目前车辆AMT的数据采集及分析系统

车辆AMT的数据采集及分析系统

1 引 言

电控机械式自动变速器，即AMT（Automated Me－chanical Transmission），因其具有传动效率高、成本低和易于制造等优点在自动变速器家族中占有重要位置［1］。其基本控制原理如图1—1所示。 AMT系统是一个复杂的多输入多输出控制系统，参数多、变化快，很难通过人工直接观测的方法分析研究［2］。出于研制AMT的需要，开发了数据采集及分析系统。该系统在采集大量数据的同时，还必须具备数据分类、存储和分析功能，直接将研究人员所关心的技术指标显示出来。

2 系统组成

数据采集及分析系统由下位机和上位机组成。下位机与上位机通过串口通讯方式进行数据传递。

下位机主要完成对信号的采集。由于数据采集系统的信号同时也是AMT的电控制单元ECU所要用的，为了系统结构简单，采集系统下位机与AMT的控制系统可共用部分硬件，并在此基础上增加串行接口电路。

上位机为PC机，主要并垂直于钢板弹簧座平面：支点在2转向节轴心线上完成数据的分类、存储和分析等功能。

3 系统硬件设计

系统硬件的设计充分考虑车辆振动冲击、电磁兼容、高低温、电源变化等工作环境影响，坚持可靠性原则。系统硬件组成如图3—1所示。 上位机选用性能优良、技术成熟、可靠性很高的PC104嵌入式计算机。

3．1 信号采集

需采集的信号及相应的处理电路可分为3类：

转速信号：发动机转速ne、输入轴转速n1、输出轴转速n2。

模拟信号：加速踏板lpd、节气门位置lth、选档位置ts、换档位置tx、离合器位置lc。

开关信号：开关switch、手柄信号handle。

转速信号处理电路：将转速传感器产生的信号，经过滤波、钳位、放大和整形处理，使之成为单片机能够处理的脉冲信号。

模拟信号处理电路：将传感器产生的模拟信号滤波、放大处理，使之在单片机A／D转换能够处理的幅值范围内。

开测力指针等速转动关信号处理电路：将车上的开关1、济南实验机量程的选择信号经过光隔离后送至单片机，可减少互相干扰。

3．2 电源电路

采用DC／DC转换器，将车上的24V电源转换为下位机使用的5V电源，同时使数据采集系统的地与车上电源地隔离，避免了相互间干扰，保证采集系统供电的可靠性。

3．3 串行接口电路

80C196单片机和PC机内部均带串行口，两者之间的通讯即通过串行口完成。但80C196的串行口输入／输出的是TTL电平，而PC机的串口是按RS－232标准设计的，两者之间的电平转换通过中间的接口电路完成。系统选用MAX232作为接口芯片，同时采用RS－232光隔离器，将上、下位机隔离。

4 系统软件设计

数据采集及分析系统软件主要由两部分组成，一部分是下位机端的采集和数据发送软件，用汇编语言编制；另一部分是上位机端的数据接收和数据处理分析软件，用VB语言编制。

4．1 下位机端的软件设计

由于下位机在运行采集和数据发送程序的同时，还要运行自动换档的主控程序，因此为了使系统协调、高效工作，程序以中断方式为主。主控程序与中断程序，中断程序与中断通过谈判协商解决有关争议程序之间通过全局变量进行通信，从而实现主控程序与中断程序一体化。

4．1．1 数据帧组成

由于80C196串行通讯波特率最大值是9 600，而系统要采集的信号较多，如用同一频率进行采集和发送，必然会造成采样频率过低，因此采用变频率采样的方法。对动态响应快的信号如位移信号，每隔10 ms采样一次，组成高频采样模块。其中选档位置信号（ts）、换档位置信号（tx）在A／D转换时是8位精度，为单字节。其余信号为10位精度，双字节。高频采样模块组成如图4—1所示。 对动态响应慢的信号如转速信号（双字节）、开关信号（单字节），每隔100 ms采样一次，组成低频采样模块。如图4—2所示：

100 ms为一个完整的采样周期。将100 ms内采集的数据打包成一个数据帧。每:帧数据由一个帧同步字节、一个低频数据模块和9个高频数据模块构成，共81个字节。如图4—3所示：

4．1．2 信号采集的软件设计

各信号的采集由软件定时器完成，每隔一定时间间隔产生一个中断，利用这个软件中断启动输入信号的采样、转换和读取，并将需要发送数据块的首字节送入串口发送寄存器，从而启动串口中断服务程序。软件定时器中断服务气候箱工作尺寸与被试产品外廓尺寸之间应遵守以下几点规定：程序如图4—4所示。

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