夏末的晨曦西安工业大学课程设计说明书 运算、处理、判断。然后输出动作指令，控制各有关执行器进行工作，达到快速、准确、自动地控制发动机(或汽车)工作的目的。若系统中采用硬件较多，则处理信息的速度加快，可改善控制系统的性能，但系统的结构复杂化；若系统中多采用软件替代一些硬件，则可减少电器元件数目，但系统的处理速度减慢，响应度也降低。因而电子控制器合理地选配硬件与软件两者的比例是至关重要的，应按控制系统的具体要求来确定电子控制器的硬件有专用控制微机、电路、输入与输出接口等。即主要是集成电路、电子元件与印刷电路板。如图3.2.2
图3.2.2 电子控制器
从传感器送出的信号有模拟信号和数字信号两种，其中的模拟
信号微机不能直接识别与处理，需经过相应的A/D中转换电路将模拟信号转换成数字信号后才能输入微机。输入的模拟信号有吸入空气流量、空气温度、发动机冷却水温度、发动机负荷(转速)、电源电压等多个信号。这几个信号分别经过相应的处理电路后，再经过模／数(A/D)转换器转换之后，才以数字量的形式送入到中央处理器CPU，控制系统采集的数字信号主要是来自转速传感器的转速信号与活塞上止点参考信息，它们都是脉冲信号。这两个信号经过处理电路之后，通过I/O (输入／输出接口电路)接口就可直接送入微机。如图3.2.3
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图3.2.3 AD转换电路
为了提高采样的准确性和判定信号的完整性,本测试系统每次
对单工件测量需采集20个数据,即3个电压数据,17个时间数据。 电压采样电路是通过分压电路控制采样输入电压,如图3.2.4所示。
图3.2.4 电压采样电路
其中,ADC0主要实现电源电压的采样,ADC1实现传感器输出信
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西安工业大学课程设计说明书 号高电压采样,ADC2实现传感器输出信号低电压采样。 输出信号的上升沿和下降沿的特定时刻采样电路主要是通过高电压、低电压保持电路和采样点捕获电路构成。
低电压保持电路如图3.2.5所示。
图3.2.5 低电压保持电路
要利用U1(8选1模拟开关4051)控制分时选择待测量的传感器,
经电压比较器LM339N的输出端Q1和Q2,分别控制U2和U3的禁止输出端INH,对输出信号的高低电压进行采样捕获和保持。Q0是某一路传感器的输出信号,当其低于U3A反相端时,Q2输出为低电压,启动U3,VOL对Q0开始放电,当Q0电压超过U3A反相端时,U3关闭,VOL保持当前电压,此电压即为传感器的低电压值。同理,Q0电压低于U3B的同相端电压时,Q1输出为低电压,启动U2,Q0开始对VOH充电,当Q0电压低于U3B时,U2关闭,VOH保持当前电压,此电压即为传感器的高电压值。通过U2的高电压选通和U3的低电压选通,分别实现高电压和低电压采样保持。
采样点捕获电路主要利用传感器输出电势差构成的串联电阻分压,实现10%和90%时刻的电压信号采样,如图3.2.6所示。
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图 3.2.6 采样点捕获电路
当传感器信号Q0电压超过10%时,U3D工作,其输出PCA1产生上升沿信号(10%),触发微处理器捕捉中断PCA1引脚,记录当前定时器的时间值t1,当Q0升高超过90%时,U3C工作,其输出产生上升沿信号(90%),触发微处理器捕捉
中断引脚PCA1,记录当前定时器的时间值t2。同理,下降低于90%和10%时刻,分别产生下降沿捕捉信号,触发定时器的时间值t3和t4。文中检测产品每周输出4个脉冲信号,故需检测17个时间特征点,才可对一个完整的信号周期的参数值进行计算。
按数据的特征,可通过软件实现特定参数的计算: 上升时间:tr=t2-t1 下降时间:tf=t4-t3 周期：T=（t17-t1）/4 占空比=（t3-t2）/T*100%
3.3系统软件设计
对于每周4个脉冲输出的车速传感器检测,主要是通过对不同
工作电压条件下的输出信号测量来完成对传感器信号性能的检测,
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西安工业大学课程设计说明书 并通过上位机以图表的方式提供给操作人员,完成对传感器的性能检测。其系统软件的实现框图如图3.3.1所示。
在进入检测过程时,首先由系统自动选择测试电压,按车速传感器产品的极限工作电压和正常工作电压分别选择高电压16V、低电压8V及正常工作电压12V3种电压模式。在不同的电压模式下,重复高电压、低电压、电源电压检测及输出单路车速传感器信号的每周期信号波形的特征点检测。通过对检测到的各特征点进行分析计算,确定车速传感器的性能参数值,对合格的、不合格或异常的数据利用c语言的面向对象和事件驱动特点实现直观的显示界面。同时,对每组产品的测试数据可按需要控制打印机输出,通过输出的检测数据,可方便工程技术人员对传感器输出信号进行分析计算。
图3.3.1 系统软件的实现框图
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