能能价格比。它它包含一个高高级运算放大大器、一个片片内精密电阻阻网络和一个个精密10VV电压基准。其其总转换精度度为0.1%,共模抑制制比CMR达86dB,共共模输入范围围达40VV。RCV4220无需其它它外围器件辅辅助,就能实实现诸多功能能。增益、偏偏置和CMRR无需调节,较之由分立立器件设计的的印制板电路路,RCV4420具有更更低的开发成成本、制造成成本和现场维维护费用。1、基本原理图2-5 功能能框图图2-5是RCCV420的的功能框图。当当420mmA电流输入入对应055V电压输出出时,要求电电路的传输阻阻抗为:为了得到期望的的输出(4mmA时0V

29、,20mA时时5V),放放大器的输出出必须有一个个偏置：输入电流信号接接至+IN端还是是接至-INN端取决于信信号的极性,并经过中心心抽头返回地地端。两个匹匹配的75检检测电阻构成成对称输入,可最大程度度地抑制脚的的共模电压信信号,消除不不同输入端电电流在差分电电压转换时的的不均衡。检检测电阻将输输入的电流信信号经差分放放大器放大,转换成一个个与之成正比比的电压。位于放大器反馈馈通道中的TT型网络节点点用于产生所所需要的-11.25V偏偏置电压。输输入电阻网络络提供了很高高的输入阻抗抗,并将共模模输入电压衰衰减至运算放放大器的共模模信号容限内内。图2-6是带二二阶低通滤波波电路的420mA至至

30、010VV实际转换电电路。使用过过程中10、11和12脚相连,2、5和13脚相连接接地,14和15脚相连接接,作为05V电压信信号的输出端端。当需要调调整增益时,14和15脚之间接接入电位器来来调整增益,但这样会减减小共模抑制制比,因此,正负电源脚脚各接一个11的退耦电容容,并尽可能能地靠近放大大器。为避免免由外部电路路引入的增益益和CMR误误差,应按图图示方法接地地,并确保最最小接地电阻阻。输入信号号视其极性或或接至+Inn脚,或接至至-In脚,经中中心抽头脚返返回地端。图图中的输入信信号由+Inn端输入至RCCV420，经经过变换之后后输出05V的电压压信号。信号再次经经过线性放大大后输出

31、为0010V的的要求电压信信号。图2-6 II/V转换电电路43、A/D转换换接口电路的的设计一般来说检测系系统要根据检检测精度的要要求和信号变变化速率选择择具有合适分分辨率和转换换时间的A/D元件。检检测标准中关关于制动力检检测精度规定定检测允许误误差为25NN，本系统中中制动台单边边最大量程为为325000N误差为225N，而 1/211225/3255001/2100，所以从分分辨率的角度度选取12位位A/D芯片即可满满足要求。制制动力增长时时间一般只有有在一秒钟之之内，而且要要求准确的反反映制动力曲曲线，这个区区间至少应有有几百个数据据采样点，加加之数字滤波波的要求，则则需要10000

32、个以上的的采样点，即即要求转换时时间不得大于于0.5mss。所以从转转换时间的角角度应选取快快速A/D芯片。根据以上分析，本本系统中采用用A/D16744芯片。A/D16744是美国AD公司生产的的12位逐次次比较式快速速A/D转换换器，是ADD574的替替代产品，是是一种内部由由双片双极型型电路组成的的28脚双列列直插式的集集成A/D转换器器。其非线性性误差小于1/2LBSS，最大转换换时间10s。A/D16744内部设有三三态数据输出出锁存器，因因而可直接与与各种典型的的8位或166位微处理器器相连，而无无需外接元器器件就可独立立完成A/DD转换功能，应应用非常方便便。2.3.2速度度传感

33、器信号号处理电路1、速度信号测测量的原因及及测量原理7测试车轮速度是是为了控制制制动试验台电电机的。当汽汽车车轮抱死死时，所要测测量的最大制制动力已经出出现，要控制制试验台电机机停转。制动动力测试时，主主、从滚筒，车车轮，第三滚滚筒的速度变变化如图2-7所示。图中中、均为线速度度。V1为主滚筒的的速度，V2为车轮的速速度，V3为第三滚筒筒速度，V4为从滚筒的的速度图2-7 滚筒筒、车轮和第第三滚筒的速速度变化汽车驶入制动试试验台车轮置置于主、从滚滚筒之间，同同时压下第三三滚筒。第三三滚筒和车轮轮可靠接触，制制动台电机启启动后主滚筒筒带动车轮和和从滚筒转动动，车轮的转转动方向与主主滚筒的转动动方

34、向相反，第第三滚筒由于于和车轮可靠靠接触，所以以车轮也会带带动第三滚筒筒转动，第三三滚筒的转动动方向与车轮轮的转动方向向相反。电机机启动至主滚滚筒转速稳定定后，汽车制制动踏板未踩踩下时，由图图2-7可知，主、从从滚筒、车轮轮和第三滚筒筒的线速度应应相等，即： (2-1)当踩下制动踏板板时，主滚筒筒的速度由于于是由驱动电电机带动的，所所以它的线速速度不变，而而车轮的线速速度由于汽车车制动系的作作用而降低变变为，同时第第三滚筒的线线速度变为，因因为第三滚筒筒是由车轮带带动的，所以以应该有= 。从汽车理理论知识可知知，制动时汽汽车的地面制制动力、制动动器制动力以以及附着力之之间存在着这这样的关系：车

35、轮还处于于滚动状态时时，地面制动动力等于制动动器制动力，且且随踏板力的的增长而成正正比增加。但但随着踏板力力的增大，当当地面制动力力等于附着力力时，车轮抱抱死拖滑，这这时踏板力虽虽增加，但地地面制动力不不再增长，而而恒等于附着着力。汽车在在制动试验台台滚筒上制动动时，当踏板板力增大，使使车轮与滚筒筒表面制动力力增加到等于于附着力时，车车轮抱死，制制动力的采集集值即为此时时的值。这时时驱动制动试试验台滚筒的的电机应马上上停止，才不不会使轮胎剥剥伤。汽车制制动时车轮既既有滚动又有有滑动，为了了表明滑动的的程度，即说说明滑移成分分的多少，通通常用滑移率率3来表示，即即： S = (Vrk)V100%

36、 (2-2)式中: 滑移率； 车轮平移线线速度； 车轮滚动半半径； 车轮滚动角角速度；在制动试验台上上汽车制动滑滑移率可表示示为：S= V3V1100% (2-3)理论证明最大制制动力出现在在滑移率在770%900%之间2。所以要测测量第三滚筒筒的速度来控控制电机停转转。第三滚筒上装有有光电式速度度传感器。第第三滚筒每转转一周，传感感器输出200个脉冲。在在本测控系统统中驱动电机机的转速为11440 rr/min，减减速箱的转速速比为22，则则主滚筒的转转速为：=65.45rr/min (2-4)在计算上通常用用转速（r/min）来来表示滚筒的的速度7，则计算停停电机时的线线速度比值（滑滑移率

37、）可表表示为：% (2-5)式中：线速度度比值 主滚筒转速速（r/miin） 第三滚筒转转速（r/mmin） 主滚筒直径径（mm）第三滚筒直径径（mm）本系统中，主滚滚筒的直径为为190mmm，第三滚筒筒的直径为660mm。则则第三滚筒最最大的转速为为：=207 rr/min=3.45 r/s由此可得第三滚滚筒最大转速速时，传感器器输出方波的的频率为：由滑移率范围770%900%可得传感感器输出方波波得频率范围围为：2、速度信号测测量电路设计计速度传感器输出出的脉冲信号号，经过放大大、限幅、整整形后直接送送到82533-5定时/计数器进行行计数，最后后送到工控机机中。电路如如图2-111所示。

38、图2-8 速度度信号处理电电路5图2-8中，第第三滚筒产生生的脉冲信号号经放大后，被被5V稳压管稳压压，再经744LS32整形形后直接输入入至定时/计计数器进行计计数。本次设设计采用82253-5来来实现定时/计数功能。8253-5内内部有三个116位减法计计数器，每个个计数器都有有独立的输入入输出控制寄寄存器，都有有六种不同的的工作方式，可可由编程确定定，输出与兼兼容7。图2-982253内部结结构框图(1) 8位双双向三态数据据总线缓冲器器，用于与的的总线连接，通通过这个缓冲冲器，可向88253写方方式控制字，向向某计数器写写初值，读某某计数器的计计数值。(2) 读/写写逻辑，由它它决定三

39、个计计数器和控制制字寄存器哪哪一个可以工工作，并控制制内部总线上上数据传送方方向。片选信信号为高时读读/写逻辑被被禁止，但不不影响计数器器现行工作。(3) 控制字字寄存器，当当地址总线最最低位为111时，这个寄寄存器才能工工作，它从数数据总线缓冲冲器中接收控控制字并寄存存起来，这个个寄存器中的的控制字控制制每一个寄存存器的操作方方式。(4) 三个计计数器完全独独立，每个计计数器都可对对输入脉冲按按二进制或二二十进制从从预制数开始始减1计数。8253-5定定时/计数器器与单片机构构成的系统如如下：图2-10 8253与与单片机构成成的系统框图图试验台体产生的的脉冲信号经经过放大整形形后送到822

40、53-5的的输入端，三三个门控端通通过一个电阻阻接到电源上上，使之为高高电平，即处处于允许计数数状态。三个个输出端不用用，为防止干干扰，可通过过电容接地。数数据线与80031的相连连，82533-5的片选选信号接80031的口，接地址锁锁存器由80031的控制制，80311和82533间的其他数数据、指令往往来在控制线线、共同作用下下完成。8253是可编编程的定时器器/计数器，每每个计数器都都有六种工作作方式，每个个计数器的功功能选定由控控制字决定，编编程的控制字字由通过数据据口送到82253的控制制字寄存器。88253的方方式4为软件件触发方式，当当设置完初值值后，计数器器立即开始计计数，当

41、减11计数到0后后输出端变低低一个输入时时钟周期，然然后又恢复为为高电平，计计数器停止计计数。计数器器在方式4时时是一次有效效的，每一次次计数都重要要新设置计数数初值。在这这里不取82253的输出出，要的是计计数器的计数数值，因为88253是减减1计数，把把计数器的计计数初值设置置为，定时时时间内的计数数值为初值与与读得的终值值的差。例计计数器终值为为，则计数值值为： (2-6)如果把读得的计计数器终值取取反则有： = (2-7)所以不必做减法法，直接把读读得的计数器器终值取反即即可8。2.4 输出模模块设计试验台滚筒的驱驱动是靠电机机带动执行机机构完成的，系系统实现对交交流电机的控控制是一个

42、弱弱电控制强电电的问题。采采用内部带有有光电隔离的的固态继电器器来实现I/O输出接口口，控制电机机的启停。图2-14 固固态继电器接接口电路88实际电路框图如如图2-144所示，计算算机输出的数数字信号由774LS3773锁存经光光电隔离芯片片后，进入功功率驱动芯片片(MC14413)，由由37芯D型型孔头输出开开关量信号。功功率输出时要要求从机外提提供+24VV或+12VV电源，开关关量输出信号号为共外电源源方式，不是是共地方式，可可直接驱动继继电器。通过过这个接口电电路实现了系系统弱电对电电机强电的控控制，成功的的实现了试验验台电机启停停的控制。在上图所设计的的系统中，功功率驱动是由由MC

43、14113芯片来实实现的，标准准接线方法如如图2-155所示。外部部需要驱动的的信号由计算算机输出数字字信号后，经经过74LSS244进行行接口驱动后后，直接送入入驱动芯片MMC14133的输入端，再再在MC14413的驱动动下，驱动用用户负载。图2-15 MC14113标准接线线方法MC1413是是集电极开路路的功放电路路，将负载的的一端（如继继电器的输入入线圈一端）接接入到MC11413的接接线端子上，另另一端接电源源的正极。当当施加到MCC1413的的电压信号为为高电平时，三三极管导通，电电流从电源流流过用户负载载，通过三极极管流向地线线；当施加到到MC14113的电压信信号为低电平平时

44、，三极管管截止，在用用户负载上就就不能有电流流流过，从而而使负载不工工作。2.5系统软件件设计系统中的汽车到到位判断是通通过光电开关关的电压来判判断的；启动动左、右电机机是由系统控控制I/O，然然后控制固态态继电器完成成对强电的控控制。图2-16把检测测控制部分的的程序编写成成块，以便其其他过程调用用。图2-117就是全过过程的程序流流程。图2-16 检检测过程控制制程序流程 图2-20 全全过程的程序序流程第三章 系统抗抗干扰设计3.1干扰的形形成形成干扰必须具具备三个条件件：干扰源、对对干扰敏感的的接收电路、干干扰源到接收收电路的耦合合通道。图3-1 干扰扰形成示意图图3.1.1干扰扰源凡

45、是能产生一定定的电磁能量量，而且可能能影响到周围围电路正常工工作的物体或或设备，都可可以认为是电电干扰源。干干扰源一般可可以分为三类类：a、自然界的：如宇宙射线线和雷电等；b、物质本身固固有的：如物物质本身所固固有的热干扰扰和散粒干扰扰；c、人为的：主主要由电气、电电子设备造成成。3.1.2耦合合方式1、传导耦合干扰信号经导线线传播进入电电路，我们称称为传导耦合合。大容量的的用电设备在在启停时所产产生的电压波波动会从交流流电源线直接接影响电脑控控制系统电源源电压的稳定定性。此外，电电路中较长的的信号线还可可能受邻近电电路或空间电电磁场的影响响，在导线形形成干扰。2、经公共阻抗抗的耦合在电脑控制

46、系统统中，主计算算机的I/OO接口电路与与各岗位的控控制箱之间，为为了测量和控控制，需要一一个电位参考考点，最简单单也是最常见见的就是地线线作为参考，由由于导线存在在电阻，这就就形成了公共共地阻抗。由由于主机与各各岗位电子设设备相隔一定定距离，因而而两端的地电电位不可能完完全相等，即即两“地”之间的电位位差就会叠加加到信号电压压上形成干扰扰。3、电磁场耦合合由于电路中元件件与元件之间间、导线与导导线之间、导导线与元件之之间都存在着着分布电容，因因此，某一导导体上的干扰扰电压就会通通过分布电容容使其它导体体上的电位受受到影响，这这种现象我们们称为电容耦耦合。3.2硬件抗干干扰措施硬件抗干扰主要要

47、采用隔离技技术、双绞线线传输、阻抗抗匹配等措施施抑制干扰。常常用的隔离措措施有采用AA/D、D/A与单片机机进行隔离以以及用继电器器、光电隔离离器、光电隔隔离固态继电电器(SSRR)等隔离器器件对开关量量进行隔离11。3.2.1供电电系统的抗干干扰措施1、要求整个检检测系统单独独供电。2、把机房内微微机系统的供供电与外面控控制箱和各检检测仪器的供供电以及其它它电器三者分分开供电。3、微机房内宜宜用稳压性能能较好的参数数稳压器(5500VA)，最好采用用不断电源(UPS)供供电。而机房房外的控制设设备和检测仪仪要采用参数数稳压器或普普通交流稳压压器(10000VA)供供电。3.2.2接地地系统的

48、抗干干扰措施 1、接地线宜短短且粗，以减减少地电阻；同时把大电电流电路和弱弱信号电路的的地线分开走走线。2、单点接地。即即系统的地线线分成三类：第一类为信信号地，它包包括小信号加加回路、逻辑辑的控制电路路的信号地；第二类为功功率地，它包包括继电器、电电磁阀、大电电流驱动电源源等大电流、大大功率电路的的地；第三类类为机壳地，包包括设备机架架、机柜、箱箱体结构等金金属结构地。这这三类分别自自成系统，最最后才汇集于于一点并与大大地相连，使使整系统地处处于地电位。3.2.3针对对电磁场耦合合及辐射干扰扰而采取的措措施1、尽量削弱干干扰信号首先对继电器、交交流接触器的的驱动电路采采用耗能和限限幅措施。其

49、其次，将所有有大功率交流流负载的继电电器都以控制制箱为单元集集中在一起，并并用金属盒加加以屏蔽。最最后，将继电电器的驱动电电流回路与其其它的数字逻逻辑回路分开开，使大电流流在箱内自成成回路。2、为切断电磁磁场耦合通道道，所有信号号线都采用屏屏蔽线，并将将屏蔽层单端端接地。在走走线方面，把把信号与动力力线分开布设设，不能把电电缆线的屏蔽蔽层当作信号号线或公用线线使用17。3.2.4 接口电路的的抗干扰措施施1、滤波滤波器是利用电电容两端的电电压不能突变变的特性做成成的。例如，为为了消除开关关触点机械摩摩擦的抖动所所造成的干扰扰，必须在TTTL电路的的开关输入回回路中加入滤滤波环节。其其电路形式如

50、如下图。图3-2 滤波波电路2、去耦所谓去耦，就是是利用RC或或RL滤波环环节来消除或或抑制直流电电源回路因负负载变化引起起的干扰。下下图为多级放放大器回路，其其中C1是电电源去耦电容容，RC2为为级间去耦电电路11。图3-3 去耦耦电路3.3用软件消消除干扰的方方法3.3.1软件件抗干扰的提提出在实际应用中，由由于大量干扰扰源的存在，虽虽然不足以破破坏硬件，但但是往往能使使系统工作不不稳定、数据据不可靠，程程序飞逸，严严重时计算机机控制失灵，产产生事故。这这些不稳定的的因素常常产产生于工作或或者生产的全全过程中。而而且，这些干干扰信号大多多是瞬时存在在，时间间隔隔不确定，传传播途径不清清楚。

51、由于故故障的特点是是具有暂时性性、间歇性和和随机性，用用纯硬件的办办法较困难，使使用较少。特特别是计算机机软件办法能能更好的解决决这类干扰。3.3.2软件件抗干扰的特特点一般在两种情况况下需要用计计算机软件技技术去抗干扰扰。一种是为为了提高效能能、节省硬件件，从而用软软件去取代硬硬件抗干扰技技术；另一种种是用软件去去解决硬件解解决不了的问问题。软件抗抗干扰是一种种廉价、灵活活、方便的方方式。纯软件件抗干扰不需需要硬件资源源，不改变硬硬件环境，不不需要对干扰扰源精确定位位，不需要定定量分析，故故实现起来灵灵活、方便，用用于仪表及工工业控制工程程有很好的可可靠性保证9。3.3.3设计计合适的数字字

52、滤波程序该技术既可称硬硬件仿真技术术，又可属时时间冗余技术术。它不需要要硬件，靠计计算机的高速速、多次运算算达到模拟并并提高精度的的目的。根据据数据的性质质不同，消除除干扰的软件件滤波的方法法也不同：对对温度、压力力等模拟量，可可采取算术平平均值滤波，因因其对高斯型型的噪声的滤滤波有效；中中值滤波对尖尖刺脉冲干扰扰、阶跃干扰扰等模拟量有有效；一阶滞滞后滤波由于于采用了递推推技术，对快快速的干扰源源滤波有效；逻辑滤波用用于开关量滤滤波，信号是是二值状态，采采用多数表决决法，用逻辑辑与或逻辑或或作滤波结果果。以上各项项技术在应用用时可相互配配合使用。在在分类上还可可以归并，如如冗余技术归归为容错技

53、术术等10。3.3.4 提提高系统的容容错能力容忍错误反而能能够提高可靠靠性的原理在在于投入了更更多的超过常常规设计所需需的外加资源源开销，从而而换取了常规规设计达不到到的可靠性。外外加资源开销销（冗余）包包括：外加硬硬件（增加器器件、增加线线路整机或者者接口），外外加软件（如如检错诊断程程序、双工切切换程序等），外外加信息码（检检错纠错码、奇奇偶校验位、抗抗干扰码），外外加时间（重重复执行指令令、重复取数数、重复执行行程序）等。软件容错技术的的主要措施是是信息冗余和和时间冗余。3.4总结硬件抗干扰发展展的历史较长长，理论和实实践比较成熟熟，主要抗干干扰技术有各各种接地处理理、屏蔽和隔隔离、滤

54、波、去去耦、旁路等等。硬件抗干干扰抑制和消消除了大部分分的干扰，但但完全依靠硬硬件电路来消消除所有的干干扰是不可能能的。软件抗抗干扰发展较较晚，目前还还没有形成较较完善的理论论。但是，利利用微机的记记忆、快速计计算和逻辑判判断功能，从从软件方面进进行干扰抑制制和消除的研研究，己逐渐渐受到人们重重视。在实际应用中，往往往结合硬件件抗干扰和软软件抗干扰技技术，从而可可以得到比较较理想的抗干干扰效果。第四章 数字字处理方法研研究计算机测量用的的被测信号一一般都含有误误差，如何将将误差从被测测值中去除，如如何减小测量量结果中的误误差含量，是是常见数据处处理问题之一一。由误差理理论，按测量量过程中所产产

55、生的误差性性质，可将误误差分为三类类：系统误差差、随机误差差、过失误差差。对汽车检检测设备而言言，与其它计计量器具相似似，其测试误误差基本上由由系统误差与与随机误差两两方面组成。既然使用计算机机进行测量，应应当充分发挥挥计算机的作作用，可从软软件方面采取取措施来提高高采集效率，改改善数据处理理效果。4.1曲线拟合合在汽车制动性能能的检测中，关关键是对汽车车制动时其制制动力变化全全过程的检测测，通过对制制动力变化全全过程数据的的采集、处理理和分析，得得出反映汽车车制动性能指指标的各项参参数，最终按按国家标准对对汽车制动性性能进行评价价，进而分析析判断制动系系存在故障的的部位。但是是，在一般的的汽

56、车检测控控制系统中，由由于机械台架架结构、传感感器的非线性性以及检测现现场的各种干干扰信号的影影响等因素，导导致系统采集集的数据无法法完全真实地地反映制动力力变化的过程程，采集得到到的制动力变变化曲线出现现锯齿现象，严严重影响到各各项指标的测测试精度和评评价结果的准准确性。下面面是在制动力力检测过程中中模拟信号数数字化处理后后得到的一组组典型的试验验数据,记作如表4-1所示。目前常见的一些些曲线拟合方方法中，对各各个物理量的的处理有失公公平性原则，通通常是在处理理中确保某一一个物理量的的拟合误差达达到“最小”，而没有考考虑到其它物物理量的拟合合误差。 数据拟合实质是是数值逼近的的一个分支。该该

57、设计中作为为逼近工具的的函数类应具具有下述性质质13：(1)函数类中中的函数相对对光滑；(2)易于计算算机实现；(3)逼近函数数对原始数据据有良好的近近似。表4-1 数字字化后制动力力试验数据2.33.7556.256.558.1911.512.514151719-4025-20485200-5510-1050-80802021.522.524.1262728.53031.833343637-38551040-1558-2070-351002055253839.54244.847.248.249.15152.55457.558.762277590900745760640650595645655

58、53068064.565.56871.372.574.576.377.58080.881.281.482.560064062066563063065057561527580-50-504.1.1拟合合曲线的优化化算法由于制动力数据据的拟合函数数类型未知，解解决的办法是是作出分段多多项式，但这这时函数的光光滑性显然不不良；采用样样条函数拟合合，理论上完完全可行，但但是在该设计计的实际中，主主要问题是某某区间节点过过多，曲线不不理想。如果果人为减少某某区间节点数数，那么逼近近函数对原始始数据的近似似性将受到影影响。针对这这些问题，优优化算法的主主要思想是利利用三次样条条曲线重要性性质中的反算算拟合

59、性质，根根据给定点反反求它的控制制点，再依这这些控制点画画出三次样条条曲线。该试验数据优化化关键问题是是如何求得这这些控制点。方方法是每段按按其数据分布布特点，构造造相应段拟合合函数，节点点处的值作为为控制点，采采用符号便于于同试验数据据中的区别，最最后对数据组组采用样条函数数拟合，式中中的值代表整整条曲线划分分的段数。该该设计中将制制动力试验数数据分为五段段：，如图4-11所示。 图4-1 制动动力试验数据据样条拟合曲曲线4.1.2拟合合曲线的优化化算法由于制动力数据据的拟合函数数类型未知，解解决的办法是是作出分段多多项式，但这这时函数的光光滑性显然不不良；采用样样条函数拟合合，理论上完完全

60、可行，但但是在该设计计的实际中，主主要问题是某某区间节点过过多，曲线不不理想。如果果人为减少某某区间节点数数，那么逼近近函数对原始始数据的近似似性将受到影影响。针对这这些问题，优优化算法的主主要思想是利利用三次样条条曲线重要性性质中的反算算拟合性质，根根据给定点反反求它的控制制点，再依这这些控制点画画出三次样条条曲线。该试验数据优化化关键问题是是如何求得这这些控制点。方方法是每段按按其数据分布布特点，构造造相应段拟合合函数，节点点处的值作为为控制点，采采用符号便于于同试验数据据中的区别，最最后对数据组组采用样条函数数拟合，式中中的值代表整整条曲线划分分的段数。该该设计中将制制动力试验数数据分为