汽車側(cè)滑測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 背景1</b></p><p>　　1.2 汽車檢測技術(shù)的狀況及重要性1</p><p>　　1.3 汽車檢測技術(shù)的研究3</p

2、><p>　　1.4 汽車檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢4</p><p>　　1.5 側(cè)滑的提出5</p><p>　　1.5.1 目的5</p><p>　　1.5.2 側(cè)滑的原因5</p><p>　　1.5.3 汽車側(cè)滑檢測中存在的問題5</p><p>　　2 新型側(cè)滑臺設(shè)計(jì)及檢測原理6&

3、lt;/p><p>　　2.1 側(cè)滑產(chǎn)生機(jī)理6</p><p>　　2.2 預(yù)防側(cè)滑的對策8</p><p>　　2.3 新型側(cè)滑臺設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.3.1側(cè)滑臺平面布置原理9</p><p>　　2.3.2 側(cè)滑試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)和工作原理10</p><p>　　2.4 側(cè)滑檢

4、測原理11</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.1 位移傳感器12</p><p>　　3.2 倍頻電路14</p><p>　　3.3 單片機(jī)14</p><p>　　3.3.1 AT89S51 單片機(jī)引腳及功能15</p><p>　　3.3.2 A

5、T89S51 的時鐘電路18</p><p>　　3.3.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.3.4 AT89S51 單片機(jī)系統(tǒng)的存貯器組織20</p><p>　　3.3.5 計(jì)數(shù)及定時裝置21</p><p>　　3.4 顯示報(bào)警電路21</p><p>　　3.4.1 顯示譯碼器CD4511

6、23</p><p>　　3.4.2 MC1413 達(dá)林頓管24</p><p>　　3.5 接口電路及上位機(jī)27</p><p>　　3.5.1　RS-232C 通訊協(xié)議特性27</p><p>　　3.5.2 RS-232C 與 TTL 電平轉(zhuǎn)換28</p><p><b>　　4 誤差分析3

7、1</b></p><p><b>　　致 謝31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.1 背景</b></p><p&

8、gt;　　國際汽車制造商協(xié)會(OIC)A公布，2004年世界汽車產(chǎn)量為6395.6萬輛，比2003年增長5.6%。其中轎車產(chǎn)量4410萬輛，增長5.1%；商用車產(chǎn)量1985.7萬輛，增長66%(具體為輕型商用車1672 3萬輛，增長5.3%，重型載貨車產(chǎn)量289.2萬輛，增長14.6%，大型客車產(chǎn)量24.2萬輛，增長7.3%。我國的汽車工業(yè)發(fā)展很快，汽車產(chǎn)量從1980年的2萬輛快速增長到2005年的570萬輛，僅次于德國居世界第四位，己

9、成為世界汽車生產(chǎn)大國。其中，轎車產(chǎn)量27萬輛，比上年增長19.71%。隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，我國的汽車需求量也在不斷增長，據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2010年我國潛在的汽車需求總量為100萬輛，在2005年570萬輛基礎(chǔ)上增長75%。轎車需求增速超過總體汽車需求75%的增長速度，需求達(dá)到40萬輛以上，汽車千人保有量迅速增加，從1991年的5.2萬輛發(fā)展到2005年的24萬輛。</p><p>　　隨著全國千人汽車保有量的大幅上

10、升，高速公路、高等級公路的不斷建設(shè)，汽車正逐漸進(jìn)入家庭，成為人們生活中的一部分。而駕駛員非職業(yè)化、車流密集化和車輛高速化，則對車輛的安全性能提出更高的要求，交通安全問題也隨之日益突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年我國道路交通事故死亡人數(shù)己達(dá)到98738人，46991人受傷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國汽車保有量占世界的1.9%，而交通事故死亡人數(shù)卻占到17%以上；中國的機(jī)動車保有量是美國的1/16，而交通事故死亡人數(shù)是美國的35倍；和日本相比，我國的汽車保有量是

11、其1/9，而交通事故死亡人數(shù)是他們的2倍，中國已經(jīng)成為世界上交通事故最嚴(yán)重的國家之一。所以對汽車各系統(tǒng)、各總成的檢測理論與檢測技術(shù)的研究及保證汽車技術(shù)狀況處于良好狀態(tài)都具有十分重要的意義。</p><p>　　1.2 汽車檢測技術(shù)的狀況及重要性</p><p>　　汽車技術(shù)狀況是定量測得的表征某一時刻汽車外觀和性能的參數(shù)值的總和，而評價汽車使用性能的物理量和化學(xué)量統(tǒng)稱為汽車技術(shù)狀況參數(shù)。汽

12、車檢測技術(shù)就是基于研究汽車技術(shù)狀況變化規(guī)律，采用先進(jìn)的儀器設(shè)備與技術(shù)，在汽車不解體的條件下，通過檢測有關(guān)技術(shù)狀況參數(shù)，迅速準(zhǔn)確地反映整車技術(shù)性能及各系統(tǒng)總成的技術(shù)狀況，以便掌握它們的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)并及時排除故障，保持或恢復(fù)其良好的技術(shù)狀況和使用性能。</p><p>　　汽車檢測主要內(nèi)容包括三個方面：</p><p>　　一是汽車主要技術(shù)參數(shù)檢測(包括整車技術(shù)參數(shù)、主要總成技術(shù)狀況參數(shù)、照

13、明與信號裝置技術(shù)參數(shù)等)；</p><p>　　二是主要技術(shù)性能檢測(包括動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、制動性、平順性和操縱穩(wěn)定性等)；</p><p>　　三是排放、噪聲檢測。</p><p>　　汽車本身是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，在運(yùn)行當(dāng)中，各個總成之間都在運(yùn)動，隨著時間的推移，各系統(tǒng)的技術(shù)狀況都會發(fā)生變化，其技術(shù)狀況將不斷惡化，造成汽車的各種性能的下降，從而使其發(fā)生故障的機(jī)會逐

14、漸增加，造成交通安全隱患的大量聚合。隨著道路質(zhì)量的提高和高等級公路及高速公路的飛速發(fā)展，汽車行駛速度愈來愈快，因此對汽車各種性能及檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求愈來愈嚴(yán)格。</p><p>　　作為汽車底盤重要組成部分的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量反映了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)之間的匹配情況，若側(cè)滑量超出規(guī)定范圍(GB7258一2004《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》規(guī)定不大于5m/km) 時，將影響汽車的操縱穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向輕便性，嚴(yán)重者將

15、導(dǎo)致交通事故。一般認(rèn)為，汽車轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量的存在意味著轉(zhuǎn)向輪所受的側(cè)向力的存在，側(cè)滑量越大，側(cè)向力越大，對車輛使用性能的影響越大。轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量對車輛使用性能的影響主要反映在以下幾方面：</p><p>　　1. 影響汽車直線行駛穩(wěn)定性。汽車轉(zhuǎn)向輪定位調(diào)整不當(dāng)，會造成輪胎上存在側(cè)向力，減弱車輪的回正力矩，使汽車直線行駛穩(wěn)定性變差即車輛易偏離原來的行駛方向。試驗(yàn)表明：汽車轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量對汽車直線行駛穩(wěn)定性影響很大，側(cè)滑量

16、越大，車輛跑偏量越大，而且負(fù)側(cè)滑量(OUT) 比正側(cè)滑量(工N)對車輛直線行駛穩(wěn)定性的影響更大。側(cè)滑量增大，汽車直線行駛穩(wěn)定性變差，這樣就增加駕駛員維護(hù)車輛正常行駛的操作次數(shù)，從而影響交通安全。</p><p>　　2. 影響汽車的操縱輕便性。汽車轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量的存在會減弱轉(zhuǎn)向輪回正力矩，這樣就強(qiáng)化了側(cè)向力的作用效果。當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎需回正時，因回正力矩的減弱需在方向盤上施加較大的操縱力矩，嚴(yán)重時甚至出現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪卡死而不能

17、回正的現(xiàn)象，極大地影響了行車安全。試驗(yàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)：汽車的操縱輕便性是隨著側(cè)滑量的增加而逐漸惡化，當(dāng)側(cè)滑量為負(fù)側(cè)滑(0UT)時更加明顯。當(dāng)側(cè)滑量由0增加到5m/km時，方向盤最大轉(zhuǎn)矩增加5%，平均轉(zhuǎn)矩增加40%。這樣就極大地增加了駕駛員的勞動強(qiáng)度，影響行車安全。</p><p>　　3. 對燃油消耗的影響。汽車轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量越大，車輪所受到的側(cè)向力就越大。車輛在運(yùn)行時，不僅要克服一些必要的行駛阻力，而且還要克服地

18、面給予輪胎的橫向力，這必然導(dǎo)致車輛滑行阻力的增加。汽車滑行阻力的直觀反映是汽車的滑行距離。汽車滑行阻力越大，滑行距離越短。汽車滑行阻力是評價汽車底盤技術(shù)狀況的重要參數(shù)，它直接影響到車輛動力性能的發(fā)揮及燃油消耗。試驗(yàn)表明：汽車轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量越大，滑行阻力越大，滑行距離越短。如EQ140型汽車，轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量每增加lm/km，其滑行阻力將增加3.5N，滑行距離將減少10—12m，油耗將增加約1.5%。</p><p>　

19、　4. 對輪胎磨損的影響。一般認(rèn)為，汽車轉(zhuǎn)向輪定位不當(dāng)是造成輪胎正常磨損的主要原因。汽車轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量越大，車輪受到地面的橫向力越大，輪胎在地面上的滑動量越大，這必然加劇輪胎的磨損及導(dǎo)致輪胎的偏磨，從而縮短輪胎的使用壽命。車輪胎磨損量隨轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量的增加而增大，并且側(cè)滑量越大，其輪胎磨損量增加越明顯，且負(fù)側(cè)滑量(OUT)比正側(cè)滑量對輪胎磨損影響更大。當(dāng)側(cè)滑量(OUT)由0m/km增加到3m/km時，輪胎磨損增加48%；當(dāng)側(cè)滑量由0m/km

20、增加到5m/km時，輪胎磨損增加98%。當(dāng)側(cè)滑量達(dá)到10m/kin時，輪胎磨損大約增加200%。</p><p>　　為保證交通安全、減少事故，一方面要不斷研制性能優(yōu)良的汽車；另一方面要借助檢測和修理，恢復(fù)其技術(shù)狀況。在近幾年，由于各方面技術(shù)，尤其是電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)，促進(jìn)了檢測技術(shù)、檢測設(shè)備不斷的發(fā)展和更新。因此，在汽車轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑檢測中，按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，對提高汽車的安全性具有十分重要的意義。</p&

21、gt;<p>　　1.3 汽車檢測技術(shù)的研究</p><p>　　汽車檢測技術(shù)是伴隨著汽車技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，在汽車發(fā)展的早期，人們主要通過“眼看”、“耳聽”、“手摸”的方法，憑借有豐富經(jīng)驗(yàn)的維修人員發(fā)現(xiàn)汽車的故障并做有針對性的修理。后來，人們開始利用簡單的儀器儀表對汽車的某些技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測量，例如各種壓力表、量尺和量規(guī)等，通過這些簡單的測量再加上多年的學(xué)習(xí)和研究，月門積累了很多經(jīng)驗(yàn)，許多汽車檢測儀

22、器的基本檢測理論開始形成。伴隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車檢測技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。目前，人們已經(jīng)能依靠各種傳感器和計(jì)算機(jī)等先進(jìn)儀器、設(shè)備，可以對汽車進(jìn)行不解體檢測，達(dá)到安全、快捷、準(zhǔn)確地診斷和評價汽車性能的目的，使汽車檢測設(shè)備和儀器成為汽車維護(hù)與修理而保持汽車良好使用性能不可缺少的工具。</p><p>　　我國汽車檢測技術(shù)的研究和開發(fā)起步較晚。20世紀(jì)60年代為了滿足汽車維修的需要，當(dāng)

23、時由交通部主持進(jìn)行了發(fā)動機(jī)氣缸漏氣量檢測儀、點(diǎn)火正時燈等檢測儀器的研究。20世紀(jì)70年代，汽車不解體檢測技術(shù)及設(shè)備被列為開發(fā)的應(yīng)用項(xiàng)目。由交通部主持研制了汽車制動試驗(yàn)臺、發(fā)動機(jī)綜合檢測儀和汽車性能綜合檢驗(yàn)臺等。進(jìn)入20 世紀(jì)80 年代，隨著我國汽車工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展迅猛，對汽車檢測、診斷技術(shù)和設(shè)備的需求也與日俱增。我國汽車保有量迅速增加，汽車的運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性和排放污染己成為人們越來越重視的社會問題，于是汽車的安全、節(jié)能和環(huán)保逐漸提

24、到政府有關(guān)部門的議事日程，因而促進(jìn)了汽車檢測與診斷技術(shù)的發(fā)展。</p><p>　　從20世紀(jì)80年代中期開始，我國也逐步開展了汽車安全性能計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的研制開發(fā)。經(jīng)過十幾年的努力，汽車性能檢測線在智能化方面有了長足的進(jìn)展，在檢測線上不僅配備諸如全自動光軸跟蹤前照燈儀等智能化檢測設(shè)備，而且液壓舉升技術(shù)、遠(yuǎn)紅外遙控技術(shù)和超高亮度動態(tài)點(diǎn)陣顯示屏幕等得到了廣泛應(yīng)用。同時在數(shù)據(jù)通訊、訊號傳輸、抗干擾能力及主機(jī)對監(jiān)視器的

25、控制顯示方式、數(shù)據(jù)處理方式和車輛登錄檢索等方面都發(fā)展到了較高的水平?！?】</p><p>　　1.4 汽車檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢</p><p>　　我國汽車性能檢測經(jīng)歷了從無到有，從小到大；從引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)檢測設(shè)備，到自主研究開發(fā)推廣應(yīng)用；從單一性能檢測到綜合檢測，取得了很大的進(jìn)步。尤其是檢測設(shè)備的研制生產(chǎn)得到了快速發(fā)展，縮小了與先進(jìn)國家的差距。如今汽車檢測中通用的制動試驗(yàn)臺、側(cè)滑試驗(yàn)臺、

26、底盤測功機(jī)等，國內(nèi)己自給自余，而且結(jié)構(gòu)形式多樣。我們雖然己經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但與世界先進(jìn)水平相比，還有一定距離。我國汽車檢測技術(shù)要趕超世界先進(jìn)水平，應(yīng)該在以下幾方面發(fā)展:</p><p>　　一、廣泛應(yīng)用高新技術(shù)，加速汽車檢測技術(shù)進(jìn)步與設(shè)備智能化，提高檢測水平</p><p>　　二、汽車檢測設(shè)備的綜合化，檢測線的濃縮化發(fā)展</p><p>　　三、適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)新法

27、規(guī)提出新的檢測參數(shù)和檢測方法，研制開發(fā)新的汽車檢測診斷設(shè)備</p><p>　　四、汽車的檢測、診斷技術(shù)向人工智能化方向發(fā)展</p><p>　　五、汽車檢測的制度化、標(biāo)準(zhǔn)化以及網(wǎng)絡(luò)化</p><p><b>　　1.5 側(cè)滑的提出</b></p><p><b>　　1.5.1 目的</b><

28、;/p><p>　　目前我國交通行業(yè)正在貫徹國標(biāo)GB了258一2004 《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》和GB18565一2001《營運(yùn)車輛綜合性能要求和檢測方法》，其中汽車轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量要求在汽車側(cè)滑試驗(yàn)臺上進(jìn)行。而對于不同懸架結(jié)構(gòu)類型的汽車，其轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量的要求限值也不同。對于非獨(dú)立懸架車輛來說，其轉(zhuǎn)向輪的側(cè)滑量限值和檢測方法國標(biāo)中有規(guī)定；而對于獨(dú)立懸架車輛，國標(biāo)中并沒有給出其轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量的限值和檢測方法。因此，為了實(shí)現(xiàn)

29、對獨(dú)立懸架車輛轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量的檢測，需要對原來的側(cè)滑試驗(yàn)臺進(jìn)行改造或重新設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.5.2 側(cè)滑的原因</p><p>　　汽車側(cè)滑是由于道路和車輛等多方面原因造成的。就道路原因而言，附著力越小，側(cè)滑的可能性越大。比如冰雪路面、泥濘路面、潮濕路面及曝曬而化油的瀝清路面等。就車輛因素而言，既有車輛設(shè)計(jì)原因，也有車輛駕駛和保養(yǎng)調(diào)整不當(dāng)?shù)脑?。比如：制動力調(diào)整不均勻，就容易造成

30、側(cè)滑。如果后輪先制動，前輪后制動，車輛容易側(cè)滑。即使裝上防滑鏈，也只能改變汽車的制動距離，不能改變側(cè)滑方向。如果前、后輪同時制動，車輛在低速行駛時有輕微的側(cè)滑；行駛速度越快，側(cè)滑越嚴(yán)重。</p><p>　　側(cè)滑可分為突然性側(cè)滑和預(yù)見性側(cè)滑。突然性側(cè)滑，往往車輛行駛正常，駕駛員在沒有警覺的情況下，轉(zhuǎn)向突然失去控制，車輛左、右大幅度搖擺。預(yù)見性側(cè)滑是指駕駛員在選擇路面、打轉(zhuǎn)向、踩制動時，能事先考慮到可能會發(fā)生車輛側(cè)

31、滑現(xiàn)象。突然性側(cè)滑比預(yù)見性側(cè)滑難于處理</p><p>　　1.5.3 汽車側(cè)滑檢測中存在的問題</p><p>　　判斷在用汽車的側(cè)滑性能，要用汽車側(cè)滑試驗(yàn)臺對汽車轉(zhuǎn)向輪進(jìn)行側(cè)滑量的檢測。而目前利用側(cè)滑試驗(yàn)臺檢測轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量存在諸多問題。</p><p>　　1) 目前設(shè)置的大多數(shù)汽車檢測站中，無論何種類型的車輛都用雙板聯(lián)動式側(cè)滑試驗(yàn)臺或者單板式側(cè)滑試驗(yàn)臺來檢測其

32、側(cè)滑量。雙板聯(lián)動式或單板式側(cè)滑試驗(yàn)臺都是為廣泛用于載貨汽車的非獨(dú)立懸架車輛檢測側(cè)滑量，而對于廣泛用于轎車的獨(dú)立懸架車輛來講，并無適應(yīng)性。因此，忽略了這兩種懸架類型汽車側(cè)滑檢測的差異性，從而造成汽車側(cè)滑性能判斷的失誤。</p><p>　　2) GB7258一2004《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》和GB18565一2001 《營運(yùn)車輛綜合性能要求和檢測方法》中都規(guī)定，轉(zhuǎn)向橋采用非獨(dú)立懸架的汽車，轉(zhuǎn)向輪的橫向側(cè)滑量用側(cè)滑

33、儀檢測時，側(cè)滑量值應(yīng)不大于5m/km；而對于前軸采用獨(dú)立懸架的汽車，則僅僅說明以前輪定位參數(shù)值符合原廠規(guī)定的技術(shù)條件為準(zhǔn)，并沒有給出具體的側(cè)滑檢測方法和檢測限值。</p><p>　　3) 目前汽車檢測站由于條件的限制，還無法在檢測線上對汽車轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)進(jìn)行動態(tài)的準(zhǔn)確測量。要想獲得轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)的準(zhǔn)確數(shù)值，還只能靜態(tài)下使用有關(guān)的儀器進(jìn)行測定。</p><p>　　2 新型側(cè)滑臺設(shè)計(jì)及檢測

34、原理</p><p>　　2.1 側(cè)滑產(chǎn)生機(jī)理</p><p>　　轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑，實(shí)際上是指轉(zhuǎn)向輪外傾角與轉(zhuǎn)向輪前束綜合作用表現(xiàn)出來的車輪滾動時的橫向滑移量。如圖2-2 所示，汽車在平直道路上行駛時，外傾使前輪的自由滾動方向向外偏離其在前軸約束下的實(shí)際行駛方向，前輪邊滾邊滑使輪胎表面受到背離汽車縱軸線的外傾側(cè)向力。前束的存在使前輪的自由滾動方向向內(nèi)偏離實(shí)際行駛方向OD ，前輪在地面上滾動的同

35、時向內(nèi)滑移所引起的前束側(cè)向力指向汽車縱軸線。在前束和外傾的綜合作用下，若前輪外傾和前束恰當(dāng)配合，前輪自由滾動方向與實(shí)際行駛方向一致，前輪在地面上純滾動，直線行駛時所受到的側(cè)向力總和為零；反之，前束大于或小于實(shí)際需要時，前輪自滾動方向向內(nèi)或向外偏離其實(shí)際行駛方向所引起的車輪向內(nèi)或向外滑移，使輪胎表面受到與滑移方向相反的側(cè)向力。側(cè)向力大小顯然與前輪自由滾動方向偏離實(shí)際行駛方向的角度所決定的輪胎側(cè)向滑移量有關(guān)。</p><

36、p>　　圖2-2 側(cè)滑產(chǎn)生機(jī)理示意圖</p><p>　　汽車前輪通過側(cè)滑臺滑板時，由于滑板的側(cè)向移動僅受滑板與支撐滾輪間的摩擦力和滑板的回位彈簧拉力的約束，同時輪胎與滑板間有足夠的側(cè)向位移。這樣，在前束和外傾的綜合作用下，若前輪的自由滾動方向偏離實(shí)際行駛方向，只要所產(chǎn)生的側(cè)向力大于滑板與滾輪間摩擦力和彈簧彈性恢復(fù)力之和，前輪向前滾動的同時便會帶動滑板側(cè)滑。側(cè)滑量則取決于前輪自由滾動方向與實(shí)際行駛方向的偏離

37、量。如圖2-3 所示，假設(shè)前束與外傾配合不當(dāng)，使前輪自由滾動方向OA 向外偏離實(shí)際行駛方向。當(dāng)汽車前輪垂直通過側(cè)滑板時，若前輪沿自由滾動方向滾動，在駛過h m(滑板寬度) 后前輪中心應(yīng)位于A 點(diǎn)；實(shí)際上，前輪在前軸限制下只能沿OD 行駛，在駛過h m 后前輪中心到達(dá)D 點(diǎn)。由于輪胎與滑板間側(cè)向附著力大于滑板所受的側(cè)向約束力總和，輪胎與滑板間不存在滑移。這樣，前輪在滑板上行駛h m 后，滑板將在輪胎帶動下向內(nèi)側(cè)滑移，側(cè)滑量S 為：<

38、/p><p><b>　　S = AD/h.</b></p><p>　　圖2-3 　外傾和前束的作用示意圖</p><p>　　2.2 預(yù)防側(cè)滑的對策</p><p>　　<1>.在附著力差的路面上行駛，駕駛員應(yīng)集中思想，謹(jǐn)慎駕駛，不可盲目高速行駛。行駛中車輛發(fā)生側(cè)滑時，應(yīng)巧妙放松加速踏板，降低車速，將轉(zhuǎn)向盤向

39、后輪滑動的同一方向轉(zhuǎn)動，來修正行駛方向，以減小繼續(xù)側(cè)滑的幅度，待車輪與車身方向一致后，再逐漸正常行駛。側(cè)滑時，切勿使用緊急制動、亂打轉(zhuǎn)向盤，以免發(fā)生更大的側(cè)滑。發(fā)大的側(cè)滑后，只要沒有發(fā)生事故，都應(yīng)及時停車休息，檢查車輛，查明原因，吸取教訓(xùn)。</p><p>　　<2>. 在附著力差的道路上轉(zhuǎn)彎時，特別是在懸崖峭壁多的山區(qū)行車時，應(yīng)提前減速，切不可在彎道中邊踩制動邊打轉(zhuǎn)向，以防車輛在彎道內(nèi)側(cè)滑，因?yàn)檫@種

40、情況下的側(cè)滑危險(xiǎn)性更大，后果也更嚴(yán)重。</p><p>　　<3>.在泥濘路上行駛時，最好用穩(wěn)定的低速行駛，轉(zhuǎn)向盤應(yīng)少打、少回，及時修正。下坡時因車輪向下滑動，不可采取緊急制動，應(yīng)使用點(diǎn)制動來降低車速。下坡中要根據(jù)坡度的大小和長短，適時選用發(fā)動機(jī)的牽阻力控制車速，絕對不可空擋滑行。</p><p>　　<4>.要適時檢查調(diào)整制動力。力求前輪制動力與后輪制動力配備合理

41、化，同時要調(diào)整好制動踏板的自由行程。</p><p>　　<5>.要經(jīng)常檢查和調(diào)整轉(zhuǎn)向盤的游動間隙，時時保持標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　<6>.輪胎使用要符合要求。表面磨損嚴(yán)重的輪胎使用時，對路面的附著力變小，應(yīng)適時更換。</p><p>　　<7>.載重車輛在裝載時，不得超過汽車裝載的限度。特別不能超高、超長，否則車輛一旦側(cè)滑

42、，會更加劇烈。</p><p>　　2.3 新型側(cè)滑臺設(shè)計(jì)</p><p>　　滑板式側(cè)滑試驗(yàn)臺分為單板式和雙板式兩種，是較為常見和常用的一種車輪定位檢測設(shè)備。它按汽車左、右車輪分別設(shè)置兩塊滑板，滑板通過滾動體可以在下板上橫向移動，但不能縱向移動。檢測時，汽車緩慢的直線駛過滑板，如汽車轉(zhuǎn)向輪的車輪外傾角與前輪前束配合得當(dāng)，車輪的軌跡在汽車行駛時為一條直線；但如果配合不當(dāng)，車輪滾動時必然向某

43、一側(cè)偏斜。由于左、右車輪都是安裝在車軸上或是懸掛上而受到限制，因而將會在地面上產(chǎn)生橫向滑移，并帶動上滑板一起在下滑板上移動。移動量將會在儀表上顯示出來，以供檢測人員進(jìn)行分析，該移動量即為側(cè)滑量。由于單板式側(cè)滑檢測臺有經(jīng)濟(jì)、占地面積小、可以和平板式制動檢測臺配裝等優(yōu)點(diǎn)，所以本文探討其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的一些問題。</p><p>　　2.3.1側(cè)滑臺平面布置原理</p><p>　　眾所周知，汽車

44、前輪側(cè)滑量的大小對汽車的動力性、燃料經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性以及輪胎磨損等都會產(chǎn)生影響。因此，前輪側(cè)滑量的檢測是汽車年檢的一個必檢項(xiàng)目， 也是維修汽車時經(jīng)常要檢測的項(xiàng)目。汽車滑板式側(cè)滑檢驗(yàn)臺在工作時，使汽車前輪在其檢測滑板上通過，用測量檢測滑板在向內(nèi)或向外方向上的位移量以及在檢測滑板上向前行駛的距離的方法來檢測側(cè)滑量，由此來判斷前輪前束與外傾角這兩個參數(shù)是否配合恰當(dāng)。假設(shè)檢測滑板的縱向長度為500mm，則檢驗(yàn)臺儀表將前駛500mm的側(cè)滑量折算

45、成每公里的側(cè)滑量并顯示出來。</p><p>　　然而，目前普遍采用的滑板式側(cè)滑檢驗(yàn)臺在測量時存在一個固有的誤差。這個誤差源自汽車前輪并不是一個理想的圓，汽車前輪與固定地面接觸并不是一條線接觸， 而是一壓扁段。這樣，前輪在剛駛上檢測滑板以及前輪即將駛離檢測滑板時，存在兩個過渡過程。上述的固有誤差就是在這兩個過渡過程中產(chǎn)生的。近來，出現(xiàn)了一種帶有前過渡滑板的側(cè)滑檢驗(yàn)臺，這種檢驗(yàn)臺可以消除前輪在剛駛上檢測滑板的過渡過

46、程中產(chǎn)生的誤差，但還不能消除前輪即將駛離檢測滑板的過渡過程中產(chǎn)生的誤差。</p><p>　　側(cè)滑檢驗(yàn)臺要達(dá)到準(zhǔn)確測量的要求，必須要滿足兩個條件：</p><p>　　a) 在輪胎釋放了橫向的彈性變形( 這個變形是由固定地面與輪胎間橫向的摩擦力引起的) 的前提下，輪胎經(jīng)過檢測滑板時，檢測滑板電感調(diào)頻式位移傳感器向側(cè)滑檢驗(yàn)臺儀表提供電信號，并使所提供的電信號用于顯示最終結(jié)果數(shù)據(jù)；</p

47、><p>　　b) 在上述第1點(diǎn)中位移傳感器向側(cè)滑檢驗(yàn)臺儀表輸出電信號時段內(nèi)，確認(rèn)輪胎向前行駛的確切距離。</p><p>　　為了滿足上述兩點(diǎn)要求，除了在檢測滑板前端與固定地面之間設(shè)置前過渡滑板組外， 在檢測滑板后端與固定地面之間還設(shè)置了后過渡滑板組，如下圖2- 4，這樣既可以消除前輪在剛駛上檢測滑板的過渡過程中產(chǎn)生的誤差，又能消除前輪即將駛離檢測滑板的過渡過程中產(chǎn)生的誤差。</p&g

48、t;<p>　　注：1-機(jī)架；2，11-原檢測滑板；3，10-前過渡滑板組；4，12-后過渡滑板組；</p><p>　　5-側(cè)滑臺與固定地面的分界線；6-前輪(在檢測終點(diǎn)位置)；7，8-間隙.</p><p>　　圖 2-4 新型側(cè)滑檢驗(yàn)臺平面布置圖</p><p>　　2.3.2 側(cè)滑試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>

49、　　側(cè)滑試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)圖如圖2- 5 所示，它主要由機(jī)械部分、側(cè)滑量檢測裝置和側(cè)滑量顯示裝置等幾部分組成。機(jī)械部分由框架、左右滑動板、滾輪、滑道、雙搖臂杠桿機(jī)構(gòu)、回位裝置、導(dǎo)向和限位裝置等部件組成。其中裝有傳感器的滑動板稱為主動板，另外一塊滑動板稱為從動板。【2】</p><p>　　1 導(dǎo)向裝置；2 臺板；3 回位彈簧；4 平衡扛桿；5 流動輪</p><p>　　圖2- 5 汽車側(cè)滑試驗(yàn)臺

50、結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　汽車在滑動板上駛過時，會引起滑動板在左、右方向上移動。通過測量滑動板移動的位移量就可以檢測車輛的側(cè)滑量。安裝在主動板上的電感調(diào)頻式位移傳感器輸出與位移量成正比的頻率量，并傳遞給指示裝置顯示。對于帶有智能儀表的側(cè)滑試驗(yàn)臺一般都能夠及時記錄側(cè)滑量數(shù)值的大小，并能將數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存，以保證車輪駛離側(cè)滑試驗(yàn)臺后，操作人員能讀取側(cè)滑量的顯示值。當(dāng)延時時間到，自動清零復(fù)位，準(zhǔn)備下次側(cè)量。</p&

51、gt;<p>　　2.4 側(cè)滑檢測原理</p><p>　　汽車在直線行駛時，由于轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)的改變，會使車輪產(chǎn)生內(nèi)側(cè)滑或外側(cè)滑。根據(jù)轉(zhuǎn)向輪發(fā)生側(cè)滑時，輪胎與地面之間有作用力與反作用力的原理，本課題設(shè)計(jì)了一塊可在導(dǎo)軌上左右滑動的滑動板，當(dāng)汽車在滑動板上通過時，輪胎對滑動板施加一個側(cè)向力，迫使該板產(chǎn)生相應(yīng)的側(cè)向位移，通過位移傳感器，對該位移量進(jìn)行實(shí)時采集、處理，便可得到轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量的測量量，GB72

52、58 - 2004 規(guī)定，轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量應(yīng)小于或等于5 m/ km ，本系統(tǒng)將滑動板設(shè)計(jì)成長1 m ，寬0. 5 m ，當(dāng)汽車以5 km/ h 的速度通過滑動板時，其橫向滑動位移量應(yīng)不大于5 mm。</p><p>　　為了保證測量精度，位移傳感器選用了BWG4-10電感調(diào)頻式位移傳感器 ，其線性行程±10mm ，輸出中心頻率為25KHZ的頻率信號，分辨力為0. 1 mm。實(shí)際測量時，車輛以5 km/ h

53、 的速度，按照圖示方向緩緩?fù)ㄟ^滑動板，板的側(cè)向位移量通過連桿機(jī)構(gòu)傳遞給位移傳感器，從而實(shí)現(xiàn)對汽車轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量的動態(tài)測量。</p><p>　　該測量系統(tǒng)采集到的信號為幅度為0～ ±5 V 之間的頻率變化量，參照滑動板的實(shí)際滑動范圍(左右最大均為10 mm) ，當(dāng)滑動板位于中間位置時，沒有側(cè)滑；當(dāng)向左偏移時為內(nèi)側(cè)滑，內(nèi)側(cè)滑位移量達(dá)到極限值- 10 mm 時，輸出頻率幅度為-1.43V ，此時轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量為

54、10 m/ km；向右偏移時為外側(cè)滑，當(dāng)外側(cè)滑量達(dá)到極限值+ 10 mm時， 輸出頻率幅度為+1.43V ，此時側(cè)滑量為10 m/ km。</p><p>　　側(cè)滑量實(shí)際上是一種動態(tài)位移量，對它的檢測必須借助位移傳感器，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0.5m測試臺，臺上的滑板可向兩側(cè)滑動，

55、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f0，再乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)K 即得側(cè)滑量，可用公式表示為：</p><p><b>　　2 —1</b></p><p>　　式(2 —1) 中：Y ———滿量程頻偏； Xmax ———最大位移量， L ———滑板長。</p><p&g

56、t;　　為提高記數(shù)精度，可將輸入信號倍頻后再送計(jì)數(shù)器記數(shù)，本儀器的信號進(jìn)行了四倍頻，因此公式需乘系數(shù)，由此式可知，若以y/100作為記數(shù)時間，則每計(jì)一個脈沖代表0.05mm/m的側(cè)滑量。</p><p>　　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 —6 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(bào)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

57、集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算、存盤、打印和檢測控制。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　側(cè)滑測量電路的系統(tǒng)硬件主要包括位移傳感器、倍頻電路、顯示報(bào)警電路、MCS-51單片機(jī)、接口電路和PC 機(jī)。</p><p><b>　　3.1 位移傳感器</b></p><p>

58、;　　儀器選用的電感調(diào)頻式位移傳感器BWG4 –10，如圖3 –1：將傳感探頭與調(diào)頻</p><p>　　圖2- 6　側(cè)滑檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　振蕩器合裝于一體， 其工作原理：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LC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，

59、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(jì)算機(jī)處理，既簡化了電路設(shè)計(jì)又減小了中間誤差，提高了檢測速度。測量電路如圖3- 2所示。傳感器主要技術(shù)指標(biāo)如下：</p><p>　　量程：0-10mm(±5mm)</p><p>　　中心頻率：25kHz </p><p>　　滿量程頻偏：2687Hz</p><p>　　

60、輸出信號：峰-峰值3.6 v</p><p>　　分辨率：<4×10^-4 FS/Hz</p><p><b>　　工作電源：5 v</b></p><p><b>　　波形：方波信號</b></p><p>　　非線性：<0.5% </p><p>　

61、　L1=40mm，L=74mm</p><p><b>　　3.2 倍頻電路</b></p><p>　　倍頻電路如下圖：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</p><p>　　圖3- 1 電感調(diào)頻式位移傳感器結(jié)構(gòu)圖</p><

62、p>　　圖3- 2 電感調(diào)頻式位移傳感器內(nèi)部電路圖</p><p>　　圖3- 3 倍頻電路圖</p><p>　　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MCS-51的P3.4口計(jì)數(shù)，可大大提高頻率檢測精度而不降低檢測速度。【17】</p><p><b>　　3.3 單片機(jī)</b></p>

63、<p>　　AT89S51單片機(jī)介紹</p><p>　　MCS-51單片機(jī)是美國INTE公司于1980年推出的產(chǎn)品，典型產(chǎn)品有 8031（內(nèi)部沒有程序存儲器，實(shí)際使用方面已經(jīng)被市場淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C51的5倍，實(shí)際使用方面已經(jīng)被市場淘汰）和8751等通用產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在， MCS-51內(nèi)核系列兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品，比如目前流行的89S51、已經(jīng)

64、停產(chǎn)的89C51等。</p><p>　　AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。它集 Flash 程序存儲器及通用8位微處理器于單片芯片中，既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程。ATMEL 公司的功能

65、強(qiáng)大、低價位 AT89S51 單片機(jī)可提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。</p><p>　　AT89S51具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　·兼容MCS-51指令系統(tǒng) ·40個引腳·32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口·128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）·2個16位可編程定時/計(jì)數(shù)器·1個全雙

66、工串行通信口·6個中斷源 5個中斷優(yōu)先級 2層中斷嵌套中斷·中斷喚醒省電模式· 看門狗（WDT）電路·靈活的ISP字節(jié)和分頁編程·4k可反復(fù)擦寫(>1000次）ISP Flash ROM· 4.5-5.5V工作電壓·片內(nèi)時鐘振蕩器時鐘頻率0-33MHz· 低功耗空閑和省電模式·三級程序加密鎖· 軟件設(shè)置空閑和省電功能· 雙

67、數(shù)據(jù)寄存器指針·掉電標(biāo)識和快速編程特性。</p><p>　　3.3.1 AT89S51 單片機(jī)引腳及功能 </p><p>　　AT89S51單片機(jī)有4種封裝形式，分別為40-lead PDIP、44-lead PLCC、40-lead TQFP和 42-lead PDIP，其中40腳 PDIP 封裝的引腳分布如圖3-4所示，引腳描述如下： </p><p&

68、gt;<b>　　3-4 引腳分布</b></p><p>　?。?1 ）電源引腳（2條，VCC、GND）</p><p>　　VCC（40 Pin）接+5V電源；</p><p>　　GND（20 Pin）接地。 </p><p>　?。?2 ）外接晶體引腳（2條，XTAL1、XTAL2）</p><

69、;p>　　XTAL1（19 Pin）外接石英晶體和微調(diào)電容，在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接地。</p><p>　　XTAL2（18 Pin）：外接石英晶體和微調(diào)電容的另一端，在單片機(jī)內(nèi)部，它接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸出端。當(dāng)采用外部振蕩器時，該引腳接收外部振蕩器信號，即外部振蕩器通過XTAL2被送到單片機(jī)內(nèi)部的時鐘發(fā)生器輸入端。</p>&

70、lt;p>　?。?3 ）控制類引腳（4條，RST、ALE、/EA和/PSEN）</p><p>　　RST（9 Pin）復(fù)位信號（Reset）引腳。RST為輸入引腳，當(dāng)振蕩器在運(yùn)行時，該引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上的高電平，即可引起單片機(jī)復(fù)位，復(fù)位一般有兩種，即上電或手動復(fù)位以及WDT超時復(fù)位。如果DISRTO允許復(fù)位輸出，則當(dāng)WDT引起復(fù)位時，會在RST引輸出一個寬度為98個機(jī)器周期的正脈沖。 </p

71、><p>　　ALE（30 Pin）地址鎖存允許信號（Address Latch Enable）。ALE是輸出信號引腳，用于鎖存訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時的低8位地址。在正常情況下，ALE信號總以固定頻率（振蕩器頻率的1/6）周期地出現(xiàn)，可用作對外定時或?yàn)槠渌酒峁r鐘，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將會丟失一個ALE脈沖。如果需要，ALE信號也可通過設(shè)置SRF(8EH)位而被禁止。</p><p>

72、　　/EA（30 Pin）外部存取允許（External Access Enable）信號。/EA為輸入信號引腳，當(dāng)使用外部程序存儲器時，即希望程序從外部程序存儲器的0000H開始執(zhí)行程序時， /EA必須接GND ；當(dāng)/EA為高電平時，單片機(jī)復(fù)位后，將從內(nèi)部 Flash的0000H開始取指。當(dāng)需要對單片機(jī)內(nèi)部Flash編程時，該引腳（/PROG）也接收12V的編程電壓。</p><p>　　/PSEN（29 Pi

73、n）：外部程序存儲器“讀”選通信號，在訪問外部程序存儲器期間，每個機(jī)器周期，該信號兩次有效，但當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不會出現(xiàn)。</p><p>　　（ 4 ）I/O 端口引腳（32條，P0、P1、P2、P3）</p><p>　　AT89S51單片機(jī)共有4個并行I／O端口，每個端口是8位雙向端口，共32條引腳。每個端口的結(jié)構(gòu)基本相同，即都包含有鎖存器，輸出驅(qū)動

74、和輸入緩沖，但在對輸出的控制上有很大差別，因此，在功能和用途上各不相同，在沒有外擴(kuò)程序或數(shù)據(jù)存儲器系統(tǒng)中，這四個端口的每一位都可作為I/O口使用?！?4】</p><p>　　1）P0口。P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。V1、V2構(gòu)成輸出驅(qū)動器，與門3、反向器4以及多路模擬開關(guān)MUX構(gòu)成輸出控制電路，三態(tài)門1、2組成輸入緩沖器。P0口有兩種功能，即地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用總線和I/O接口。 </p>

75、<p>　　當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)有外接存儲器時，P0口用作地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用總線。當(dāng)需要輸出地址信息時，控制信號為“1”，CPU控制多路開關(guān)MUX 使AC相接，地址信息經(jīng)過反向器4 到達(dá)P0口引腳；當(dāng)需要輸出數(shù)據(jù)時，控制信號為“0”，CPU控制多路開關(guān)MUX使AB相接，數(shù)據(jù)經(jīng)過鎖存器的/Q端到達(dá)P0口引腳；當(dāng)需要從P0口引腳輸入數(shù)據(jù)時，控制信號仍為“0”，CPU會自動先向鎖存器寫1，使/Q端為低電平，從而V1截止，引腳上的輸入信號

76、經(jīng)緩沖器1進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)沒有外擴(kuò)存儲器時，P0口可作為準(zhǔn)雙向I/O口使用，這時，控制信號為“0”， V2截止，需要外接上拉電阻?！?1】</p><p>　　2）P1口。P1口8位雙向I/O端口，內(nèi)含有上拉電阻。輸出數(shù)據(jù)時（即寫數(shù)據(jù)到引腳），數(shù)據(jù)被寫到P1口的鎖存器，若寫的數(shù)據(jù)為“1”，則鎖存器的/Q端為低電平，V截止，P1.x引腳為高電平；反之，若寫的數(shù)據(jù)為“0”，則鎖存器的/Q端為高電平，V導(dǎo)

77、通，P1.x 引腳為低電平。</p><p>　　輸入數(shù)據(jù)時（即讀引腳數(shù)據(jù)），必須先向鎖存器寫“1”，使V截止，引腳數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器1進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線。如果讀引腳時，鎖存器的Q端為“0”，則V導(dǎo)通，讀到的信息永遠(yuǎn)為“0”。單片機(jī)復(fù)位后，P1口鎖存器的值為0FFH 。</p><p>　　另外，在進(jìn)行串行Flash編程和校驗(yàn)操作時，P1.5（MOSI）、P1.6（MISO）、P1.7（SCK）

78、分別是串行數(shù)據(jù)輸入、輸出和移位脈沖引腳。</p><p>　　3）P2口。P2口具有內(nèi)部上拉的電阻的準(zhǔn)8位雙向I/O口。它有兩種功能，當(dāng)系統(tǒng)有外部存儲器時，P2口用作地址總線，提供高8位地址（A15~A8），這時控制信號為“1”，MUX的AC相接，地址信號經(jīng)過緩沖器3到達(dá)P2.x 當(dāng)系統(tǒng)沒有外部存儲器，P2可作為通用的I/O口使用，工作原理與P1口相同。</p><p>　　4） P3口。

79、P3口也是具有內(nèi)部上拉的電阻的準(zhǔn)8位雙向I/O口，P3口的每條線都有兩種功能，即作為I/O和第二功能。</p><p>　　P3口用作輸出時，數(shù)據(jù)由鎖存器的Q端經(jīng)與非門3和反相器到達(dá)P3.x ；輸入數(shù)據(jù)時，鎖存器的Q端必須為高電平，V管截止，數(shù)據(jù)信號從P3.x經(jīng)緩沖器4和1最后進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　P3口的每條線都有第二功能。P3口作為第二功能使用時，其鎖存器的Q端必須為

80、高電平，否則，若Q為低電平，則與非門3將輸出高電平，使V管導(dǎo)通，第二功能輸入時， P3.x 被鉗成低電平，使得第二功能輸入信號恒為低電平；第二功能輸出時，若Q為“0”，則與非門3的輸出恒為高電平，V管導(dǎo)通，P3.x恒為低電平。</p><p>　　P0、P1、P2、P3口可總結(jié)如下：</p><p>　　? 從結(jié)構(gòu)上講，每個端口均有鎖存器、輸出驅(qū)動和輸入緩沖等組成</p>

81、<p>　　? P1、P2、P3口內(nèi)部均有上拉電阻，當(dāng)它們用作通用輸入口（即讀引腳狀態(tài)）時，對應(yīng)位的鎖存器Q端必須先置為“1”；P0口內(nèi)部無上拉電阻，作為I/O口使用時，必須外接上拉電阻，讀引腳時，對應(yīng)的鎖存器也必須先置“1”。</p><p>　　? 當(dāng)系統(tǒng)有外部存儲器時，P0一般分時用作地址/數(shù)據(jù)總線，P2用作高8位地址總線， P3口的P3.7和P3.6負(fù)責(zé)提供外部數(shù)據(jù)存儲器的讀、寫信號；當(dāng)系統(tǒng)

82、沒有外部存儲器時，P0、 P1、P2、P3均可用作I/O口。 </p><p>　　3.3.2 AT89S51 的時鐘電路 </p><p>　　單片機(jī)系統(tǒng)中的各個部件是在一個統(tǒng)一的時鐘脈沖控制下有序地進(jìn)行工作，時鐘電路是單片機(jī)系統(tǒng)最基本、最重要的電路。本設(shè)計(jì)主要采用內(nèi)部時鐘方式。</p><p><b>　　<1> 時鐘電路</b>

83、;</p><p>　　AT89S51單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端，如果在引腳XTAL1和XTAL2兩端跨接上晶體振蕩器(晶振)或陶瓷振蕩器就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩電路，該振蕩器電路的輸出可直接送入內(nèi)部時序電路。AT89S51單片機(jī)的時鐘可由兩種方式產(chǎn)生，即內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。</p><p>　?。?1 ）內(nèi)部時鐘方式。

84、內(nèi)部時鐘方式即是由單片機(jī)內(nèi)部的高增益反相放大器和外部跨接的晶振、微調(diào)電容構(gòu)成時鐘電路產(chǎn)生時鐘的方法，其工作原理如圖 3-5（ a ）所示。</p><p>　　(a) 內(nèi)部時鐘方式 （b）外部時鐘方式</p><p>　　圖3- 5 AT89S51 單片機(jī)的時鐘電路</p><p>　　外接晶振（陶瓷振蕩器）時，C1、C2的

85、值通常選擇為30pF（40pF）左右；C1、C2對頻率有微調(diào)作用，晶振或陶瓷諧振器的頻率范圍可在1.2MHz ～ 12MHz之間選擇。為了減小寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)引腳XTALl 和XTAL2靠近。由于內(nèi)部時鐘方式外部電路接線簡單，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中大多采用這種方式。內(nèi)部時鐘方式產(chǎn)生的時鐘信號的頻率就是晶振的固有頻率，常用fsoc來表示。如選擇12MHz 晶振，則 fsoc=12&#

86、215;106Hz。 </p><p>　?。?2 ）外部時鐘方式。外部時鐘方式即完全用單片機(jī)外部電路產(chǎn)生時鐘的方法，外部電路產(chǎn)生的時鐘信號被直接接到單片機(jī)的XTAL1引，此時XTAL2開路，具體電路如圖3- 5（ b ）所示。</p><p>　　3.3.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì) </p><p>　　AT89S51單片機(jī)的第9腳（RST）為復(fù)位引腳，系統(tǒng)上電后，時鐘電路

87、開始工作，只要RST 引腳上出現(xiàn)大于兩個機(jī)器周期時間的高電平即可引起單片機(jī)執(zhí)行復(fù)位操作。有兩種方法可以使AT89S51單片機(jī)復(fù)位，即在RST引腳加上大于兩個機(jī)器周期時間的高電平或WDT計(jì)數(shù)溢出。單片機(jī)復(fù)位后，PC=0000H，CPU從程序存儲器的0000H開始取指執(zhí)行。單片機(jī)的外部復(fù)位電路有上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種。</p><p>　?。?1 ）上電復(fù)位電路。最簡單的上電復(fù)位電路由電容和電阻串聯(lián)構(gòu)成，如圖

88、3-6所示。</p><p>　　圖3- 6 RC上電復(fù)位電路 圖3- 7 組合復(fù)位電路</p><p>　　上電瞬間，由于電容兩端電壓不能突變，RST引腳電壓端為VR為VCC，隨著對電容的充電， RST引腳的電壓呈指數(shù)規(guī)律下降，到t1時刻，VR降為3.6V，隨著對電容充電的進(jìn)行，VR最后將接近0V。機(jī)器周期取決于單片機(jī)系統(tǒng)采用的晶振頻率，圖3-6

89、中，R不能取得太小，典型值 8.2kΩ</p><p>　?。?2 ）上電復(fù)位和按鍵復(fù)位組合電路 </p><p>　　圖3-7上電復(fù)位和按鍵復(fù)位組合電路，R1的阻值一般很小，只有幾十歐姆，當(dāng)按下復(fù)位按鍵后，電容迅速通過R2放電，放電結(jié)束時的VR為（R*Vcc）/（R+R1），由于R遠(yuǎn)大于R1，VR 非常接近VCC，使RST引腳為高電平，松開復(fù)位按鍵后，過程與上電復(fù)位相同。本設(shè)計(jì)主要用上電

90、復(fù)位和按鍵復(fù)位組合電路。</p><p>　　3.3.4 AT89S51 單片機(jī)系統(tǒng)的存貯器組織 </p><p>　　單片機(jī)系統(tǒng)中，存放程序的存儲器稱為程序存儲器，類似與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的ROM，只能進(jìn)行讀操作，存放數(shù)據(jù)的存儲器稱為數(shù)據(jù)存儲器，相當(dāng)于通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的RAM。與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同，單片機(jī)系統(tǒng)中的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器都有各自的讀信號（PSEN 、/RD ），換言之，單片機(jī)

91、系統(tǒng)的存儲器可以分成兩個物理存儲器，即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，它們的范圍都是64KB 。 </p><p>　　<1> 程序存儲器 </p><p>　　程序存儲器主要用于存放單片機(jī)系統(tǒng)的執(zhí)行程序和常數(shù)表格。AT89S51單片機(jī)內(nèi)部有4KB 的flash，當(dāng)程序小于4KB時，內(nèi)部的Flash可用作程序存儲器；當(dāng)程序大于4KB時，就需要外擴(kuò)程序存儲器，最大可達(dá)64KB。 AT8

92、9S51單片機(jī)有一個/EA引腳，當(dāng)使用外擴(kuò)的程序存儲器時，要求/EA為低電平。程序存儲器大致可分成三個區(qū)域如圖3-8所示：第一塊為開始的3個字節(jié)（0000~0002H），一般存放一條2字節(jié)（SJMP）或3字節(jié)（LJMP）的調(diào)轉(zhuǎn)指令，單片機(jī)復(fù)位時，PC=0000H，即單片機(jī)總是從程序存儲器中的0000H開始執(zhí)行程序的；第二塊是中斷矢量區(qū)，地址為0003~002AH，每個中斷矢量占8個字節(jié)，五個中斷服務(wù)程序入口地址共占40字節(jié)。第三塊是主程

93、序區(qū)，地址從002BH開始直到0FFFFH，存放程序或常數(shù)表格。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)不使用中斷時，主程序也可以從0000H開始存放，程序存儲器通過MOVC指令訪問。</p><p>　　圖3- 8 程序存儲器分區(qū)圖</p><p>　　<2> 數(shù)據(jù)存儲器 </p><p>　　數(shù)據(jù)存儲器在物理上可分為兩種，即內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器位于單片

94、機(jī)內(nèi)部，AT89S51單片機(jī)內(nèi)部共有128字節(jié)的存貯單元（RAM），用MOV指令訪問；而外部數(shù)據(jù)存儲器是單片機(jī)系統(tǒng)外部擴(kuò)展的存儲器，可以有多達(dá)64KB的存貯單元，訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，用MOVX指令。MCS-51中128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）可用來作為軟件設(shè)計(jì)所需的堆棧、工作寄存器和數(shù)據(jù)存儲區(qū)。因所需存儲的數(shù)據(jù)不多，無需外接RAM，所以充分利用了單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。</p><p>

95、　　3.3.5 計(jì)數(shù)及定時裝置</p><p>　　系統(tǒng)在執(zhí)行數(shù)據(jù)采集程序時，將MCS-51 的T0 、T1分別設(shè)計(jì)成16 位的計(jì)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(jì)數(shù)得到信號頻率。利用電感調(diào)頻式位移傳感器（其輸出的信號頻率與探頭的位移成線性關(guān)系） 將汽車前輪的側(cè)滑量轉(zhuǎn)換成為輸出的相應(yīng)頻率，連上AT89S51 單片機(jī)，將輸入信號倍頻后在送入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)

96、，用脈沖量代表側(cè)滑量。測量由軟件設(shè)置的定時時間內(nèi)計(jì)數(shù)器內(nèi)表示的脈沖量就可以得出汽車前輪的側(cè)滑量。</p><p>　　3.4 顯示報(bào)警電路</p><p>　　系統(tǒng)在執(zhí)行通信程序時，MCS-51 的T0 、T1 被重新設(shè)置，以提供通信所需的波特率。側(cè)滑量由3位LED共陰數(shù)碼管顯示，如圖3- 9，側(cè)滑數(shù)據(jù)從MCS-51 的P1.0～P1.3口以BCD碼輸出，并通過CD4511 譯碼器譯成七段

97、數(shù)碼，送3位共陰數(shù)碼管，MCS-51 的P1.4～P1.6 輸出位選信號控制LED數(shù)碼管的陰極，實(shí)現(xiàn)動態(tài)掃描顯示。內(nèi)、外側(cè)滑方向分別由發(fā)光管D1、D2 指示，其控制信號由P3.6、P3.7 輸出。MCS-51 的P1.7 輸出報(bào)警信號，控制發(fā)光管D3和帶振蕩器的蜂鳴器B進(jìn)行聲光報(bào)警，音頻報(bào)警信號由軟件提供。為增強(qiáng)驅(qū)動能力，控制信號的輸出均接在MC1413達(dá)林頓管上。</p><p>　　其中,由于正常的車輛的側(cè)滑

98、量一般不會超過5m/km,多數(shù)為3 m/km或4 m/km,因此,若汽車的側(cè)滑超過10 m/km,就會出現(xiàn)報(bào)警信號。同時為了后面的計(jì)算的方便, 是y/100作為記數(shù)時間的,因此,本設(shè)計(jì)采用3位7段LED數(shù)碼管顯示為三位數(shù),如500,單位是cm,若為534,那么所測量得到的側(cè)滑應(yīng)該是534cm/km,即5.34m/km,可以精確到小數(shù)點(diǎn)第二位,滿足了測量的要求。</p><p>　　圖3- 9 顯示報(bào)警電路<

99、/p><p>　　3.4.1 顯示譯碼器CD4511</p><p>　　CD4511是一個用于驅(qū)動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼-七段碼譯碼器，特點(diǎn)如下：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動LED顯示器，其功能介紹如下：</p><p>　　BI：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0 時，不管其它輸

100、入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。</p><p>　　LT：3腳是測試輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0 時，譯碼輸出全為1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。</p><p>　　LE：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時，允許譯碼輸出。 LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。</p>

101、<p>　　A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。</p><p>　　a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。</p><p>　　CD4511的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作。</p><p>　　1. CD4511的引腳 </p><p>　　CD4511具有鎖存

102、、譯碼、消隱功能，通常以反相器作輸出級，通常用以驅(qū)動LED。其引腳圖如右圖所示。</p><p>　　各引腳的名稱：其中7、1、2、6分別表示A、B、C、D；5、4、3分別表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分別表示a、b、c、d、e、f、g。左邊的引腳表示輸入，右邊表示輸出，還有兩個引腳8、16分別表示的是VDD、VSS。</p><p>　　2. CD4511的

103、工作原理</p><p><b>　　<1>鎖存功能 </b></p><p>　　譯碼器的鎖存電路由傳輸門和反相器組成，傳輸門的導(dǎo)通或截止由控制端LE的電平狀態(tài)。 當(dāng)LE為“0”電平導(dǎo)通，TG2截止；當(dāng)LE為“1”電平時，TG1截止，TG2導(dǎo)通，此時有鎖存作用。</p><p><b>　　<2>譯碼 <

104、;/b></p><p>　　CD4511譯碼用兩級或非門擔(dān)任，為了簡化線路，先用二輸入端與非門對輸入數(shù)據(jù)B、C進(jìn)行組合，得出、、、四項(xiàng)，然后將輸入的數(shù)據(jù)A、D一起用或非門譯碼。</p><p><b>　　<3>消隱</b></p><p>　　BI為消隱功能端，該端施加某一電平后，迫使B端輸出為低電平，字形消隱。消隱輸出J

105、的電平為J==（C+B）D+BI，如不考慮消隱BI項(xiàng)，便得J=（B+C）D，據(jù)上式，當(dāng)輸入BCD代碼從1010---1111時，J端都為“1”電平，從而使顯示器中的字形消隱。</p><p>　　3.4.2 MC1413 達(dá)林頓管</p><p>　　達(dá)林頓管在汽車電子電路中應(yīng)用很多。從早期的單純控制電子點(diǎn)火到現(xiàn)在的發(fā)動機(jī)集中控制，都能看到它的身影。如解放CA1092型汽車6TS2107型

106、點(diǎn)火電子組件、JFT106型電子調(diào)節(jié)器、汽車前照燈延時控制電路、音響報(bào)警裝置等用的即為達(dá)林頓晶體管。故達(dá)林頓管對汽車某些電子器件的應(yīng)用很有幫助。</p><p>　　<1>.達(dá)林頓管的結(jié)構(gòu)和分類</p><p>　　達(dá)林頓晶體管(DT，Dar1ington Transistor) 亦稱復(fù)合晶體管。它是將2只或更多只晶體管的集電極連接在一起，將第1只晶體管的發(fā)射極直接耦合到第2只

107、晶體管的基極，依次連接而成，最后引出發(fā)射極e、基極b、集電極c 3個電極。圖3- 10是由2只NPN或PNP型晶體管構(gòu)成達(dá)林頓管的基本電路。假定達(dá)林頓管由n只晶體管( T1～Tn)組成，若每只晶體管的電流放大系數(shù)分別為β1、β2?βn，則總電流放大系數(shù)就約等于各管電流放大系數(shù)的乘積：β≈β1×β2?βn。故達(dá)林頓管具有很高的放大系數(shù)， 其值可達(dá)幾千甚至幾十萬倍。利用達(dá)林頓管不僅能構(gòu)成高增益放大器，還能提高驅(qū)動能力，獲得較大的電

108、流輸出，構(gòu)成達(dá)林頓功率開關(guān)管。在光電耦合器中，也可采用達(dá)林頓管作為接收管。</p><p>　　圖3- 10 達(dá)林頓管的基本電路</p><p>　　達(dá)林頓管通常分為普通型達(dá)林頓管( 內(nèi)部沒有保護(hù)電路) 和帶有保護(hù)電路的達(dá)林頓管兩類。普通型達(dá)林頓管的不足之處是：由于其電流增益很高，當(dāng)溫度升高時， 前級晶體管的發(fā)射極漏電流將被逐級放大。又因?yàn)榇穗娏骶哂姓郎囟认禂?shù)，所以器件的熱穩(wěn)定性比較差。當(dāng)