【毕业学位论文】（Word原稿）智能侧滑仪数据处理系统设计-电气工程及其自动化

毕业设计 （论文） 题目 智能侧滑仪数据处理系统设计 学生姓名 学号 2008128347 专业 电气工程及其自动化 班级 2008128347 指导教师 评阅教师 完成日期 2012 年 5 月 20 日 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 2012 年 5 月 20 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机 构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密 ，在 _年解密后适用本授权书。 2、不保密 。 （请在以上相应方框内打“”） 作者签名： 2012 年 5 月 20 日 导师签名： 年 月 日 目 录 摘要 1 前言 2 1 绪论 3 内外关于车轮侧滑研究的历史 3 车车轮侧滑检测发展现状和和存在的问题 4 车车轮侧滑检测技术的研究与发展趋势 6 2 智能侧滑仪数据处理系统硬件设计 8 滑检测原理 8 移传感器 9 频电路 10 11 数及定时电路 12 示报警电路 13 能侧滑仪数据处理系统电路原理图 14 3 智能侧滑仪数据处理系统软件设计 15 程序设计 15 示程序设计 18 断服务程序设计 21 4 程序调试、编译及仿真运行 23 用 行软件编译与调试 23 绘制电路原理图 28 真软件简介 28 绘制电路原理图步骤 29 真运 行及仿真结果 30 5 智能侧滑仪数据处理系统结果分析 36 能侧滑仪数据处理系 统误差分析 36 响汽车车轮侧滑量检测结果的因素 36 轮侧滑量有效检测对策 37 结束语 38 致谢 39 参考文献 40 附录 42 共 47 页 第 1 页 智能侧滑仪数据处理 系统设计 学 生：叶倩文 指导教师：万钧力 （三峡大学电气与新能源学院） 摘 要： 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，本设计以 片机为核心采用电感调频式位移传感器设计了一种智能侧滑仪，介绍了侧滑检测的相关问题以及测量的原理和方法，为解决测量精度和测量速度的矛盾设计了四倍频电路，并用单片机仿真软件 证设计的正确性和可行性。实验结果表明 :系统 测量精度优 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。系统软件设计包括主程序、显示程序、中断服务程序。本研究成果集自动检测、判别、报警及数字显示于一体、具有精度高、速度快、造价低、抗干扰能力强的特点，为检测汽车前轮侧滑量提供了一套快捷、简便而又稳定可靠的检测系统。 关键词 :侧滑量；位移传感器；单片机；电路；程序 of s is an to to an to to to of of an of It of as It a 共 47 页 第 2 页 前言 随着我国汽车保有量的迅速增加，汽车正逐渐进入家庭，成为人们工作、生活中的一部分。截至 2007年底，全世界汽车保有量已超过 8亿辆，并且在以每年 3000万辆的速度递增，预测到 2010年全球汽车数量将增到 10亿辆。汽车的大量使用，在提高运输效率，促进经济发展，改善人们生活的同时，也带来了排气污染、噪声污染、交通事故以及能源紧张等一系列全球关注的问题 1 。其中首屈一指的是交通安全问题，而行驶系的技术状况直接影响汽车的运行安全。车轮侧滑是汽车行驶系故障中发生频率较高的故障之一，它能够造成轮胎异常磨损，车辆行驶中方向发摆、抖动发飘、跑偏等现象，影响汽车的操纵稳定性、行车安全性、轮胎的磨损率，故车轮侧滑是汽车安全检测的重要检查内容之一 2 。 对于车轮侧滑的概念 ,可以从三个不同程度来理解。 a) 广义的侧滑可表达为“汽车在行驶过程中车轮与地面之间的横向滑动现象”。在这个意义下 ,既可以是某一车轮发生侧滑 ,也可以是某一车轴发生侧滑 , 甚至可以是全车侧滑。常见的引起这种侧滑的原因有 :1）制动时车轮抱死 ;2）驱动轮的驱动力超过附着力 ;3）紧急转弯 ;4）横风横坡 ;5）汽车的车轮定位角度不合适 , 特别是前束与外倾角不匹配 ;6）汽车的纵向力不均衡。 b) 比较狭义的侧滑可表达为“汽车在平整良好的路面上直线行驶时 ,车轮发生的横向滑动现象”。在这种概念下 ,既可有某一车轮的侧滑 ,又可有某一车轴的侧滑。引起这种侧滑的原因有 : 1）前束值与车轮外倾角不匹配 ; 2）汽车的纵向力不平衡。 c) 最 狭义的侧滑可表达为“汽车在平整良好的路面上直线行驶时 ,由于车轮定位不当引起的车轮横向滑动现象”。引起这种侧滑的原因是车轮定位不当 ,主要前束值与外倾角不匹配。 汽车侧滑是汽车行驶过程中极易发生的故障 ,若侧滑量过大 ,将严重影响行车安全性。尤其是现在的许多车辆为改善行驶舒适性而采用了独立悬挂系统 ,检测这类汽车若仍沿用现行的单滑板或双滑板联动式侧滑试验台 ,将会出现测量误差过大的现象 ,从而无法判断侧滑合格与否 ,更无法判断侧滑产生的原因。为此 , 侧滑试验台的选型、使用、设计开发再度引起了重视。 汽车前轮侧滑量是机动车辆 安全技术检测的重要指标。为保证汽车转向车轮无横向滑移的直线滚动，要求车轮外倾角和车轮前束有适当配合，当车轮前束值与车轮外倾角匹配不当时，车轮就可能在直线行驶过程中不作纯滚动，产生侧向滑移现象。当这种滑移现象共 47 页 第 3 页 过于严重时，将破坏车轮的附着条件，丧失定向行驶能力，引发交通事故并导致轮胎异常磨损。在国家标准 动车运行安全技术条件中明确规定： 机动车 (摩托车、轻便摩托车和三轮农用运输车除外 ) 转向轮的横向侧滑量 ,用侧滑仪 (包括双板和单板侧滑仪 )检测时侧滑量值应不大于 5m/具体操作是将车辆 对正侧滑试验台对于单板式侧滑仪 ,将车辆的一侧对正侧滑板 ,并使转向轴处于正中位置使车辆沿台板上的指示线以车速平稳前进 , 在行驶过程中 ,不得转动转向盘转向轮通过台板时 ,测取横向侧滑量 4。 动态检测仪的种类有滚筒式侧滑试验台和滑板式侧滑试验台。 滚筒式侧滑试验台有单滚筒、双滚筒和三滚筒之分，是利用滚筒代替移动路面，被检测车轮在滚筒上滚动。当车轮存在侧滑力时，将对滚筒产生轴向推力，根据推力在滚筒的大小和方向，就可以诊断出车轮定位的情况。滑板式侧滑试验台分为单板式和双板式两种，是比较常见和常用的一种车轮定位检测设备。 它按汽车左、右车轮分别设置两块滑板， 滑板通过滚轮可以在导轨上左右滑动 ,测量时车轮沿滑板纵向垂直通过 ,车轮依靠摩擦力可以带动滑板左右滑动， 滑板只可以横向移动，但不能纵向移动 5。检测时，汽车按规定的方向，速度和载荷直线驶过侧滑板，若汽车 转向轮定位角的大小 ,特别是车轮前束角与车轮外倾角之间的匹配得当，车、轮在滑板上的轨迹为一条直线，如果匹配不当，汽车在滚动时必然会向某一侧偏斜。其横向移动量会在仪表上显示出来，即我们所说的侧滑量，它是一个动态数据 6。 综上所述，定期对汽车转向轮侧滑量进行检测，发现问题及时排查 ，对汽车的使用性能和经济性能具有重要意义。 目前 , 前轮定位参数的测定多数是机械式的 ,这与已经基本上实现自动化的车辆检测系统是不相适应的 ,基于这一点 ,本文讨论单片机和微型计算机所组成的侧滑仪系统。通过认真分析研究，本设计的硬件部分包括位移传感器、倍频电路、显示报警电路、单片机。系统软件设计包括主程序、显示程序、中断服务程序。本设计集自动检测、判别、报警及数显于一体，具有精度高、速度快、体积小、造价低、稳定可靠等特点。 1 绪论 内外关于车轮侧滑研究的历史 随着现代电子技术，特 别是大规模集成电路和微处理机技术、自动控制技术和高精度传感器技术的发展，微机控制的调节装置在汽车上的应用已越来越广泛。随着汽车各系统的改变，相应地出现了汽车检测诊断、控制自动化、数据采集处理自动化、检测结果直接打印等功能的现代综合性能检测技术与设备 3 。 国外对前轮定位检测、诊断技术的研究较早， 20世纪 50年代就研制出了相应的检测诊断设备，如美国、德国、荷兰、日本、丹麦等，发展至今其电脑化程度已经达到相当高共 47 页 第 4 页 的水平。就汽车 的侧滑检测而言，国外 20世纪 90年代最先进的产品有日本弥荣工业株式会社生产的 岁株式会社 列侧滑台、西德实力公司的侧滑台、百斯巴特系列侧滑台等产品。 我国从 20世纪 60 年代开始引进这类设备到自行研制开发经历了 20 多年的时间，而至今能普及使用的、精度较高的同类国产设备不是很多。我国生产的较先进的同类产品有交通部成都汽车保修机械厂生产的 列侧滑台和肇庆车辆检测设备厂生产的4 5 。检验设备的种类很多，可分为两类，一类是静态检测设备，另一类是动态检测设备 6 。静态检测设备有拉线式车轮定位仪、红外光束 线式车轮定位仪，在检测车轮定位时，需要检查的角度较小，读数又不够方便，目前基本上己被淘汰，而改用红外光束 外光束 感器式定位仪的读 数很方便，目前国内应用比较普遍。 近年来，有一种用激光测量、电脑处理的电子检测仪进入了市场，它在电脑中事先输入了各种车型的车轮定位参数，检测时可输入汽车品牌及型号，它的检测系统就可将车轮定位的数据与被测车辆的车轮定位参数直接在电脑屏幕上显示，并计算发生偏移的数值。在调整时，可一边调整，一边观察参数对比情况，使用非常精确和方便，现己成为汽车维修行业进行车轮定位的主流设备。 动态检测仪的种类有滚筒式侧滑试验台和滑板式侧滑试验台。 滚筒式侧滑试验台有单滚筒、双滚筒和三滚筒之分，是利用滚筒代替移动路面，被测车轮在滚 筒上滚动。当车轮存在侧滑力时，将对滚筒产生轴向推力，根据该推力的大小及方向，诊断出车轮定位的状况。滑板式侧滑试验台分为单板式和双板式两种，是较为常见和常用的一种车轮定位检测设备 7 。它按汽车左、右车轮分别设置两块滑板，滑板通过滚动体可以在下板上横向移动，但不能纵向移动。检测时，汽车缓慢地直线驶过滑板，如汽车转向轮的车轮外倾角与前轮前束配合得当，车轮的轨迹在汽车行驶时为一条直线；但如果配合不适当，车轮滚动时必然向某一侧偏斜。由于左 、右车轮都是安装在车轮上或是悬挂上而受到限制和约束，车轮将会在地面上产生横向滑移，车轮将带动上滑板一起在下滑板上移动。移动量将会在仪表上显示出来，以供检测人员进行分析。该移动量即为通常所说的侧滑量 8 。 车车轮侧滑检测发展现状和存在的问题 汽车车轮侧滑量检测是汽车安检项目之一，所用检测设备 侧滑台的应用已基本普及，除检测线外，一些修配厂也使用侧滑台进行修车。虽然国外进口的侧滑台比国内设备可靠性要高，但都只能简单地测出 车轮侧滑量的大小。而且通常情况下汽车车轮侧滑是指共 47 页 第 5 页 由于车轮外倾角与前束配合不当，在汽车行驶过程中，车轮与地面之间产生一种相互作用力，这种作用力垂直于汽车行驶方向，使轮胎处于边滚边滑的状态，它使汽车的操纵稳定性变差，增加油耗和加速轮胎的磨损 9 。这种侧滑即转向轮侧滑，实际上是指转向轮外倾角与转向轮前束综合作用表现出来的车轮滚动时的横向滑移量。 而事实上由于汽车车轴的增多，多轴汽车在行使过程中除了存在由于这种车轮外倾角与前束配合不当引 起的轮间侧滑以外，还会由于机件变形等原因 ,使悬架的同轴左右车轮，各车轮的侧滑方向和侧滑量大小不尽一致，这就导致了汽车在向前行进过程中整个车轴有“向左”或“向右”侧移的趋势，使汽车的车轴“向左”侧滑或车轴“向右”侧滑 10 。因此本文为了叙述方便，把由于车轮前束角与外倾角配合不当而引起的车轮侧滑称为“轮间侧滑”，相应的侧滑大小称为“轮间侧滑量”；把双前轴转向汽车由于转向结构故障、车架变形、车桥变形、骑马螺栓松动、车桥装配连接部位磨损松 旷等原因引导汽车转向方向不一致而使车轴发生的横向侧滑，称为“轴间侧滑”，相应的侧滑大小称为“轴间侧滑量”。 目前汽车轮间侧滑检测技术虽然应用比较普遍，但是仍然存在以下的问题： 1）检测设备的不统一性 相同测试条件下，同一辆车在单板式侧滑台上的检测结果往往大于双板式的检测结果 11 。检测设备功能少、误差大多数检测设备仅具有指示车轮侧滑量大小的功能，而不能对车轮的定位状态给予定性的 描述。另外，仪器的制造精度低、 抗干扰性差等也会造成测量误差。 2）应用情况不同。检测结果离散性大侧滑检测中常出现同一辆车在同一侧滑台上检测时数据离散性非常大的情况。这是因为车轮侧滑量检测受多种因素影响， 尤其是测试条件（车速高低、是否匀速等）的不一致导致了检测数据的离散性。某些进口车（尤其高档车）合格率低每种车的结构尺寸和车轮定位参数是根据它们通常行驶条件（高速）确定的，而检测条件是按统一的标准（ 3 5km/h 的低速下测试）规定，所以一些进口车（甚至新车）用侧滑台检测时会出现侧滑量不合格、而汽车 本身并没有任何故障现象的情况。 3）侧滑量合格而汽车仍存在故障现象。尽管检测时侧滑量在国家标准范围内，但汽车仍存在跑偏、磨胎等故障现象。上述现象多数情况是因为汽车还存在轮胎不平衡等其它故障。 4）汽车车轮定位合格而侧滑不合格。用四轮定位仪对汽车车轮的定位状况进行检测时 ,定位参数均在合格范围内 ,但用目前的侧滑台对车轮侧滑量检测时却不在标准范围10 。这是因为：侧滑台是动态的、定性的判断 ,而四轮定位仪是静态的、定量的诊 断。用四轮定位仪检测时，虽然每一项车轮定位参数均在生产厂家推荐的范围内，但汽车经过长期使用，已经破坏了各定位参数之间的最佳匹配关系 ,表现出的侧滑量就不合格。 5）检测标准不同。目前国家对车轮侧滑检测规定 12 13 ：前轴采用非独立悬架的汽车 ,共 47 页 第 6 页 转向轮的横向侧滑量用侧滑台（包括单、双板 )按 录 B 的方法检测时 ,侧滑量值应 5m/实际应用中该标准存在如下问题。 板式和双板联动式），汽车在其上的受力状态就不同，对同一辆车的最终检测结果往往也不一致，因此对单板式和双板式侧滑台使用同一检测标准不科学。 同使用条件设计的，但由于标准对侧滑量检测使用统一的检测条件，这就使得某些车虽然车况良好，但在规定条件下检测的侧滑量却 5m/被判定为不合格。所以该标准具有一定的局限性 14 。 车车轮侧滑检测技术的研究与发展趋势 我国汽车性能检测经历了从无到有，从小到大；从引进技术、引进检测设备，到自主研究开发推广应用；从单一性能检测到综合检测，取得了很大的进步。尤其是检测设备的研制生产得到了快速发展，缩小了与先进国家的差距。如今汽车检测技术中通用的制动试验台、侧滑试验台、底盘测功机等，国内已自给自余，而且结构形式多样。我们虽然已经取得了很大的进步，但与世界先进水平相比，还有一定的距离。我国汽车检测技术要赶超世界先 进水平，应该在以下几方面发展 15 16 ：一、广泛应用高新技术，如光电技术和计算机图像处理技术、高精度传感器以及显示技术来加速汽车检测技术进步与设备智能化，提高检测水平。其中，显示技术除了在电动指针仪表上得以应用外，发光二极管（ 显示也由静态发展为动态点阵，由单色发展为彩色。液晶（ 高亮度下具有比发光二极管（ 好的对比度，因而在许 多设备中得以了广泛应用。通过 接用图形、数据来动态显示测量值的方式，并辅以菜单式的人机对话系统，在高档的诊断设备中也得到了广泛应用。显示技术的发展将进一步计算机化，更好的符合人体工程学以及工程心理学的要求，使汽车检测数据更直观、清晰、易于识读和理解。二、汽车检测设备的综合化，检测线的浓缩化发展。为了节省汽车检测的费用、场地、人员和提高汽车的检测效率，当前汽车检测设备的功能正从单机单功能向单机多功能的综合测试台方向发展。 20世纪 90年代推出的平板式测试台就是集制动、侧滑、称重和悬架特性等检测功能于一体的检测设备，既能降低了检测费用、减少了检查设备所占用的场地，又提高了检测的效率。通过汽车传感器和计算机控制系统的结合，就可以将汽车检测过程中所显示的制动、侧滑，轮载质量和悬架效率等数据打印出来。日本近期推出的 具有底盘输出功率、传动系损耗和发动机功率、汽车行驶状态模拟、四轮定位值、汽车制动防抱死系统（ 测等多项检测功能。三、汽车检测标准化。发达国家的汽车检测已经纳入到标准化的轨道，每一项检测的标准是用数字来显示。有了严格的量化标准，就可以杜绝由于人的主观随意性 而带来误差。一般来说，国外的汽车检测对安全共 47 页 第 7 页 性能和汽车排放性能的指标是相当重视的。作为美国机动车安全法规第 570部分的“在用车检查标准”，对在用车制动、转向、悬架、轮胎和车轮总成等安全指标都做出了严格的规定。国外不仅对汽车的检测结果有严格的标准限值要求，而且对检测的设备也有限值要求。如检测设备的结构、检测性能和检测精度等都有严格的标准化要求。同时还对检测设备使用周期和技术更新做出了明确的规定，以此来确保对被检汽车的运行质量。国外由于实现了检测工作的制度化、检测技术的标准化，所以不仅提高了检测效率，也保证了检测质量。目前国外基本上都不再进行汽车的整车大修，只是按检测、诊断设备提供的检测报告，对车辆进行有针对性的调整和维修作业，借以恢复汽车的技术性能、消除隐患，保证汽车具有良好的使用性能。 随着我国汽车检测技术和设备的发展，我国已经发布和实施了有关汽车检测的国家标准、行业标准和计量检测规程等 100多项，其中国家制定的强制性标准 动车运行安全技术条件就是我国车辆管理和机动车安全性能检测最基本的标准。 2005年国家质量监督检验检疫总局颁布的 车综合性能检测站能力 的通用要求， 2001年又颁布了 运车辆综合性能要求和检测方法。可以说，我国已经实现了从汽车综合性能检测站的建立到汽车检测的具体项目的测定，都达到了负荷汽车产业现代化要求的汽车检测制度化、标准化的较高水准。我国的汽车社会拥有量的快速增长，必将成为汽车检测技术快速进入国际先进行列的强大动力。 汽车侧滑检测技术是伴随着汽车技术的发展而发展的。在汽车的发展早期，人民主要通过有经验的维修人员发现汽车的故障并作针对性地修理。即过去人民常说的“望”“闻”“切”方式。随着现代科学技术的进步，特 别是计算机技术的进步，汽车检测技术也飞速发展。目前人们已能依靠各种先进的仪器设备，对汽车进行不解体检测，而且安全、迅速、准确。 （ 1）向制度化方向发展 汽车的检测工作交由交通部门统一领导，在全国各地有由交通部门认证的汽车检测场（站），负责新车的登记和在用车的安全检测，修理厂维修过的汽车也要经过汽车检测场的检测，以确定其安全性能和排放是否符合国家标准。 （ 2）向标准化方向发展 汽车检测应有一整套的标准。判断受检汽车技术状况是否良好，是以标准中规定的数据为准则，检查结果是以数字显示，有量化指标，以避 免主观上的误差。国外比较重视安全性能和排放性能的检测。除对检测结果有严格完整的标准之外，国外对检测设备也有标准规定，如检测设备的检测性能、具体结构、检测精度等都有相应标准。对检测设备的使用周期、技术更新等也有具体要求。 共 47 页 第 8 页 （ 3）向智能化、自动化方向发展 随着科学技术的进步，汽车检测设备在智能化、自动化、精密化、综合化方面都有新的发展，应用新技术开拓新的检测领域，研制新的检测设备。随着电子计算机技术的发展，出现了汽车检测诊断、控制自动化、数据采集处理自动化、检测结果直接打印等功能的现代综合性能检测技术与设 备。例如：国外生产的汽车制动检测仪、全自动前照灯检测仪、发动机分析仪、发动机诊断仪、计算机四轮定位仪等检测设备，都具有较先进的全自动功能。进入 80年代后，计算机技术在汽车检测技术领域的应用进一步向深度和广度发展，已出现集检测工艺、操作、数据采集和打印、存储、显示等功能于一体的系统软件，使汽车检测线实现了全自动化，这样不仅可避免人为的判断错误，提高检测准确性；而且可以把受检汽车的技术状况储存在计算机中，既可作为下次检测参考，还可供处理交通事故参考。 2 智能侧滑仪数据处理系统硬件设计 侧滑量实际上是一种动态 位移量，对它的检测必须借助位移传感器，数字式侧滑仪的工作原理就是利用电感调频式位移传感器（其输出的信号频率与探头的位移成线性关系）将汽车前轮的侧滑量转换成为输出的相应频率，连上 输入信号倍频后在送入计数器计数，用脉冲量代表侧滑量。测量由软件设置的定时时间内计数器内表示的脉冲量就可以得出汽车前轮的侧滑量。 滑检测原理 17 汽车行驶过程中，若其车轮定位参数匹配不合理，尤其是车轮外倾和前束 （或车轮内倾 和前张）匹配不佳，将导致每个定位参数产生的侧向力不平衡出现侧向滑移现象，即车轮侧滑。用侧滑台检测车轮侧滑量大小可以反映出车轮外倾与前束的匹配情况。 当车轮通过侧滑台滑板时，由于滑板的侧向移动仅受滑板与支撑滚轮间摩擦力和滑板回位弹簧拉力的约束，同时轮胎与滑板间有足够的侧向附着力，因此轮胎不可能相对于滑板产生侧向位移。这样，在前束和外倾的综合作用下，若车轮的自由滚动方向偏离实际行驶方向，只要所产生的侧向力大于滑板与支撑滚轮间摩擦力和弹簧弹性恢复力之和，车轮向前滚动的同时便会带动滑板侧滑，侧滑量大小则通过位移传感 器测出，智能侧滑仪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，使传感器探头调整到中心位置，此时输出的频率称中心频率，测试时，汽车前轮驶过 上的滑板可向两侧滑动，当滑板侧滑时，传感器探头随之位移，并输出相应频熟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 去中心频率0f，再乘以转换系数即得侧滑量，可用公式（ 1）表示为 : 共 47 页 第 9 页 X= )/()( 0m (1) 式中： 侧滑量 最大位移量 L 滑板长 探头位移后的频率 0 中心频率 其中 :大位移量0板长 为提高计数精度， 可将输入信号倍频后再送计数器计数，本仪器的信号进行了四倍频，因此公式 (1)需乘系数 4，由此式可知，若以 Y/100 作为计数时间， 数字式侧滑仪的电路原理见图 2件由位移传感器、倍频电路、显示报警电路和 移传感器 位移传感器又称为线性传感器，它分为电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器。 本设计选用的是电感调频式位移传感器，该传感器的截面图如图 2 图 2移传感器截面图 仪器选用的 工作原理为 :当磁性导杆在线圈中移动时，改变了线圈电感曼，从而改变了石口振荡器的谐振频率，导杆外移，电感减小，频率上升，反之频率下降，因此，输出信号的频率变化与导杆位移呈线性关系。由于传感器输出的方波调频信号无需 A/直接输入计算机处理，所以既简化了电路设计又减小了中间误差。 该传感器还具有检测准确、量程宽、工作可靠、性能稳定、经济性好等特点，能够很好的满足设计要求 8。其工作原理示意图如图 2 共 47 页 第 10 页 图 2感调频式位移传感器工作原理示意图 传感器主要技术指标如下 : 量 程 : O 10 5电 源： 5V、 12分 辩 率 : 25 00频电路 倍频 电路由反向器、或非门及微分电路构成，通过对输入的方波反向和前后沿微分产生两个正脉冲，再经或非门合成实现二倍频。各点波形如图 2倍频信号由两个二倍频电路级联获得。将传感器的变频信号四倍频后送入 大大提高频率检测精度而不降低检测速度。 图 2倍频电路 共 47 页 第 11 页 接上示波器，观察其波形，波形图如图 2 图 2频电路波形图 由图可知，由传感器输出的方波信号经过四倍频后，输出频率为输入信号频率的四倍，这样就可以大大提高测量精度，由于一个信号脉冲为 以四倍频电路能使精度优于 样就 满足了设计需要，所选择的器件和所设置的参数都是比较合理的。 片机 一个低功耗，高性能 位 单片机 ，片内含 4k 可反复擦写 1000 次的 读程序存储器，器件采用 司 的高密度、非易 失性存储技术制造，兼容标准 令系统及80脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 储单元 ， 片机具有丰富的资源，包括 :4k 内程序存储器 ； 128 随机存取数据存储器（ 32 个外部双向输入 /输出（ I/O）口； 5 个中断优先级 、 2 层 中断嵌套 中断 ； 6 个中断源 ； 2 个 16 位可编程 定时器 /计数器 ； 2个全双工串行通信口； 看门狗 （ 路；片内 振荡器 和 时钟电路 ；与 容 ； 全静态工作： 0级程序存储器保密锁定 ； 可编程串行通道；低功耗的闲置和掉电模式。 这些资源能够很好的满足本设计要求。 片机中 12 字节的 用来作为软件 设计所需的堆栈，工作寄存器和数据存贮区。因所需存贮的数据不多，无需外接 以充分利用了单片机内部数据快速传输的优点。因 片机内部有程序存贮器，所以不需要外接程序存贮器。 共 47 页 第 12 页 数及定时电路 将 0、 6 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 0对输入的信号脉冲计数得到信号频率。 时钟电路用来产生单片机工作时所必需的时钟信号。在时钟信号的控制下，单片机内部的控制电路按照程序指令进行工作。而时序是指单片机执行 的各个指令在时间上的先后关系。 本设计选用内部时钟方式，并设定 2，引脚 间应选择12接两小电容，共同构成晶振电路。 时钟电路如图 2示： 图 2钟电路 位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。本设计采用按钮复位的电路。 复位电路如图 2示： 图 2位电路 共 47 页 第 13 页 示报警电路 侧滑量由 3位共阴 据经 以 通过 74 现动态扫描显示。发光管 分别指示内、外侧滑方向，其控制信号由 制发光管 蜂鸣器 频报替信号由软件提供。为增强驱动能力，控制信号的输出均接在 本设计的报警电路图如图 2 图 2警电路 本设计的显示电路如图 2 图 2示电路 共 47 页 第 14 页 能侧滑仪数据处理系统电路原理图 本电路原理图所用到的元件如表 2 表 2能侧滑仪数据处理系统电路原理图所用元器件 序号 器件编号 器件性质 参数及说明 数量 1 片机 12 2 振 12 3 片电容 30 4 解电容 1 F 1 5 片电容 4700 F 2 6 片电容 6800 F 2 7 阻 10k 3 8 阻 1k 7 9 阻 3k 2 10 阻 200 1 11 阻 510 7 12 极管 4 13 3 光二极 管 红色 3 14 极管 1 15 、 74非门 2 16 、 B 74向器 1 17 4码器 1 18 鸣器 19 动 1 20 码管 共阴极 3 21 钮开关 1 共 47 页 第 15 页 硬件电路原理图如图 2 图 2统硬件电路原理图 3 智能侧 滑仪数据处理系统软件设计 汽车智能侧滑仪数据处理系统的优劣，除了相应的硬件设备外，它所配备的软件也是一个重要的因素。一个稳定的、可靠的软件系统能够充分发挥硬件设备的功能，提高整个系统性能，从而达到预期的控制目的。软件设计主要包括三部分 : 主程序设计、显示程序设计和中断服务程序设计。 程序设计 如图 3示 , 系统启动后先对数据存储单元进行清零 , 并使 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 , 停止计数 ,