導語：隨車試驗分析開發械式自動變速系統論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

編者按：本文主要從引言；系統的組成；系統的硬件設計；系統的軟件設計；結束語進行論述。其中，主要包括：AMT系統是一個復雜的多輸入多輸出控制系統、參數多，變化快、數據采集系統的信號同時也是AMT的電控制單元ECU所需要的、系統的硬件主要有以下幾個部分、AMT系統按信號的類型可大致分、傳感器的選擇及信號調理電路的設計、下位機的選擇及通訊接口的設計、電源電路、數據采集系統的軟件主要包括、下位機軟件的設計、數據采集軟件設計、串行數據中斷發送程序設計、上位機軟件的設計、數據轉換、顯示、存儲模塊的設計、軟件的前面板主界面等，具體請詳見。

摘要：本文介紹了基于串行通信與虛擬儀器技術的汽車AMT數據采集系統，闡述了系統的工作原理、硬件設計以及上下位機軟件設計。數據采集系統對械式自動變速系統(AMT)的開發有重要意義。

關鍵詞：AMT；數據采集；串行通信；虛擬儀器

0引言

機械式自動變速即AMT(AutomatedMechanicalTransmission)，是在原有的機械變速器離合器結構不變的情況下，通過加裝微機控制的自動操縱機構取代原來由駕駛員人工完成的離合器分離、接合、摘檔與懸掛檔以及發動機相應同步調節等操作，最終實現換檔全過程操縱的自動化。AMT系統是一個復雜的多輸入多輸出控制系統、參數多，變化快，時間歷程短。在開發的不同階段都需要做大量的實驗采集大量的數據作為系統設計與優化的依據。隨車數據采集系統對開發AMT具有重要意義，出于研究、設計AMT的需要我們開發了這樣一個系統。

1系統的組成

數據采集系統的信號同時也是AMT的電控制單元ECU所需要的，為了系統結構簡單，采集系統下位機與AMT的控制系統可共用部分硬件并在此基礎上增加串行通訊接口電路。PC機具有強大的功能和豐富的軟件，因此我們選擇裝有WINDOWSXP操作系統的便攜式PC機作為上位機。下位機負責完成數據的采集和轉換并將數據通過串口傳給上位機，上位機負責把接收到的數據進行分類、存儲以及分析把研究人員所關心的數據顯示出來。

2系統的硬件設計

系統的硬件主要有以下幾個部分：傳感器，信號調理電路，下位機（ECU），串行通訊接口電路，電源電路，上位機（PC），以及一些必要的外圍電路，結構框圖如圖1所示。

圖1系統硬件框圖

2.1傳感器的選擇及信號調理電路的設計

AMT系統按信號的類型可大致分為：模擬量，開關量，頻率量，相應的傳感器也就分為模擬量傳感器，開關量傳感器，頻率量傳感器。模擬量包括加速踏板位移、選換檔位置、油門開度、離合器位移，選用旋轉電位器；開關量包括起步、倒檔選擇、制動踏板信號，選用普通按鈕；頻率量包括發動機轉速、輸入軸轉速、輸出軸轉速（車速）選用霍爾式傳感器。

由傳感器輸出的信號并不能為電控系統ECU直接利用必須要經過相應的處理。模擬信號在傳輸過程中容易受到干擾，在引入A/D轉換模塊的模擬輸入管腳之前，應當進行濾波、放大和限幅使之在ECU的模數轉換模塊能夠處理的幅值范圍之內。開關信號通過光電隔離后與ECU數據總線相連。頻率信號要經過濾波、鉗位、放大和整形使之成為單片機能夠處理的脈沖信號。模擬信號、開關信號調理電路分別如圖2、圖3所示。

圖2模擬信號調理電路

圖3開關信號調理電路

2.2下位機的選擇及通訊接口的設計

下位機選用MOTOROLA公司生產的16位MC68HC912BC32單片機，其出色的性能為同時完成自動換檔控制和隨車數據采集任務提供了強有力的支持。下位機與上位機都帶有串行接口，它們之間的通訊就是通過串行口完成的。但是MC68HC912BC32的SCI口是CMOS電平，而PC機的串口是按照RS-232標準設計的，RS-232標準電平是負邏輯電平即“-3—15V”為“1”，“+3—+15V”為“0”，兩者的電平不兼容，系統選用MAX232作為接口芯片，連接電路如圖4所示。

圖4串口電平轉換電路

2.3電源電路

汽車上的電源是+24V，單片機電源+5V，系統采用DC/DC轉化電路將車上的+24V轉化為+5V，同時將數據采集系統的地與車上電源的地進行隔離避免了相互干擾，保證采集系統的可靠性。電源電路如圖5所示。

圖5電源電路

3系統的軟件設計

數據采集系統的軟件主要包括兩部分：一部分是下位機的數據采集和發送軟件，用MOTOROLA單片機匯編語言編寫，一部分是上位機的數據接收、數據分析處理以及監測軟件用虛擬儀器的開發平臺LabVIEW編寫。

3.1下位機軟件的設計

下位機在運行采集和數據發送程序的同時，還要運行自動換檔的主控程序，為了使系統協調、高效工作，程序以中斷方式為主。

3.1.1數據組成

數據的異步串行傳輸以字節為單位，加一位起始位、一位停止位，無奇偶校驗位，組成一幀。系統所有信號均10ms采樣一次。把10ms內采集的數據打包成為一個數據塊。每塊數據由1個同步字節，16個數據字節共17個字節組成，這就要求1s內發送1700個字節，加上串行傳輸的一位起始位，一位停止位，即17000位/秒。因此采用串行通信的19200的波特率能夠滿足要求。

3.1.2數據采集軟件設計

各信號的采集由軟件定時器完成，每隔一定時間間隔產生一個中斷，利用這個軟件中斷啟動輸入信號的采樣、轉換和讀取，并將需要發送數據塊的首字節送入串口發送寄存器，從而啟動串口中斷服務程序。軟件定時器中斷服務程序如圖6所示。

3.1.3串行數據中斷發送程序設計

單片機向串口發送緩沖寄存器寫入所要發送的字節后，相關的串口硬件電路就自動地進行字節的并串轉換，向外發送數據，發送完畢后單片機會產生一個串口發送中斷，將下一個要發送的字節送入串口發送緩沖寄存器。程序如圖7所示。

圖6軟件定時中斷程序

圖7串行數據中斷發送程序

3.2上位機軟件的設計

上位機軟件包括進行數據傳輸的通信模塊；數據的轉換與顯示模塊；數據的自動存儲模塊。采用虛擬儀器技術的開發平臺LabVIEW編寫。LabVIEW由美國NI公司提供的虛擬儀器的開發平臺，它提供了一種全新的程序編寫方法即G語言（graphiclanguage）取代傳統的文本式編程語言，使編程的效率大大提高。還具有強大的數據分析、處理、存儲、顯示函數庫。另外，LabVIEW提供了功能強大的VISA（VirtualInstrumentSoftwareArchitecture）庫即用于儀器編程的標準I/O函數庫及相關規范的總稱，VISA庫駐留于計算機系統中，是一個高層的API（應用程序接口），通過調用低層的驅動程序來控制儀器。

3.2.1通信模塊的設計

通信模塊包括對串口的配置和讀串口數據。通過調用VISA庫中的串行通信結點來實現對串口的初始化，此配置必須與下位機設置的通信協議保持一致。

3.2.2數據轉換、顯示、存儲模塊的設計

數據轉換是把由串口讀入的數據進行必要的換算以得到具有實際物理意義的數據，如把A/D轉換的數據還原為實際的物理量、把頻率信號轉化為實際的轉速等。并進行實時顯示。同時在后臺進行數據的自動存儲，把存儲的數據以文件的形式保存并配以文件標識，如時間、工況等，以便于以后的查找和分析。

3.2.3軟件的前面板主界面

上位機軟件主界面主要包含串行口的設置區、數據顯示區以及文件操作區。如圖8所示。

圖8上位機軟件主界面

4結束語

該數據采集及分析系統具有界面友好、易于使用、功能豐富等優點，通過大量隨車試驗表明該系統軟硬件工作穩定可靠，滿足車輛各種工況下的使用要求。為AMT系統的控制策略的改善、參數的調整、性能的不斷優化提供了有利的保障。

參考文獻：

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