汽車前輪側(cè)滑計算機(jī)檢測系統(tǒng)的設(shè)計
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汽車前輪側(cè)滑量是機(jī)動車輛安全技術(shù)檢測的重要指標(biāo)。當(dāng)汽車直線行駛時前輪的橫向位移量稱側(cè)滑量，它是前輪定位參數(shù)在動態(tài)情況下匹配性能的綜合反映，若側(cè)滑量超出規(guī)定范圍，不僅會磨損輪胎、增大油耗，還會因轉(zhuǎn)向輪操縱不靈、汽車行駛不穩(wěn)而導(dǎo)致事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的側(cè)滑檢測是通過自整角電機(jī)或電位計、差動變壓器把滑動板的側(cè)滑量轉(zhuǎn)換成電信號傳遞給指針式顯示裝置，其缺點(diǎn)是測量值無法保存和打印，測量精度也不高。本設(shè)計采用電感調(diào)頻式位移傳感器，將側(cè)滑量轉(zhuǎn)換成數(shù)字頻率信號直接送單片機(jī)處理，并可由單片機(jī)串口將側(cè)滑數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)，使操作人員能方便地進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)的誤差修正、存儲、統(tǒng)計和打印，因而克服了傳統(tǒng)側(cè)滑檢測裝置的各種局限性，提高了系統(tǒng)的測量精度和檢測效率。
2側(cè)滑檢測原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)［1］
側(cè)滑檢測系統(tǒng)選用的電感調(diào)頻式位移傳感器其輸出的信號頻率與探頭的位移呈線性關(guān)系，測試前，傳感器探頭調(diào)至中心位置，此時輸出的頻率稱中心頻率；測試時，汽車前輪駛過測試臺，臺上的滑板可向兩側(cè)滑動，滑板側(cè)滑時，傳感器探頭隨之位移，并輸出相應(yīng)頻率，通過單片機(jī)不斷檢測傳感器的輸出頻率，并將探頭位移后的頻率fi減去中心頻率fo，再乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)K即得側(cè)滑量，可用公式表示為：
Y———滿量程頻偏；
Xmax———最大位移量，
L———滑板長。
側(cè)滑檢測系統(tǒng)由上、下位機(jī)兩部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2—1所示。以單片機(jī)為核心構(gòu)成的下位機(jī)集自動檢測、判別、報警及數(shù)顯于一體，配上單板側(cè)滑臺可獨(dú)立完成側(cè)滑檢測任務(wù)；上位機(jī)因人機(jī)界面好、資源豐富，使系統(tǒng)便于對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算、存盤、打印和檢測控制。
系統(tǒng)硬件主要包括位移傳感器、倍頻電路、顯示報警電路、單片機(jī)、接口電路和PC機(jī)。
（1）位移傳感器及倍頻電路
位移傳感器BWG4－10將傳感探頭與調(diào)頻振蕩器合裝于一體，當(dāng)磁性導(dǎo)桿（探頭）在線圈中移動時，線圈電感量發(fā)生變化，從而改變振蕩器的諧振頻率，導(dǎo)桿外移，電感減小，頻率上升；反之頻率下降。由于線圈具有特殊結(jié)構(gòu)，可保證輸出信號的頻率變化與導(dǎo)桿位移近似線性關(guān)系，所以傳感器輸出的方波調(diào)頻信號無需A／D轉(zhuǎn)換，可直接輸入計算機(jī)處理，既簡化了電路設(shè)計又減小了中間誤差，提高了檢測速度。
倍頻電路由反相器、或非門及微分電路構(gòu)成，通過對輸入方波反相和前、后沿微分產(chǎn)生2個正脈沖，再經(jīng)或非門合成實(shí)現(xiàn)二倍頻，四倍頻由2個二倍頻電路級聯(lián)獲得。倍頻數(shù)即式（2—1）中的轉(zhuǎn)換系數(shù)，將傳感器的變頻信號倍頻后送8031的P3．4口計數(shù)，可大大提高頻率檢測精度而不降低檢測速度。
（2）單片機(jī)及顯示報警電路
系統(tǒng)在執(zhí)行數(shù)據(jù)采集程序時，將8031的T0、T1分別設(shè)計成16位的計數(shù)器和定時器，定時時間由軟件設(shè)置，并通過程序控制單片機(jī)在T1的定時時間里使T0對輸入的信號脈沖計數(shù)得到信號頻率。系統(tǒng)在執(zhí)行通信程序時，8031的T0、T1被重新設(shè)置，以提供通信所需的波特率。
側(cè)滑數(shù)據(jù)從8031的P1．0～P1．3口以BCD碼輸出，并通過4511譯碼器譯成七段數(shù)碼送3位共陰數(shù)碼管，8031的P1．4～P1．6輸出位選信號控制數(shù)碼管的陰極，實(shí)現(xiàn)動態(tài)掃描顯示。內(nèi)、外側(cè)滑方向分別由2支發(fā)光二極管指示，其控制信號由P3．6、P3．7輸出。8031的P1．7輸出報警信號，控制發(fā)光管和帶振蕩器的蜂鳴器進(jìn)行聲光報警，為增強(qiáng)驅(qū)動能力，控制信號的輸出均接在1413達(dá)林頓管上。
（3）接口電路及上位機(jī)
上、下位機(jī)之間的通信是利用各自的串口RXT與TXD信號的交叉連接來實(shí)現(xiàn)的。本設(shè)計采用新型的接口芯片MAX232［2］完成電平轉(zhuǎn)換，該電路只需外接4個電容就可在V＋和V－上形成RS－232C所需要的正負(fù)電壓，它可與單片機(jī)共用＋5V電壓源，從而大大簡化了電路設(shè)計。
上位機(jī)采用VB編程，普通PC機(jī)均能滿足系統(tǒng)要求，若有其他下位機(jī)需要控制，可對串口進(jìn)行擴(kuò)展。
4系統(tǒng)軟件設(shè)計
下位機(jī)軟件用匯編語言編寫，主要包括檢測和通信程序、顯示和中斷程序；上位機(jī)軟件含界面測控程序、通信程序和誤差修正程序。
（1）檢測、通信程序
系統(tǒng)啟動后先對數(shù)據(jù)存儲單元清零，并使計數(shù)器開始計數(shù)，計數(shù)期間反復(fù)調(diào)用顯示程序，當(dāng)計數(shù)達(dá)到設(shè)定的時間后程序自動轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，對檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并判別是否給出報警信號，然后開始下一輪計數(shù)。
下位機(jī)平時處于數(shù)據(jù)采集狀態(tài)，每次將采集的動態(tài)最大側(cè)滑量和內(nèi)外滑標(biāo)志保存在單片機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的兩個存儲單元中。當(dāng)汽車通過滑板后，存儲單元中的數(shù)據(jù)將不再變化，單片機(jī)通過檢測存儲單元中的數(shù)據(jù)變化情況判斷汽車通過后，自動轉(zhuǎn)入通信程序?qū)z測數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)。為提高系統(tǒng)工作效率，通信采用中斷與查詢相結(jié)合的方式編程，單片
圖4—1單片機(jī)通信流程圖機(jī)先將內(nèi)（外）滑標(biāo)志作為握手信號傳給上位機(jī)申請中斷，并檢測串口等待微機(jī)回答，若回答正確，則向上位機(jī)發(fā)送有效數(shù)據(jù)，若在一定時間內(nèi)未收到上位機(jī)的正確回答，則清數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，返回數(shù)據(jù)采集狀態(tài)。單片機(jī)檢測通信流程見圖4—1。
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