基于DSP56F805的汽车防抱死制动ABS测试系统Word文档下载推荐.docx

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后轴一旦侧滑，离心力与侧滑方向相同，导致侧滑程度不断加剧，以至可能翻车，这是十分危险的运动状态。

此外制动时转向车轮抱死拖滑，无法承受转向力矩的作用，汽车失去转向操纵能力，也易导致失控事故。

从上述分析知，要提高制动时的方向稳定性可控，应防止制动时车轮抱死。

实际上制动时道路作用于车轮上的纵向附着力就等于汽车制动力。

道路给予汽车转向轮的横向附着力就是使汽车转向的侧向力。

定义纵向附着力为Fφx，横向附着力Fφy，垂直载荷N，则纵向附着系数Φx和横向附着系数Φy可以用下式表示

实验证明，道路的附着系数受车轮结构、材料，道路表面形状、材料有关，不同性质道路其附着系数变化甚大。

一般干燥洁净的平整水泥、沥青路面（称为良好道路）纵向峰值附着系数高达0.8～0.9，而冰雪路面的纵向峰值附着系数低至0.1～0.2。

车轮滑移程度用滑移率S表示：

式中R为车轮半径，ω为车轮制动时转速，Vω=R·

ω，V为车速。

道路附着系数与制动时车轮滑移率关系曲线如图1所示。

由图1可知，汽车制动时的附着系数与制动时滑移率有很大关系。

不论良好道路还是不好路（也称差路或低附着道路）纵向附着系数Φx的前部（Ⅰ），随滑移率增加而增加；

中间部分（Ⅱ）到达峰值随滑移率增加Φx先增后减，但总是处于较大值，在大滑移率区（Ⅲ），以至完全抱死拖滑，附着系数下降渐趋稳定，通常滑动附着系数比峰值附着系数少15％～20％。

侧向附着系数基本随滑移率增加而单调下降，当s＝100％即车轮完全抱死拖滑时，侧向滑移系数为零。

表示此时车轮完全失去抵抗侧向力的能力。

若有侧向力作用于车轮上，只能造成侧滑，无法转向，此时汽车失去转向操纵能力。

制动车轮轴荷与支承力N平衡，该轮转动惯量J，半径r，轴心平移速度V，转动角速度ω，制动器制动力矩Mμ，通常与车轮制动压力成正比，系数K，地面制动力Fb，紧急制动不计滑动阻力。

则有

制动时制动力远大于空气阻力和滚动阻力，

Fb1l，Fb2l分别为左侧前后轮制动力，Fb1r，Fb2r分别为右侧前后轮制动力，汽车初速为V0，质量为m（重力G），质心c到前后轴距离l1、l2，轴距L，轮距B，质心高hg，

从式⑷可知调节制动压力，可以使车轮角减速度产生变化；

从式⑽计算制动时的瞬时车速V，可计算各车轮滑移率，从式⑺⑻及各轴载荷可以判断道路附着系数，并进行调节，故知ABS可以用dω/dt（角加速度）或滑移率s，或滑移率与角加速度联合作为控制参数。

从φ－s曲线知，制动时使每一车轮滑移率控制在附着系数峰值区Ⅱ，就能获得高制动效能并保持一定的方向操纵能力。

但是，不同的道路其峰值区对应的滑移率不同。

同时，在制动过程中还必须进行道路识别——判断制动时道路的附着系数。

本系统的目标就是通过测试制动过程中汽车车身的瞬时速度，计算出汽车制动时道路的附着系数。

对ABS系统进行测试，就是通过读取安装了ABS的汽车刹车过程的滑移率来判断ABS的实现效果。

（Ⅱ）设计目标：

基于以上理论依据，本项目要实现的功能：

当汽车开始紧急制动的时候，通过轮速传感器进行车速数据采集，计算出汽车车轮速度，对轮速读取的数值进行快速积分运算，算出汽车车身的瞬时速度，从而算出道路的附着系数，将这个数值通过无线传输发射接收装置，传送到电脑进行分析处理得到滑移率。

根据汽车刹车好坏来评判ABS在制动过程中的效果。

要实现如上的功能，需要解决一下的几个技术问题：

●压力传感器的接口；

●轮速传感器的接口；

●快速积分运算；

●无线传输的发送与接收接口；

●无线接收装置通过RS232实现与PC机的接口。

将测试模块和传感器安装在装有ABS系统的汽车上，将接收模块放在计算机房，通过RS232口从接收模块读取测试模块传输过来的测试数据，并进行分析，从而评判出汽车ABS系统的制动过程效果。

（Ⅲ）系统组成：

硬件

1.测试系统采用DSP56F805处理器为主要芯片。

2.通过压力传感器读取汽车刹车压力数据（六通道放大电路采用AD693芯片）

3.通过轮速传感器读取4个车轮的轮速数据（轮速传感器的比较电路由低功耗、低失调电压比较器LM339实现）

4.实现DSP56F805与无线发射装置的接口

5.无线接收装置通过串口实现与电脑的连接

6.无线电遥控发射、接收头T630

软件：

1.汽车刹车六通道压力数据高速采集；

2.对四个轮速脉冲输入的数据采集采用窄带数字滤波方法，提高测量精度；

3.对六路压力采集数据进行快速积分运算计算出车身速度；

4.根据计算得出的车身速度和轮速来计算出汽车刹车时的滑移率；

5.将滑移率通过无线发射装置发射出去；

6.无线接收模块接收发射模块发送过来的数据，再通过串口发送到电脑进行进一步的分析处理；

7.程序保护和加密

（Ⅳ）系统框图

硬件以DSP56F805为核心，包括输入通道和输出通道两部分。

输入通道

输入通道的硬件框图如图2所示：

图2输入通道

主要是两个模块，一个是六路的压力传感器输入，这六路压力传感器的输入经过放大电路进行放大后直接接到DSP56F805的六个ADC管脚上进行A/D转换；

另一个是四路的轮速传感器输入，因为轮速传感器的输出是脉冲，不用经过A/D转换就可以直接输入到DSP，所以这四路轮速传感器经过整型滤波电路整型滤波后直接接到DSP的通用I/O管脚。

压力传感器的放大电路，采用AD693芯片。

AD693是集信号放大、补偿、V/I转换等功能为一体的单片集成电路，它能够和电桥、热电偶等多种传感器直接配合，处理0－100mV之间的各种模拟量信号，并以4－20mA、0-20mA或128mA的电流形式输出到测控系统。

轮速传感器的比较电路由LM339来实现。

LM339为低功耗、低失调电压比较器，具有全温度范围内的失调电压漂移低，输入差动电压范围等于电源电压，能为TTL、CMOS等逻辑系统兼容等特点。

输出通道

输出通道的硬件电路结构图如图3所示：

图三：

电路模块介绍

并入/ 

串出模块采用74HC165，8位移位寄存器来实现的。

单片机采用ATMEL公司的，AT89C51。

串行通信模块采用MAX232来实现。

无线电遥控发射头T630是一种内藏开线未经信号的微型发射机，其发射频率为265MHz，12V电源供电时，遥控距离为100M，工作电流仅为4mA，其体积为28X12X10mm。

无线电接收头T631，一个内藏天线，象电视机高频头一样的接收、解调器，其典型工作电压为6V，守候工作电流为1mA，接收频率为265MHz，其体积仅为31X23X10mm。

无线电射头T630电路原理如图4所示。

电路图4采用发射管T1及外围元件C11、C12、L1、W1等构成频率为265MHz超高频发射电路，通过环形天线L1向空中发射。

天线L1采用镀银线或直径为1.5mm的漆包线，天线尺寸为24mm（长）X9mm（高）。

三极管T1选用高频发射管BE414或2SC3355。

图4无线发送电路图

无线电遥控接收头T631电路原理如图5所示。

接收电路主要由V1、IC等组成，V1与C7、C9、L2等元件组成超高频接收电路，微调C9改变其接收频率，使之严格对准265MHz发射频率。

当天线L2收到调制波时，经V1调谐放大出低频成分，再经V2前置放大后送入ICLM358，进一步放大整形后由LM358第7脚输出，该印刷电路板实际尺寸为31mmX23CC，天线尺寸为27mm（长）X9mm（高）。

OUT为信号输出端，三极管V1选用BE415或2SC3355。

电容C9可选用小型可调电容。

IC选用LM358。

在发射及接收电路中为减小体积，所有电阻均选用1/8W或1/16W的金属膜电阻；

电解电容亦用超小型电容，其它电容全部采用高频陶瓷电容。

在焊接时元件引脚尽量剪短，使其紧贴电路板，电路板材料应选用高频电路板。

图5无线接收电路图

（Ⅴ）软件流程

整个滑移率的计算算法流程如图6示：

这只是一个初步的软件流程框图，在将来的具体实施过程中可能会有一些局部的变化

图6：

软件流程框图

下面是采用窄带数字滤波方法来实现对四路轮速的数据采集原理：

测试频率为：

fc

采样频率：

fs=32fc（锁相环控制）

滤波器输出频带为：

（fc-1，fc+1）

带宽为：

2HZ

通带频率：

fa＝fc－1，fb＝fc＋1

数字域频率：

wa＝fa×

2×

л/fswb＝fb×

л/fs

理想冲激响应序列h（n）为：

Hd（ejω）=1，wa<

=|w|<

=wb，Hd（ejω）=0

其它

冲激响应序列h（n）为：

h（n）＝hd（n）w（n）＝hd（n）n=0,1,2,……N-1

h（n）＝hd（n）w（n）=0其它

输出序列为输入序列x（n）和冲激响应序列h（n）的卷积：

y（n）=x（n）*h（n）

以上是设计滤波器的方法。

由于需要对四路轮速进行数据采集，直接用FFT算法过滤实序列信号，算法的虚部就被浪费了，而且总共需要进行4次的FFT计算，为此，应设法提高计算效率。

假设x1（n）、x2（n）、h（n）是三组N点的实数序列，它们的N点DFT顺次为X1（n）、X2（n）、H（n）。

可以用一次FFT运算同时实现两路轮速信号的卷积计算：

y1（n）=x1（n）*h（n）

y2（n）=x2（n）*h（n）

方法是先将x1（n）、x2（n）组合成一个复数序列：

x（n）＝x1（n）+jx2（n）

则DFT[x（n）]=X（K）=X1（k）+X2（k）

令Y（k）=H（k）X（k）

然后用IFFT运算求出y（n），它是x（n）和h（n）的圆周卷积值

y（n）=IFFT[Y（k）]=[x1（n）+jx2（n）]*h（n）＝x1（n）*h（n）+jx2（n）*h（n）

因此，可以同时得到两个实序列的圆周卷积值

y1（n）=x1（n）*h（n）＝Re[y（n）]

y2（n）=x2（n）*h（n）=Im[y（n）]

因此，这样只要经过两次的卷积运算就可以实现四路轮速数据采集

在DSP具体实现过程中，每周期采样32点，共采样16个周期，x（n）序列长度为512，分两段。

下面给出了利用DSP进行处理的具体流程图：

无线发送接收通讯协议

无线传输的协议格式如下：

由于滑