汽车前轮侧滑计算机检测系统的设计

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汽车前轮侧滑计算机检测系统的设计
1　引言　　
　　汽车前轮侧滑量是机动车辆安全技术检测的重要指标。当汽车直线行驶时前轮的横向位移量称侧滑量，它是前轮定位参数在动态情况下匹配性能的综合反映，若侧滑量超出规定范围，不仅会磨损轮胎、增大油耗，还会因转向轮操纵不灵、汽车行驶不稳而导致事故的发生。传统的侧滑检测是通过自整角电机或电位计、差动变压器把滑动板的侧滑量转换成电信号传递给指针式显示装置，其缺点是测量值无法保存和打印，测量精度也不高。本设计采用电感调频式位移传感器，将侧滑量转换成数字频率信号直接送单片机处理，并可由单片机串口将侧滑数据传给上位机，使操作人员能方便地进行检测数据的误差修正、存储、统计和打印，因而克服了传统侧滑检测装置的各种局限性，提高了系统的测量精度和检测效率。
2　侧滑检测原理及系统结构［1］　
　
　　侧滑检测系统选用的电感调频式位移传感器其输出的信号频率与探头的位移呈线性关系，测试前，传感器探头调至中心位置，此时输出的频率称中心频率；测试时，汽车前轮驶过测试台，台上的滑板可向两侧滑动，滑板侧滑时，传感器探头随之位移，并输出相应频率，通过单片机不断检测传感器的输出频率，并将探头位移后的频率fi减去中心频率fo，再乘以转换系数K即得侧滑量，可用公式表示为：

式（2—1）中：Y———满量程频偏；Xmax———最大位移量，L———滑板长。
　　侧滑检测系统由上、下位机两部分组成，系统结构如图2—1所示。以单片机为核心构成的下位机集自动检测、判别、报警及数显于一体，配上单板侧滑台可独立完成侧滑检测任务；上位机因人机界面好、资源丰富，使系统便于对采集的数据进行分析、运算、存盘、打印和检测控制。　

3　系统硬件设计　
　
　　系统硬件主要包括位移传感器、倍频电路、显示报警电路、单片机、接口电路和PC机。
（1）位移传感器及倍频电路
　　位移传感器BWG4－10将传感探头与调频振荡器合装于一体，当磁性导杆（探头）在线圈中移动时，线圈电感量发生变化，从而改变振荡器的谐振频率，导杆外移，电感减小，频率上升；反之频率下降。由于线圈具有特殊结构，可保证输出信号的频率变化与导杆位移近似线性关系，所以传感器输出的方波调频信号无需A／D转换，可直接输入计算机处理，既简化了电路设计又减小了中间误差，提高了检测速度。
　　倍频电路由反相器、或非门及微分电路构成，通过对输入方波反相和前、后沿微分产生2个正脉冲，再经或非门合成实现二倍频，四倍频由2个二倍频电路级联获得。倍频数即式（2—1）中的转换系数，将传感器的变频信号倍频后送8031的P3．4口计数，可大大提高频率检测精度而不降低检测速度。
（2）单片机及显示报警电路
　　系统在执行数据采集程序时，将8031的T0、T1分别设计成16位的计数器和定时器，定时时间由软件设置，并通过程序控制单片机在T1的定时时间里使T0对输入的信号脉冲计数得到信号频率。系统在执行通信程序时，8031的T0、T1被重新设置，以提供通信所需的波特率。
　　侧滑数据从8031的P1．0～P1．3口以BCD码输出，并通过4511译码器译成七段数码送3位共阴数码管，8031的P1．4～P1．6输出位选信号控制数码管的阴极，实现动态扫描显示。内、外侧滑方向分别由2支发光二极管指示，其控制信号由P3．6、P3．7输出。8031的P1．7输出报警信号，控制发光管和带振荡器的蜂鸣器进行声光报警，为增强驱动能力，控制信号的输出均接在1413达林顿管上。
（3）接口电路及上位机
　　上、下位机之间的通信是利用各自的串口RXT与TXD信号的交叉连接来实现的。本设计采用新型的接口芯片MAX232［2］完成电平转换，该电路只需外接4个电容就可在V＋和V－上形成RS－232C所需要的正负电压，它可与单片机共用＋5V电压源，从而大大简化了电路设计。
　　上位机采用VB编程，普通PC机均能满足系统要求，若有其他下位机需要控制，可对串口进行扩展。
4　系统软件设计　
　
　　下位机软件用汇编语言编写，主要包括检测和通信程序、显示和中断程序；上位机软件含界面测控程序、通信程序和误差修正程序。
（1）检测、通信程序
　　系统启动后先对数据存储单元清零，并使计数器开始计数，计数期间反复调用显示程序，当计数达到设定的时间后程序自动转入中断服务程序，对检测的数据进行处理，并判别是否给出报警信号，然后开始