车辆AMT的数据采集及分析系统过滤材料

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 2011年12月09日 来源： 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。　　开关信号处理电路：将车上的开关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程序如图4—4所示。　　4

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