汽车超载的控制

1绪论1.1选题的背景车辆超载是指运输车辆所载的货物质量超过了额定装载质量的情况,车辆超载有着以下主要危害：1.车辆超载会增加车辆对路面的损害，按照国际上通用的计算方法，汽车轴载质量对公路路面的破坏关系服从“十六次方法则”，即汽车轴载质量每增加一倍，公路受损将增加16倍。全国公路每年因车辆超载造成的损失超过300亿元。2.容易引发道路交通事故，汽车超载之后，车辆处于超负荷状态行驶，会导致车辆的制动和操作性等安全性能迅速下降，表现为轮胎变形爆胎、刹车失灵、转向器轻飘抖动、钢板弹簧折断、半轴断裂等等。而在近几年，随着经济的发展和科技的进步，我国现代交通运输业取得了快速发展。与此同时，道路交通事故却频频发生。据统计，在2001年至2010年这10年里，我国已经有近90万人死于各类道路交通事故。在统计的25起特大交通事故中，超载导致的事故为14起，占比56%，是所有事故原因中最多的，并且全国公路每年因车辆超载造成的损失超过300亿元，因此对汽车超载的研究已是刻不容缓。1.2国内外汽车超载研究现状1.2.1国外汽车超载研究20世纪，在国外几乎所有的国家都存在汽车超载运输的现象，据调查美国和德国的货运汽车中汽车超载的数量都在50%左右，而情况稍好的日本也达到20%。为此，20世纪50年代，国外许多国家如美国、韩国、日本等国都在开始研究汽车动态称重系统，想通过利用汽车动态称重技术来避免汽车超载对公路造成早期破坏等，并取得相应的成果。美国约有1000多个动态称重站，采用照相机和路边控制器技术，并与高速公路巡警车中的笔记本计算机相连接，对货车进行检查，可以及时观察数据和鉴别超载车辆的身份。日本广泛使用固定或移动称重设备对超限车辆进行检测。在高速公路收费站设有电子秤测量轴载。大型货车还要安装货物自动测重仪。韩国从1973年7月开始对重车实行重点检查。1994年10月，超限超载车辆过多导致圣水大桥坍塌后，韩国政府进一步加大了治理力度，在全国设立400余个超限超载检测站（点）。图1.1为一种韩国的超载监控系统。车辆通过电子称重设备来检测重量，通过车辆识别系统来识别车辆型号，通过网络中的PC机来判断车辆是否超载，如一旦超载系统将自动对超载的车辆进行照相，以作为惩罚的依据。图1.1韩国超载监控系统许多先进国家都先后采用了超限运输车辆检测与限制（控制）技术，完善管理对策，来解决超限超载问题，并取得了较好的效果。为从根本上遏制超载现象的发生，同时采取了相应措施，主要体现在从源头上杜绝超载现象产生的可能。国外卡车多采用空气弹簧，车辆超载不能行驶。在装卸、搬运的过程中其附属设施已严格地限制了超载超限情况的发生，比如集装箱运输车，由货场的吊车的起重量限制了车辆的载货量；加大监控力度，在路口设置超载检测设备，检测车辆是否超载；制定相应法规，严厉制裁超载相关人员。1.2.2国内汽车超载研究国内在超载检测技术方面起步晚，还处于探索阶段。20世纪80年代出现了带基坑和无基坑的电子汽车衡，其中带基坑的电子汽车衡对道路破坏较大，介绍了主要基于悬臂梁式称重传感器的电子汽车衡。对于治理超载，国内一般还是在道路入口安装称重系统进行静态或动态称重，作为主要手段。如图1.2所示为杭州四方电子衡器厂研制的一种DCS固定式超限检测/计重收费系统。刃图易1.2D闯CS系统实章景图乡桂同时，我国毫也开始引进较国外汽车载土荷监控方面避的技术，如券云南航天新族技术工程有箩限公司年与绒1999毛年引进了资德国PA竿T载荷监锯控产品，同枝年获得了国卧家级《计量印器具型式批捞准证书》。俯总体而言，静国内对超载施控制大多是袖通过一些相剃关的政策实搬现，对超载曾检测技术研鬼究起步晚、电时间也比较挑短，尽管也格对动态称重悔系统进行了崇研究，但是旬研究过程中播，对诸多影轧响汽车动态桶称重的因素班分析不深入斥，而只是进肝行了简单的姨处理，导致旨检测精度不欠高。所以目税前国内在研斥究的同时，遗也积极引进早国外关于超甩载检测的技盖术，如南京得长江二桥上萄安装的汽车齿称重系统，却该系统就属引于典型国外涛高精度产品题，但这类产亿品开发代价第太高，在我吊国实现推广然不切实际，赖同时还存在勇超限标准与乔我国实际情草况不一致等诵问题。界1.3本巾论文主要内竭容参伸本挥论文促涉及一基于快单片机设计惭的机车超载货检测系统，兵选择载重汽时车EQ10四90E为研都究对象，首炼先利用An抗sys软件尖对其车架进滨行受力分析逗，找出其最粉大受力处。增选择电阻应老变式传感器两，将应变片侮安装在车架鸟的最大受力仅处。然后设缎计合理的报痒警系统，该肉超载报警系而统采用80妨C51单片获机作为系统筋处理的核心杆，由单稳态窑触发器、电各子开关、声蹈音报警器、娃闪光灯报警贞器以及自动怀上锁装置控姐制系统电路邻组成。要求快当汽车超载近时，报警系辰统启动，并唐对汽车的点男火系统进行趁通断控制，捞使汽车不能顷正常启动。糖1.4拟详解决的关键卫问题虚本系尚统需要解决驰的关键问题虎如下：盖（室1纤）酸对车架进行游有限元分析尽，找到其最矿大受力处。齐（2）料根据量程和搭使用环境选沸择合适的传坚感器虚，椅并将传感器者安放在车架会最大受力处历。求（3）槐当车辆在行肺驶中，裹不超载的汽抵车由于路面捉颠簸而发出光错误警报。妇求（挎4柴）劣设计合理的傅报警系统，响并能使汽车剥在超载情况棍下不能正常闹启动。械2汽车车五架的受力分蜓析什汽车车架俗鸦称卖“领大梁云”找。它是整个每汽车的装配睛基础，其上详装有发动机庭、变速器、晌传动轴、前直后桥、车身嘱等部件。车煮架的功用是巨支撑、连接桨汽车的各部戒件，使各部喂件保持相对期正确的位置吼，并承受汽习车内外载荷叉。深图1为载重第汽车EQ1额090E型真汽车车架:顷由两根纵疯梁和八根横雀梁铆接而成稠,又称阶浸梯形车架。株铺鉴图作2.1差EQ10霉90E型汽粗车车架示意敌图忙纵梁花通常用琴16Mn的鞋钢板冲压而状成,端面释形状一般是贸槽沿型。辨横梁不仅是应用来保证车侦架的扭转刚县度和承受纵怠向载荷,而而且还可以你支撑汽车上焰主要部件厚。该汽车载死重斥5t，车架营前后等宽，裙宽度为86参5mm。纵纤梁长670锅0mm，最股大剖面尺寸矿为：235仆×苏75涝×款8mm（高流×疮宽新×铺厚）。项2.1车架朱模型建立敌由于Pro位/E强大的浑建模建模能杰力及导入到排ANSYS杂中非常容易厅，所以选择投在Pro/涨E的环境下概实体建模电。束敌Pro/E锈能够完成特岛征建模、参凡数化设计、告零件实体造勒型及装配造呈型、完整工膨程图产生等仍工作。通过垮标准数据交打换格式，P抛ro/E可偿以输出三维助或二维图形惑用于其它应侨用软件。使吓用Pro/浙E配置的开邮发模块或利荐用C语言，穿用户也可以长扩展与增强践Pro/E肢的功能。P蒙ro/E的凶基本功能是博：惰（障1跪）僵特征建模源在Pro/债E中，特征震是组成模型纱的基本单位膨，如：凸台鉴、槽、倒角缸、腔、壳等漂特征。模型裂创建过程就嫁是按照一定着顺序以掏“鸽搭积木岂”腿的方式添加篇各类特征的残过程，通过离构建不同的物特征建立几子何模型。骗赏（目2和）汪参数化设计科灾参数化设计坦是指设计者沈只需抓住图名形的某一个兵典型特点绘帐出图形的大唉致形状，通衫过向图形添固加适当的约驱束条件规范淘其形状，最侍后修改图形钢的尺寸数值劲，经过系统驾再生即可获骤得需要的图辽形。熔（惑3龙）牵支持大型、椒复杂组合件待的设计侄Pro/E荡支持大型、臣复杂组合件胸的构造和管斤理，可以利济用一些直观吧的命令，如质“初啮合件”朝、奴“陪插入绕”魔、馆“码对齐巾”伸等，将基本勺零件装配起鼻来，形成组桨合件。鹰（多4牺）赵整个设计环梅节的数据完计全相关翁在整个设计熟过程，Pr率o/E各个辽模块共享模界型的数据库舍文件，在产喷品开发过程斗中某一处数招据修改了，欺整个设计中坡的所有相关诊数据也随之碰自动修改。榜载重汽车E专Q1090朴E型汽车车夜架吓简化三位实莫体模型如图爪2.2所示询：浪图2.2垫车架的三维录实体男简易岗模型责2.2车睛架的伶ANSYS哪有限元分析合郊有限元法概储述俊有读限元是一种妨把连续的结屈构分成很多斯个单元，即嚼利用单元分皇析的结果来它得出结构的荡整体性能的构方法。与传妻统分析方法位相比较，有厌限元法具有率以下特点:辟(欠l)不用管秘分析物体的业CAD形状刚，可以利用咱有限元多单凶元进行描述昼，因此该方贵法能适合多取种多样的工瓦程结构。植(沟2)利用有腰限元法时，喊在单元描述事材料特性时证，可以任意华的按照物体狭的实际情况洽而定。所以捎不用考虑各屑结构之间的若影响。也(榜3)在有限援元分析时，塔工程人员可京以根据物体豪的实际载荷带与约束情况网下，对该物棋体进行多种对工况下的分猾析，这样大蚁大提高了工磁程项目的效差率，还可以天从中发现载熊荷与约束之锐间的相互关杏系。呆(诵4)有限元淡的各种单元秩用来模拟计零算时，这些摩单元各自的过运算公式是积一样的，这钢样在计算时糊，使模拟计染算更加快速植，也方便在山计算机上统赴一编程，易批于将程序编庭成模块式结宾构。疫(5)有限既元分析方法暂最终的目的却是，让工程夺项目快速的伏解决，因些脆有限元分析柿不能在计算头机中模拟计淋算的太慢。元岁有限元分析乳软件主要是悬在50前发恨展起来的，蔽它们的由来回也是因为有梅限元方法的碰发展而来的驶。这些软件怠可以通过有钩限元分析，伤可以很容易蜓计算出结构辉应力应变值捕，碰撞值等喜。这样致使严软件公司开朝发了很多软孤件，比如:闻ABAQU底S、MAR圣C、SAP唤、ASKA吉、岭ANSYS怪、NAST住RAN、H柱YPERW涉ORKS等辫。本设计采采用的是追ANSYS周软件对车架相进行有限元课分析。铁贡ANSY供S简介散拣ANSYS贴公司是由美鸽国著名力学甲专家美国匹戚兹堡大学力炉学系教授J猜ohnS竹wanso然n博士于1乘970年创四建并发展起涝来的，是目以前世界CA访E行业中最布大的公司。滤ANSYS刺有限元软件迈包是一个多晋用途的有限胀元法计算机脸设计程序，兔可以用来求懂解结构、流摇体、电力、侄电磁场及碰颜撞等问题。抛因此它可应定用于以下工糕业领域：航准空航天、汽效车工业、生洪物医学、桥肝梁、建筑、脸电子产品、可重型机械、薄微机电系统缩、运动器械凳等。软件主茫要包括三个糖部分：前处衡理模块，分念析计算模块丘和后处理模觉块。忘脾（广1查）加前处理模块满前处理模块反提供了一个蚊强大的实体纽建模及网格放划分工具，唇用户可以方悄便地构造有爽限元模型。埋ANSYS宿的前处理模裙块主要有两泄部分内容：早实体建模和魔网格划分。税历（拴2倡）被分析计算模嗓块气析计算模块杯包括结构分智析（可进行流线性分析、勿非线性分析轧和高度非线借性分析）、疮流体动力学亚分析、电磁圾场分析、声卵场分析、压橡电分析以及左多物理场的哈耦合分析，西可模拟多种灾物理介质的谷相互作用，傅具有灵敏度职分析及优化然分析能力。肤与（夹3修）共后处理模块羡后处理模块禽可将计算结始果以彩色等由值线显示、汗梯度显示、饮矢量显示、表粒子流迹显跃示、立体切拿片显示、透付明及半透明健显示（可看昼到结构内部夹）等图形方抬式显示出来纷，也可将计柏算结果以图夕表、曲线形鞠式显示或输门出。软件提重供了100记种以上的单城元类型，用栗来模拟工程捧中的各种结蚂构和材料。堪优在汽车行业盆中，ANS劣YS广泛应司用于各大汽辜车总成，包遍括车架、车留身、车桥、意离合器、轮荒胎、壳体等筒零部件以及矮整车的通过稀性和平顺性屋的分析，大拨大提高了汽掠车的设计水翼平，正在成议为设计计算稀的强有力工夕具之一。体亭汽车车架偏受力处理企（1商）将三位立利体模型庭导入绳ANSYS过软件中坡，将ANS蹲YS的工作殿环境设置在掀国际标准单外位制下秤。趁根据实际情吧况，我们选底择SOLI如D92单元猫作为车架装腊配体所有零雅件分网时的信单元赋予类横型移。吗纪（匆2渠）丰定义材料属芝性，车架的妈材料为16衬Mn，其掀弹性模型为申2.06脱×恒10灯11片Pa，泊松店比为0.2险9，密度为竿7.85必×心10岔3恐Kg/m币3似，定义材料洲模型的对话碎框分别为图蹲2.3和2尽.4。佣图欢2.3下定义材料尤弹性模量和衣泊松比逃图祸2.4袄定义材料闻密度题使用Ove独rlap命协令将车架各唤零件连接成待一个相互联患系的整体懒，循使用压缩编乒号命令选择泰将所有元素汽编号压缩舞。捉划分网格，型车少架被离散成套一个个连续尘的单元。老求解，选择蹄分析类型，功如图懂2.5所示押：底图韵2.5稿选择的分垮析类型买勒（搭6燕）对车架各毒处进行位移手约束。尽左侧前钢板检弹簧滑板端颜支架至全部约束，度右侧前钢板视弹簧滑板端抛支架紧、迷前钢板弹簧亭固定端支架挠处称和理后钢板弹簧汽固定端支架瑞处的节点车均为李Y方向约束障，约束施加方后如图2.步6所示：嫂图幅2.6测约束后的车探架有限元模壶型惭（7得）施加重力今。颗汽车静止时顾，车架只承辨受钢板弹簧砌以上部分的课载荷，它由宴于车身和车主架的自身质秆量、车架上党各总称与附浸件质量及有兽效载荷组成屈，其总和称伴之为静载荷罢。摘顾（筐8曲）施加载荷鸭后求解，删绘制位移和痛应力的节点袄解毕，只图赔2.7固为节点位移聋场分布等值彻线图，图哑2.8壁为节点等效柄应力场分布烟等值线图。绿图2.7蚁节点位移场各分布等值线位图总图日2.8碍为节点等效援应力场分布需等值线图依柱车架受力逝结果分析演未由车架的位泰移场分布等丧值线图可知侦车架后部和循左侧前钢板北弹簧滑板端牛变形量比较羡大，最大节咱点位移仍然旅出现在车架屡后部。抚从应力场分浓布等值线图催可以看出，肠应力主要集诵中在发动机棵后悬置横梁川与纵梁的连露接处和第七会横梁与纵梁拢的连接处功，股在发动机后卵悬置横梁与猴纵梁的连接柳处的应力值埋最大。创3传感器杆的选择及性缺能分析略3.1传奋感器的基本棚概念化传要感器是那些苗能感受规定为的被测量，首并按照一定崭规律转换成桥可用输出信也号的器件或身装置。通常轧传感器由敏梳感元件和转馆换元件组成封。其中敏感兄元件指传感帮器中能直接辜感受被测量壮的部分，转困换部分指传叙感器中能将凳敏感元件输膀出量转换为蜘适于传输和华测量的电信赖号部分。现顾代科技的快这速发展使人变类社会进入必了信息时代搭，在信息时特代人们的社举会活动将主刚要依靠对信垒息资源的开端发和获取蒙、传输和处溉理，而传感的器处于自动宋检测与控制每系统之首，咸是感知获取烤与检测信息破的窗口；传撤感器处于研研究对象与军测控系统的觉接口位置，记一切科学研聋究和生产过损程要获取的坟信息，都要覆通过它转换古为易传输与绞处理的电信指号。因此，态传感器的地粱位与作用特社别重要。错传感器的作果用是人们为来了从外界获惹取信息，必刮须借助于感棚觉器官。而特单靠人们自朝身的感觉器薪官，在研究垃自然现象和最规律以及生偿产活动中它丛们的功能就户远远不够了迹。为适应这锤种情况，就常需要传感器测。因此可以恨说，传感器谋是人类五官掀的延长，又美称之为电五情官。欧耐传感器早已枯渗透到诸如童工业生产、俩宇宙开发、联海洋探测、闹环境保护、虑资源调查、发医学诊断、个生物工程、踢甚至文物保眼护等等极其案之泛的领域云。可以毫不层夸张地说，坡从茫茫的太播空，到浩瀚普的海洋，以妙至各种复杂耍的工程系统标，几乎每一爸个现代化项剃目，都离不波开各种各样催的传感器。波饲传感器的静写态特性是指著对静态的输四入信号，传仅感器的输出傻量与输入量耀之间所具有线相互关系。犹因为这时输拖入量和输出牢量都和时间禁无关，所以烧它们之间的吓关系，即传劣感器的静态监特性可用一量个不含时间泪变量的代数东方程，或以射输入量作横谱坐标，把与跃其对应的输水出量作纵坐打标而画出的踏特性曲线来队描述。表征模传感器静态余特性的主要队参数有：线鹿性度、灵敏寨度、迟滞、迹重复性、漂逮移等。锋传感器动态窝特性是指传梦感器在输入诉变化时，它环的输出的特馒性。在实际质工作中，传雹感器的动态已特性常用它区对某些标准肠输入信号的脏响应来表示厘。这是因为俱传感器对标芽准输入信号韵的响应容易杜用实验方法运求得，并且乐它对标准输齐入信号的响逝应与它对任质意输入信号活的响应之间休存在一定的友关系，往往倾知道了前者隐就能推定后浩者。最常用轨的标准输入嚼信号有阶跃恩信号和正弦笔信号两种，旁所以传感器跑的动态特性晃也常用阶跃豆响应和频率膊响应来表示瓶。亡柜在本论文中激，根据第二亿章的车架受日力分析可知性，需要一种并测量压力的久传感器来检狭测出车架所急受到的载荷被。同时根据尚设计方案，慨需要在汽车闹启动时是报流警系统不能统工作，以防效止在行驶中船出现错误报酒警，因此可窃安放汽车轮炸速传感器以瞎检测车轮的耀转动。哲3.2测力奇传感器叔由能于传感器位织于减振钢板芦处设计的钢短片，将超载户引起的钢板速变形信号转朵换成电压信获号，是整个课硬件系统的捞起始部分，把是构成系统耽信息输入的起主要来源，械是系统预警面的必要基础痕，因此所选陈传感器性能善的好坏直接饮影响整个预肚警系统的实澡现。弊零测力传感器国的选择岭测茫量压力的传展感器有很多额种，如压电米式，压感式谱，应变片式宾，电容式等蛮，本文在论焰述时，选择宽传感器主要稠考虑以下几再点：谁齿（1）量程鹿的选择角乒被测压力的百大小通常是滨传感器量程泻的主要决定景因素。依据匀经验，在传秘感器50界%左右的量桐程内工作比肃较理想，这钉样就避免了弓如果遇到有尺较大冲击力绝而不至于传查感器因为超者出其测量的声范围而被损偷坏，所以遇撇到有较大冲聋击力的称重受系统，一般判要扩大传感酷器量程进行混选择，一般榆都会扩大传链感器量程来缘选择合适的负设计所需的碧传感器，根泊据经验一般暮使得传感器狸在20%滥到30%摘的量程的之棚内工作，这逆样就使得传稳感器储存量录得到了很好榆的保证，最湿后的结果是亮不仅延长了挺传感器的使灿用时间，而旗且还能在使乐用的过程中家保证其安全凭和可靠。恢长（2）准确古度的选择办干传感器准确也度等级的选虏择，主要依践据系统的准起确度要求为傍准，而不能庆片面追求高就的准确度等踏级。收光（3）使用赚环境和介质储性能然种对于传感器迫使用环境和愁介质性能主摇要取决于被护测介质的性本能和传感器啊安装环境。蛙骄（4）传感细器型号桂炎汽车超载预滩警系统设计抢传感器型号钥的选择要考混虑不同类别应传感器的适竿用范围。主含要考虑传感决器称量的可龄靠性，安装胳的合适稳定尼性。总之，芒既要满足各棉方面检测的谢要求，又要荣考虑经济预千算。吴付基于上述考星虑，选用常袍用的电阻应牧变式传感器蚁，该传感器紫不仅结构简议单、使用寿鲜命长、性能躺稳定可靠，六而且精度高守、成本低、蔬测量范围广暗；同时可在李高低温、高狭压、强烈振奔动、恶劣环绞境中正常工刃作，所以应倒用非常普遍夜。协当然父电阻应变请式汗传感器也存衬在一些缺点旗，如大应变幻状态下具有君较大的非线坏性，输出信涂号较薄弱，芝故其抗干扰喇能力较差等诚。呈味电阻应变剧式传感器工款作原理及测之量电路灭电钳阻应变片式背传感器包括累两个主要部伞分：一个是饱将被测的力暗转换为弹性算体的应变值领的敏感弹性窄元件。另一务个是同步地死转换传感器夺的一个弹性麦体的应变为拴电阻值变化营的电阻应变讽计。其结构得如图3.1袄所示：宅图3.1闲电阻应变式菌传感器结构号电阻应变片辉式传感器工挡作原理为：窑在纵向和横过向贴上四个川应变片于一辉个弹性体，痛当弹性体受隔力F作淡用时，应变秀片变电阻值捷，而应变计贸是连接成平熟衡电桥式的兰，所以电桥形平衡因应变转计电阻的变摆化而被破坏金，进而输出微信号。在弹踩性范围内，兴弹性体的变疤形的与受到风的力F栋成正比，即免伍式中：误ε洽为弹性体的磁相对变形；商巷L、昆Δ靠L为弹性体读的长度及其桌变化量；习锻F为旁受到的力，短偷E为员弹性体的弹衣性模量姓裁S为悠弹性体的横征截面积。特而光电阻应变片客的工作原理惯是基于电阻梯应变效应，渡即在导体产具生机械变形午时，它的电它阻值相应发够生变化。应铅变片是由金眯属导体或半师导体制成的决电阻体，其牲阻值将随着赖压力所产生严的变化而变献化。对于金坏属导体，电不阻变化率的悦表达式为：流乡悉凭拆忧穿兼痛禽称趣书战喂式中：物μ—词材料的泊松枝系数胆；伯筹数通常把单位劣应变所引起聚电阻相对变异化称作电阻中丝的灵敏系切数，对于金驱属导体，其名表达式为：奥脆多颂辽蕉因折此：卷气晒号桌蛇筹取循腿拿莲摔祸春难淋乳放信絮葬茶株毅在外力作用体下,应变片商产生变化,孤同时应变片读电阻也发生愤相应变化。备当测得阻值昼变化为梁时，可得到扶应变值法，根据应力烘与应变关系律，得到应力暮值为：梨念式中：仓-制应力研,钩-回应变（为轴晨向应变）钩E-闷材料的弹性疫模量霉织呆怖叉又重力众G裤与应力受的关系为：林档式中：造G-贴重力,改S-梨应变片截面钥积奶笑根据以上各表式可得到优衬由此得出应毕变片电阻与替重物质量的隶关系，即：夹始根据应变片运常用的材料返（如康铜）则取伟隔做利=2；禽E荣=163项00kg母/mm2；盾S贷=10井0；晓=34死Ω茫；钉桥路部分原絮理：电阻应杂变计把机械堡应变转换成吉/R后，必嗓须采用转换跌电路通常采抢用惠斯登电鉴桥电路实现蚁这种转换。删对于单臂电痛桥,如图损3.1倍所示爹：热杜景召耐堂热贝岛图破3.2稿直流电桥行完当电桥平衡份时,相对的遣两臂电阻乘赤积相等,即旦：具滴设桥臂比沉由于慢,分母中评可忽略，于分是：糊积电桥电压灵付敏度定义为肥：郑嘴稠贿桑从上式分析赚发现：吨桥电压灵敏抖度正比于电部桥供电电压强。仆电桥电压灵堪敏度是桥臂茎电阻比值n哀的函数，必评须恰当的选括择n的值，埋保证电桥具耳有较高的灵社敏度由：都咸艘掠补鸭藏求躲的最大值，库由此得睡兴蜂蓬赛更求得n＝1使时，炊最大。也就安是供电电压示确定后，当猎,菠时，电桥得线电压灵敏度驱最高，可得辨：录颤便斜嗽鉴爪需由于上面的颗分析中忽略屑了广，所以存在公非线性误差徒，解决的办丰法有：身①吊提高桥臂比孟：提高了桥引臂比，非线奇性误差可以棵减小，但从献电压灵敏度裂考虑，灵敏瓶度将降低，童这是一种矛急盾。浩②唇采用差动电弊桥：根据被淘测试件的受以力情况，若芬使一个应变疲片受拉，另逝一个受压，肝则应变符号硬相反。则电哨桥输出电压亡为：型臂备贺座毅若腔,珠,勤,则有：丽赤搅勉钥由此可知，欧和睛成线性关系剂，差动电桥丘无非线性误多差。而起电赚压灵敏度为露，比使用一色只应变片提秤高了一倍，惠同时可以起泻到温度补偿氏的作用。若惯将电桥四臂衰接入四个应饱变片，即两咬个受拉，两栏个受压，将斯两个应变符挤号相同的接蹈入相对臂上致，则构成全茶桥差动电路狠，若满足透,则输出电神压为：云历由此可知，瓦差动桥路的盐输出电压羡和电压灵敏律度比用单片颂时提高了四决倍，比半桥蚊差动电路提秋高了一倍。赔因为采用的监是金属应变墙片测量，所匆以本设计采置用全桥电路当，能够有比竭较好的灵敏帆度并且不存缺在非线性误符差。充怪电阻应变哀式传感器的讨安装诉根落据对车架的巧受力分析，五电阻应变片土安放在车架世的所受最大肤应力处，即乡发动机后悬悠置横梁与纵末梁的连接处艳。随着大梁辨的弹性变形湖的改变，电顾阻应变片输强出信号的强种度也随之变训化，超载控讨制系统接收站此信号，并扮进行相应的查检测分析，双判定车辆是证否超载。其握安装示意图茅见图艺3.2：窃图3.2卵电阻应变片钥的安装示意镰图露池选用传感器膨的斧型号埋本论文选择颠的是冻GYJ型钢订筋应变计，爷如图3.2恩所示:仇图3.3追GYJ型钢灭筋应变锈计近该型号传感灿器的参数如即表3.1所政示：服表3.1着GYJ型钢瓦筋应变计参裹数狠产品名称奇GYJ型钢娘筋应变计驰生产厂家寿北京斯创建誉筑测试技术歼开发有限公围司兽产品用途睛钢筋应力计江主要用于测睡量钢筋混凝高土结构中的裕钢筋应力，誉也可以串起茂来用于测量道载重质量。灭规格啦10～36专毫米雀应力塌2800～尾3000公班斤/厘米弃分辨力倡0.8～1剖.2公斤/界厘米膨非线性乌2%满量程蓄温度对电桥建零点的影响施<0.1%码满量程/炭供桥电压直0～0.5岭伏特衫输入/输出晃阻抗侧120欧姆迟工作温度范袋围但-5税～+50胃传感器长度肥0.5～0防.7米辽3.3汽尤车轮速传感便器航车速通常检鞠测汽车传动皇系统的转动颤，换算为汽恭车驱动轮的甚转速间接获婆得的。轮速确传感器一般脉是直接检测鹅车轮的转速劳且所有车轮轿的转速均检悄测，并把检哀测结果输入脖ABS/A耗SR等用于垂制动或驱动馅控制的系统耍的ECU。搭常用的轮速饼传感器有电跃磁感应式、纯霍尔式两类夫。脱夕轮速传感咽器的选择飘电磁美感应式轮式考传感器结构冈简单、成本菜低，所以应剖用范围广泛算。但由于其现输出信号慢的频率和幅略值受转速影北响较大，抗写电磁波干扰巡能力差，且绸易产生误信斩号，只适用想于15～1获60km/躲h的速度，伍当速度扩大哗到更大时，警电磁感应式铺轮式传感器旱很难适应。怠名而霍尔效应肢式轮速传感霞器能克服电师磁式轮速传腹感器的不足档，具有输出次信号不受转真速影响、频塞率响应高、刮抗电磁干扰茫能力强等优够点。役霍尔器件具恒有结构牢固丑，搜体积小略，经重量虎轻，塌寿命长敏，帮安装方便萍，拍功耗小割，辅耐震动冤，骆不怕灰尘、沃油污、水汽追及盐雾等的雨污染或腐蚀室的优点。且木霍尔线性器伤件的精度高撤、线性度好递，晚霍尔开关器俘件无触点、中无磨损、输痕出波形清晰颈、无抖动、共无回跳、位旨置重复精度望高（可达μ谎m级）日，因此霍尔号效应式轮速垃传感器被广施泛应用于轮母速检测及其草他控制系统乏的转速检测剖中。泳按照霍尔器破件的功能可歉将它们分为敞:晕霍尔线性器命件嫁和泳霍尔开关器旋件从。前者输出驼模拟量，后异者输出数字爸量。涨由上述可知稼，根据设计曾要求，本论鞋文选择的是啦霍尔效应式主轮速传感器管（开关型）帜。啦眠霍尔效应嘴式轮速传感丘器的工作原译理及测量电数路叉霍尔效应式洞轮速传感器愁属于霍尔式键传感器，是外利用霍尔效察应的原理制颈成的猪，吧利用霍尔效魄应使位移带尚动霍尔元件低在磁场中运努动产生霍尔柜电热，即把副位移信号转稍换成电热变另化信号的传斧感器。行（1）霍尔抵效应浙世如果对位于搭磁场(B)夕中的总半秋导体爆薄片瓦(d)施加愚一个电压(再V辩)，该磁场认的方向垂直趴于所施加电粗压的方向，犯那么则在既侮与磁场垂直捉又和所施加起电流方向垂莲直的方向上地会产生另一非个电压(U麻H)，人们么将这个电压脂叫做霍尔电战压，产生这堪种现象被称喷为霍尔效应欠，该半导体非薄片成为霍忧尔元件，妈如图条3.3所示朵：必图洽3.4霍驻尔效应原理徐路假设在N型解半导体薄片域上通一电流肌I，则半导糖体中的载流芳子（电子）筐沿着和电流刚相反的方向勾运动（电子培速度为v）削，由于在垂础直于半导体歌薄片平面的号方向上施加骡磁感应强度楼为B的磁场栋，所以电子医受到洛仑兹张力为的作用，向抹一边偏转，衬并使该边形本成电子积累评，于是形成孕电场。该电萝场组织运动株电子的继续蜻偏转，当电止子作用在运纹动电子上的纹力疫与洛仑兹力傲相等时，电泳子的积累便耀达到动态平还衡。在薄片即两横断面之毁间建立电场贷，相应的电狱势称为霍尔沙电势转，其大小可姿用下式表示简：（V）雪式中赤——器霍尔系数，衣；询淹I扑——因控制电流，毫A；杜牙B兰——筋磁感应强度答，T；社帮D参——作霍尔元件厚运度，m。种霍暮尔系数为锯式中伸爹——月载流体的电把阻率秘慧崇——味载流体的迁司移率丰拨令暗，称营为霍尔元件宪的灵敏度，刘则习如获果磁感应强寺度B和元件横平面法线成睡一定角度涌θ肌，则作用在各元件上的有弓效磁场是其晶法线方向的协分量，即随，这时缘当控制电流城的方向或磁唇场的方向改箩变时，输出踏电势的方向再也将改变。篇但当磁场与桌电流同时改园变时，霍尔添电势极性不售变。准综上所述，妇霍尔电势的畏大小正比于比控制电流I铲和磁感应强手度B。键（2）霍尔易效应式杰轮速传感器络的工作原理桂和霍尔羽效应式覆轮速传感器析是由传感头剃和齿圈组成绵。传感头由纵永磁体，霍敢尔元件和电狗子电路等组方成，永磁体坦的磁力线穿滥过霍尔元件信通向齿轮，妙如图陵3.3所示来：随1.磁体睁2.霍尔元琴件3.齿绒圈磁图3.5霍绞尔轮速传感获器示意图淹当齿轮位于专图中(a)昌所示位置时鹅，穿过霍尔品元件的磁力项线分散，磁联场相对较弱激；而当齿轮火位于图中(道b)所示位条置时，穿过片霍尔元件的依磁力线集中胞，磁场相对失较强。齿轮臣转动时，使渡得穿过霍尔洽元件的磁力滩线密度发生等变化，因而书引起霍尔电乐压的变化，赛霍尔元件将古输出一个毫咽伏(mV)列级的准正弦壳波电压。此椒信号还需由服电子电路转束换成标准的查脉冲电压。梯此电压输出师给电子控制陆装置，电子隆控制装置以弃此作为计算规轮速和汽车练的参考速度单。端昂霍尔轮速庄传感器的测柴量电路青晃霍尔传感器语（开关型）衰的霍尔元件殃靠近尚齿圈榨，当梨汽车车轮转屑动时悟，棉齿圈上的齿巾会在一定的油周期内靠近妄霍尔元件爱一次，这样居霍尔传感器主将输出一个鼻高电平，当听齿访远离污霍尔元件致时，传感器零输出一个低子电平；利用惨单片机内部迹定时器，计骨算出脉冲一线个周期的时在间，就可以狡算出奸车轮鸡的转速糖，见图蜡3.6所示姿：庄图3.6好霍尔效应式议轮速传感器进的测量电路扎砍捞闹霍尔效应式此轮速传感器洁的安装部位妥霍眨尔效应式轮对速传感器的乌齿圈一般安有装在随车轮蚀一起转动的诞部件上，如富半轴、轮毂宪、制动盘等养，而感应触醒头则安装在饼车轮附近不述随车轮转动鸡的部件上，熄如半轴套管卡、转向节、谊制动底板等秋。汽车前轮道和后轮均可伞安装，安装批部位如图3租.4、3.居5所示：惧图3.7氏叼磨前轮安装示辛意图慧图3.8透花辛后轮安装示捎意图岸4超载控缴制系统设计蒙超另载控制系统客的总体结构柳如图4.1从所示：A/D转换A/D转换放大器电阻应变式传感器报警系统80C51单片机缺绒报警系统80C51单片机叙弊指液农腐厕槽碧怖奏催衔菌席绢达梦衡穷点火控制系统霍尔效应式轮速传感器（开关型）柔告删姓路命俩华臂捎悉点火控制系统霍尔效应式轮速传感器（开关型）泽龙浇交画结锣边例蕉灶阻赞赖弯同执帐扰暴方蛾宗事些类堂隔图4.1纳超载控制系划统的原理图瓣由图4.1深可知，本设热计是在基于罢80C51壮单片机控制嫂的基础上，棋通过对汽车阻承受载重的使检测，从而者在超重时，荣该系统产生奋警报并通过替汽车点火控杠制系统使汽史车不能正常略启动。利用尝电阻应变式墓传感器将汽驾车承受的压可力信号转换码为电压信号扁，拴然后通过放漠大电路将电茅压信号放大拌后送到A/船D转换芯片侄ADC08也09锤转换成数字梨信号埋。默当超重时，鹊该信号通过幅80C51份单片机使报凤警系统启动斑，产生报警嘉，并切断点律火系统，使质汽车无法启蓝动。同时，四当汽车启动叛车轮转动时塘，量霍尔效应式惨轮速传感器榴（开关型）长将轮速转换袄为数字电压剪信号，通过印80C51般单片机控制锄报警系统，左使得汽车开喊动后报警系缠统不能工作脆，从而避免物了当不超载另的汽车在行些驶时，由于伍路面的颠簸华而产生错误柿报警。焰4.1放走大电路设计跪逐在许多需要甜用勉A/D转换备和数字采集丝的单片机系胶统中，乎多数盐情况下，传帅感器输出的奇模拟信号都灾很微弱，必凤须通过一个轧模拟放大器妨对其进行一饼定倍数的放窃大，才能满叮足A/D转墨换器对输入咸信号电平的孤要求，设在此被情况下，就总必须选择一蒙种符合要求采的放大器。方趴为了实现信货号的放坚大朴，其设计电屋路如图副4顶.猫2帆所示：连图段4签.丧2毛利用高精衬度低漂移运衣放设计的差敌动放大器挽雪（打1肿）警前级采用贫运放Al和脊A2组成并馆联型差动放饮大器。理论拢上不难证明布，存运算放筝大器为理想肯的情况下，骤并联型差动歉放人器的输妈入阻抗为无扣穷人，共模承抑制比也为冤无穷人。在材理论上并联纹型差动放人扫器的共模抑搁制比与电路昨的外围电阻暂的精度和阻普值无关。山功（胶2退）厉阻容耦合泻电路放存由炎并联型差动溉放大器构成搞的前级放大幕器和由仪器先放大器构成示的后级放大假器之间，这奔样可为后级购仪器放大器伯提高增益，贴进而提高电挠路的共模抑升制比提供了巾条件。同时扬，尤位仗于前置放大视器的输出阻木抗很低，同汁时又采用共母模驱动技术赚，避免了阻描容耦合电路肉中的阻、容徒元件参数不淡对称（匹配祸）导致的共浊模干扰转换宾成差模干扰血的情况发生排。蜓肃（仙3伸）厅后级电路爬采用廉价的雾仪器放大器国，将双端信诱号转换为单纽端信号输出吹。由于阻容址耦合电路的踩隔直作用，解后级的仪器恳放大器可以慨做到很高的驴增益，进而枯得到很高的垂共模抑制比酱。税4.2A抹/D转换唇A/D转烤换器是前向朴通道中的一桥个环节，并唐不是所有的极前向通道中开都需要A夫/D转换殖器。只有用贵到模拟量输牙入通道，显累然本文的设疫计需要A/屡D转化传感诊器模拟信号款，以便后面套的信号显示菌与判断。筒胆服A/D转换显原理纺（1）窗逐次逼近法散逐次逼近式哪A/D是比土较常见的一搜种A/D转趣换电路，转逮换的时间为摩微秒级。采蜡用逐次逼近蜂法的A/D蔬转换器是由混一个比较器印、D/A转奶换器、缓冲喝寄存器及控董制逻辑电路维组成。基本嫩原理是从高欣位到低位逐弓位试探比较掉，好像用天察平称物体，汪从重到轻逐范级增减砝码似进行试探。硬逐次逼近法规转换过程是什：初始化时抱将逐次逼近至寄存器各位主清零；转换替开始时，先它将逐次逼近晋寄存器最高停位置1，送德入D/A转则换器，经D苗/A转换后祸生成的模拟莫量送入比较刃器，称为扮拌，与送入比竿较器的待转遣换的模拟量践进行比较，茫若惯，该位1被遣保留，否则陈被清除。然膀后再置逐次招逼近寄存器焰次高位为1括，将寄存器协中新的数字挺量送D/A盖转换器，输席出的林再姜与姜比较，若握，该位1被闯保留，否则男被清除。重例复此过程，蛮直至逼近寄宫存器最低位诵。转换结束概后，将逐次绢逼近寄存器叮中的数字量菌送入缓冲寄妥存器，得到远数字量的输柱出。逐次逼筛近的操作过受程是在一个扎控制电路的潜控制下进行俗的。扒（构2陡）盘双积分法赶采用双积分土法的A/D别转换器由电赞子开关、积打分器、比较边器和控制逻秧辑等部件组讯成。基本原驼理是将输入嘱电压变换成渠与其平均值寄成正比的时参间间隔，再浑把此时间间谅隔转换成数沫字量，属于奶间接转换。练双积分法A绣/D转换的艘过程是：先践将开关接通嘴待转换的模符拟量纷，继采样输入到西积分器，积扮分器从零开狮始进行固定编时间Ｔ的正仰向积分，时卫间Ｔ到后，侍开关再接通弟与忠极性相反的均基准电压志，将傲输入到积分岩器，进行反罚向积分，直铅到输出为伙0凭V时停止积赶分。策越大，积分戏器输出电压才越大，反向洲积分时间也肺越长。计数违器在反向积扁分时间内所逢计的数值，袜就是输入模奏拟电压慌所对应的数糕字量，实现殖了A/D转劫换。临烧示A/D转换孩器选用的原倦则：堆娇（波1吩）为A/D转敲换器的位数如。A/D壶转换器决定桌分辨率的高匆低。在系统腿中，A/D拦转换器的沫分辨率应比杀系统允许引袭用误差高一梯倍以上。某遍（脚2夕）羊A/D转性换器的转换洞速率。不同慌类型的A/禁D转换器搏的转换速率妹大不相同。扎积分型的转刮换速率低，劈转换时间从累几豪秒到几旅十毫秒，只椅能构成低速称A/D转治换器，一般冰用于压力、炎温度及流量梨等缓慢变化巴的参数测试常。逐次逼近打型属于中速汇A/D转满换器，转换粗时间为纳秒猫级，用于个孔通道过程控翁制和声频数洗字转换系统疑。粗翅（玻3飞）菜是否加采样傻/保持器。校常（钻4犹）拢A/D转确换器的有关闹量程引脚。讽有的A/D贪转换器提渣供两个输入徒引脚，不同枕量程范围内示的模拟量可幅从不同引脚踩输入。乡黑（接5附）杀A/D转窑换器的启动塞转换和转换访结束。一般庄A/D转享换器可由外贴部控制信号亮启动转换，彻这一启动信扮号可由CP邀U提供。转为换结束后A裳/D转换罚器内部转换形结束信号触廉发器置位，阴并输出转换欺结束标志电写平。通知微辟处理器读取环转换结果。忽窄（境6逼）捐A/D转楼换器的晶闸轨管现象。其刑现象是在正粘常使用时，碎A/D转途换器芯片电压流骤增，时阅间一长就会界烧坏芯片。鹊综青上所述为，本文基于蓬计算机接口东特征、前向员通道的总误假差、信号对谜象的变化率陆及转换精度抛要求、环境个条件选择诚A/D转槽换芯片的一睁些环境参数归要求（工作毕温度、功耗变、可靠性等模性能）以及预成本等方面式的综合考虑透，最后结合兼本设计要求灿选择A/光D转化芯拢片为AD惜C0809絮。村A折DC080懂9是C固MOS单河片型逐次逼乒近式A/券D转换器伤，可处理肆8路模拟大量输入，且认有三态输出赌功能，既可奖与各种微处咬理器相连，盛也可单独工撕作，输入输单出兼容T且TL。宾其主要特性脚如下：盏耗†挤8路8位A守/D转换器宗；党剥†嫁单个＋5V缺电源供电；敏†洋模拟输入电雄压范围：0燕～＋5V，仗不需零点和柳满刻度校准陶。截图4.3贡ADC08毫09引脚图缓如图顽4.3所示趟，兼ADC08言09的引脚舱功能：序1）、IN帖T0-IN软T7：八路团模拟输入通奥道浮2）、D7抬-D0：8爱位三态数据蓬输出线。暗3）、A/有B/C:通舍道选择输入踩线，其中c腥为高位，A挡为低位英4）、AL柿E：通道锁在存控制信号特输入线鉴5）、ST牧ART:启驶动转换控制丙信号输入线饲。亏6）、CL丽K:转换脉竞冲输入线贫7）、VC市C：主电源顶+5V。里8）、GN博D:数字地笼4.3单片错机设计秘单片机是本兴检测系统的光核心，它完弓成系统的功见能设定、测田量对象选择些、信号处理骑存储、驱动粉LED显示顷等功能。现本设计选用骑的是80C焰51单片机筒，该单片机拢是鸡MCS-5垒1系列的典厘型芯片惭。葱胀80C5葛1单片机的负结构蓝图反4.48偏0C51结蚁构框图袍在一小块芯卡片上，集成益了一个微型陪计算机的各肝个组成部分芬。每一个单妖片机包括：师（1馋）一个8凤位的微处泽理器（CP贫U）。晋（2旱）片内数据另存储器R灿AM(12磁8B/25简6B)，用锦以存放可以报读/写的数丰据，如运算台的中间结果纷、最终结果绝以及欲显示庭的数据等。送（3踩）片内程序角存储器R哥OM/EP旦ROM（4授KB/8K岩B），用以演存放程序、啄一些原始数胶据和表格。担（4艘）四个8般位并行爽I/O接培口P0~掏P3，每个蠢口既可以用娱作输入，也从可以用作输活出。季（5子）两个定时斥器/计数器历，每个定时贞器/计数器王都可以设置慢成计数方式伐，用以对外寒部事件计数针，也可以设婚置成定时方肠式，并可以殃根据计数或秤定时的结果印实现计算机今控制。醒（6够）五个中断天源的中断控象制系统。老（7家）一个全双坟工UAR妇T(通过异阵步接收发送劫器)的串行妻I/O本口，用于实葛现单片机之见间或单片机绞与微机之间督的串行通信否。加（8情）片内振荡蛮器和时钟产箩生电路，但仪石英晶体和眨微调电容需用要外接。最染高允许振荡染频率为1蜘2MHz。恶也80C饰51单片机须引脚及其功卫能偷该型号单片黎机亦是采用旁40脚太双列直插封泽装（DIP好）方式。由勒于80C捡51单片洗机是高性能冰单片机，而叶由于受到引覆脚数目的限煌制，所以有难不少引脚具嘱有第二功能武，如图4.缴5所示:绑图4.5讨80C51习单片机引呢脚图利各引脚功能饮简要介绍如响下：矩（1）电源团引脚Vc赌c和V膏ss肤Vcc（4浊0脚）：神电源端，为弹＋5V。助Vss（搭20脚）六：接地端。西（2）时钟绿电路引脚扁XTAL1时和XT锯AL2常XTAL2升（18脚泉）和XT无AL1(1誓9脚)分侄别接外部晶光体和微调电译容的一端和朱另一端；对穴80C5遗1单片机蚀，外部脉冲腾信号须从棵XTAL1疤端输入，亏XTAL2昂端悬空。裙建（3）控制唇信号引脚强RST，A令LE，混和唤肤RST/V斩PD(9怀脚)：RS片T是复位哄信号输入端敢，高电平有咽效。当此输好入端保持两身个机器周期躲（24个晒时钟振荡周名期）得高电悠平时，就可续以完成复位棚操作。RS益T引脚的第吃二功能是阻VPD，即仍备用电源的辫输入端。界门（30脚漫）：地址锁岗存允许信号汽端。当8谅0C51喂上电正常工觉作后，AL谣E引脚不添断向外输出淋正脉冲信号师，此频率为夕振荡器频率胁的1/6困。贴祖/VPP圾（31脚帮）：外部程态序存储器地之址允许输入雷端/固化编渠程电压输入蚂端。侧当亦引脚接高电遭平时，CP币U只访问福片内EP万ROM/R穷OM并执流行内部程序粒存储器中的傍指令，但当纪PC（程顺序计数器）锁的值超过睁0FFF劳时，将自动闷专区执行片丰外程序存储腊器内的程序烘。谣当扩输入信号会引脚接低电仁平（接地）茅时，CPU隶只访问外词部EPR警OM/RO库M并执行外鸦部程序存储伴器中的指令夕，而不管是哨否有片内程馒序存储器。绕（4）输得入/输出端弊口P0，重P1，P2类和P3德P望0口（P江0.0～P腊0.7，3条9～32动脚）：P0乏口是一个暂漏极开路的楼8位准册双向I/纵O状端口。作为零漏极开路的易输出端口，拍每位能驱动鞠8个狠LS型趁TTL负税载。当P债0口作为浙输入口使用似时，应先向伙P0口贪锁存器（地河址80H丽）写入全与1，此时姨P0口的绕全部引脚浮座空，可作为筹高阻抗输入笋。作输入口惧使用时要先兵写1，这姓就是准双向融的含义。会P1口（咏P1.0～墓P1.7，竞1～8脚苍）：P1侨口是一个带撇内部上拉电租阻的8岩位准双向柱I/O端绕口。P1锈口的每一位柄能驱动（灌访入或输出电光流）4个膛LS型等TTL扑负载。酒在P1辩口作为输入芽口使用时，详应先向P及1口锁存悄器（地址览90H）写键入全1，拿此时P1虽口引脚由菜内部上拉电龙阻拉成高电娇平。箩P隙2口(P艰2.0～P既2.7，2咏1～28定脚)：P2弱口是一个左带内部上拉退电阻的8哄位准双向鱼I/O术端口。胀P指3口（P洲3.0～P娱3.7，1田0～17污脚）：P3速口是一个样带内部上拉最电阻的8赔位准双向朱I/O徐端口。P3浴口的每一地位能驱动（株灌入或输出盯电流）4剪个LS姥型TTL幅负载。污P起3口与其捧他I/O慎端口有很疤大区别，它宫除作为一般崭准双向I蚂/O口外茎，每一上个引脚还具锋有第二功能撒。姻4.4报屡警器控制电羞路国该超载控制捐报警器是由初单稳态触发姓器电路、电宜子开关、声猪音报警器和择闪光灯报警猴器组成。头单稳态触发然器电路是由清时基集成电翅路NE55鼠5，电阻箭、电容器催、柴、妥和电位器保组成。仪电子开关电拼路由电阻饶和晶体管仍组成。景声音报警器垄电路是由音捧效集成电路皆KD-95娇61、电阻福、丧、晶体管坑和扬声器B么L组成。找闪光灯报警圾电路是由晶骑体管仪、电位器卫、电阻动、尾灯（额趟定电压为5祸V）和发光岸二极管VL止组成。如图兽4.6所示帆：己图锹4.6报条警电路虑4.5汽授车点火控制偿系统粱避点火系统欢的功用吓点火系统的挖功用是在发尝动机各种工则况和使用条桑件下，按照穴气缸的工作断顺序定时地美在火花塞两业电极间产生胜足够能量的表电火花，以痕点燃可燃混训合气体，使苗汽油发动机哨实现做功。喊游点火系姜统的工作原膜理惠如图4.6莲所示是传统涛点火系统的筋工作示意图状。点火线圈河初级绕组的绵一端经点火伐开关SW与辈蓄电池相连睛，另一端经界分电器壳上赌接线柱接断予电器的活动按触点臂，固浪定触点通过肯分电器壳体种接地。电容仇器挂并联在断电封器触电之间脂。点火线圈箩次级绕组的泥一端在点火垦线圈内与初煎级绕组相连凯，另一端经贵高压导线接鉴分电器盖的睡中心电极。污接通点火开拘关，发动机词开始运转。粘在发动机运置转的过程中抵，断电器凸窑轮不断旋转醋，使断电器生触点不断开啦闭。祸图扶4.7点壶火系统工作摇示意图本当触点闭合议时，电流从铜蓄电池的正庙极经点火开茫关、点火线艇圈的初级绕漂组、断电器焦触点臂、触跪点，搭铁流犯回蓄电池的蚊负极，如图较4.7左图朗所示，由于固回路中流过剂的是低压电慈流，因此称工这条电路为鹿低压电路或滤一次电路。换在初级绕组雁通电时，其妇周围产生磁束场，并由于督铁芯的作用杰而加强。想当断电器凸谨轮顶开触点于时，如图4复.7右图所虚示，一次电权路被切断，共一次电流迅伍速下降到零凳，铁芯中的张磁通随之迅鱼速衰减以至资消失，因而牛在匝数多，撇导线细的次咱级绕组中感氏应出很高的投电压，是火称花塞两极之公间的间隙被购击穿，产生伴电火花。初雁级绕组中电夺流下降的速恭度愈大，铁芹芯中的磁通条变化就愈大男，次级绕组详中的感应电骂压也就愈高竹。次级绕组沟中感应出的苍电压，称为楚二次电压，握其中通过的毕电流称为二港次电流，二漠次电流流过申的电路称为叹二次电路。楚在断电器触哑点分开的瞬无间，二次电渠路中分火头甚恰好与侧电铃极对准，二规次电流从点时火线圈的次崖级绕组，经语蓄电池正极脆、蓄电池、绣搭铁、火花寺塞侧电极、挎火花塞中心货电极、高压协导线、配电洋器流回次级执绕组。竟4.6控杆制系统的总叔电路图及工骗作原理愉电路图的工坊作原理详单稳态触发西器电路接收院到从传感器缎输出端即8舰0C51输哀出的电压信谎号，使单稳补态触发器电理路通电工作妹，当汽车未鸟超载时，采奇集到的电压丸信号很小，嘉时基集成电秩路NE55蜂5的3脚输于出低电平，萝处于截止状宏态，四声模吴拟音效集成蕉电路KD-祝-9561颗和申、束均无工作电讨压，BL不蔽发声，VL驱和L不发光排。当被测汽央车装载超过诸额定值时，雕有电阻应变融式传感器采狭集的压力信贪号经放大和践A/D转换芬，将模拟信鱼号转换为数灾字信号，再环将转化的电胀压信号经8狼0C51单姨片机输出给刚报警器电路恋。单稳态触苍发器电路通写电工作，N乳E555手唯触发而翻转枝，有稳态进瞧入暂态，其因3脚由低电馒平变为高电秋平，使冶导通，KD铺--956膀1输出的音葵效电信号经否放大后，驱遭动扬声器B尊L发出报警至声。管集成电极的村一部分信号耽经麻进一步放大捆后，驱动V丝L工作，使证VL与报警抵器同步闪光拒，且汽车报蹈警尾灯亮。关而当车主发非现汽车超载昏后，对超载恩汽车卸载，天当卸载后使当载重汽车在堆额定载荷内千时，下端与苏非门电路工险作，使二极翻管电路单向于导通，形成竖闭合回路，卷扬声器BL海停止鸣笛，粱发光二极管炭停止闪烁，霉尾灯由于电施流信号消失搁而熄灭。俩同时当霍尔邮效应式轮速平传感器接收意到车轮转动迎量时转换为撤电压信号，撤经过检测电买路后进入单柿片机，然后井输入到报警秋电路，同理牺，采集到的积电压信号很剧小，时基集阵成电路NE说555的3虏脚输出低电夕平，城处于截止状坏态，四声模把拟音效集成冬电路KD-寿-9561枕和假、冰均无工作电场压，BL不暂发声，VL炸和L不发光股，从而使得响整个报警电废路不工作，姻这样在车辆朋行驶时不会法因为道路颠医簸，使得大嗓梁因所受压颂力突然增大保而产生错误哑报警。专图圆4.8电疮阻应变式传厉感器测量电嫂路与放大电返路教图4.9刷霍尔效应式逃轮速传感器锯测量电路与挠单片机接口餐图4.10地80C5完1单片机最底小系统什图苹4.11饮ADC08钞09与80止C51接口撒图期4.12康报警电路咸控制过程的福实现该在柴点火接通电唉火开关线路睁处接一可控党电流开关，爽与报警电路桑（VL闪光引电路）端相合连接，当电誉流信号达到适一定值时，绵扬声器报警弄。同时VL渠闪光灯电路倡经放大电路雁将电路电流慕放大，使闪赠光灯和尾灯帅同时工作，合放大电流在航蓄电池控制鹅回路的电磁池阀处，由于写电流大产生裂电磁力是控屠制蓄电池点差火系统电路梁电流开关打种开，蓄电池物点火系统处败于无工作电靠流通过而处唤于开路状态稻，使载重汽皂车点火系统痛不能正常点滩火，从而抑齐制发动机工谢作，达到了拦控制汽车启膀动的目的。音当汽车卸载形到额定载荷边以内时，控彻电电流开关雾活动触点由邮于电流小而续产生的电磁滋力小，使得甩电子阀开关隐回到初始状调态而处于闭趟合，使点火灶系统形成无锐控制状态的炼点火回路，警初级绕组中袖有电流通过缺，汽车能正行常启动。如职图4.13毒所示：研图4.13皆汽车点火窗系统控制电窑路图蝇1-点火开熄关；2-点们火线圈；3喷-电容器；吵4-断电器钓；5-配电摘器；6-火骂花塞；7-兴阻尼电阻；周8-高压导础线；9-起盾动机；10叫-电流表；伍11-蓄电馋池；12-术附加电阻；奏13-可控如电流开关鲁5程序设集计壳5.1石系统主程序吓的设计茧榨设计思想俊主程序分杯两大冷个模块，包烘括晚A/D转换会模块、向报警蒸模块。用外共部中断0实避现掉电保护柏功能；在8绒通道采集结殃束后，查询吊一次键值，袭即8通道在絮同一轮采集掏过程中上限滥值是一样的服。当检测到看超载时，持产生猫报警。纠抽主程序流也程图待看当系统观开始后首先亡对兼系统初始化始，侧完毕后，调舌用拒A/D转换耳程序抹，采集数据畜，若超载则云调用曾报警校程序两森均找开始开始台脊捡垂磨悦蝶喇题恋系统初始化系统初始化启动启动A/D转换报警程序报警程序8通道采集完？8通道采集完？曾订脾携武免伞录芹N判托料当攻熟则Y批爽缺陆垄画哪图6.1史主程序流束程图枕5霜.1.功3中资源分配逢兵表庭6.1病用户寄存颈器说明汇用户寄存器携符号陡存储单元休说明播OVER侧0031H锻超载重量值适首址堤WEIGH监0039H劳机动车实际判质量首址萌QIAN泻004AH抽显示超载重骄量的千位地是址色表敲6.2谣主程序却工作寄存器戏说明刚寄存器名胞说明携寄存器名肠说明悟R0糟需要采集的涛通道数券R2仆通道0实际祸质量的地址的R1仗通道0超载由量的地址胁5.2A休/D转换模税块设计递开始赢A/D转顺化的功效主齿要是实现对棕放大后的传累感器模拟信恶号转化为数适字信号以便本单片机的识敢别。当主程御序调用A推/D转换雁程序时，首四先须对A污/D转换骡模块进行必颤要的初始化骤设置，再等细待传感器检刚测信号的输广入，等待输胆入完成并存渠储以便后面犯的报警装置奋。其具体流若程如图6.腹2所示赵开始日纯A/D初始化A/D初始化选择通道并启动转化选择通道并启动转化等待转化结束设晴数膛游复片等待转化结束逆寿铅幸虾抱漫沃N朱漆司凝防敢晌攀Y神妄禁煌四订道种劣弹升体伴府衰韵饱仓匹乔读入转化数据并存储读入转化数据并存储结束结束似图6.2烈A/D转化细流程图锯侵5.3报嘴警模块设计失兵设计思想益当电路检测抚到汽车承载极的压力超过使额定值时，肚将产生一个保信号给报警转电路。它是应由80C5振1的P2.松0口来控制灾的，当超过铃设置的重量及时，程序使腐P2.0口魔值为高电平蛾，从而使N朝E555的扇3脚导通，垦报警电路接触通，产生报险警，同时使蕉LED灯发还光。匆脉程序流程榆图开始毫重舰聪开始初始化初始化检测压力信号检测压力信号是否超重？四兼锈帖嫌沈堵微N是否超重？矮咸欠年依狂绞Y报警并报警并LED灯发光结束结束毁材昨傍玩榆神图6.3汁报警程序厅流程图6总结孩宜本论文是8棵0C51单插片机为核心坟的汽车超载怒控制系统。出通过对东风眼EQ109蝴0E型中型很载重汽车车茅架进行有限乌元分析，找炊到其应以集挪中处，确定性其所受最大暮应力。通过决最大应力值维和截面位置单确定传感器攀类型（电阻响应变式传感糕器），并在污车架受到最任大应力处安甲放传感器。壤将传感器采魔集的压力信歉号经放大和伶A/D转换皱，由模拟信绸号转换为数默字信号再通胀过80C5抽1输给报警苗装置。然后爪将报警装置余中的部分电受信号通过放乔大器将其放做大并输入东茧风EQ10采90E型汽萌车点火控制忌系统中，对区其点火控制搬。杯同时考虑到遭汽车在行驶愁时可能会因狼为路面状况虏不佳，车厢观上下颠簸而享造成车架承青受压力突然柏增大，超过滚其额定载荷唯，从而产生台错误报警，雷因此本设计斯采用了霍尔腰效应式轮速李传感器通过觉80C51怠单片机对报掩警系统进行饥控制，使得捏汽车车轮转敏动后报警系距统关闭。质本论文的不纸足之处，所联设计的控制拴系统未加以猾仿真，理论盈的成功不代难表其实用性估，需要对其凉进行检测。驾参考文献插浴[1]ht铸tp://男gb.ch服inare轻viewn亩e