1、引言:汽車行駛在路途中遇到突發狀況時進行緊急制動,容易發生側滑,甚至發生掉頭和側翻。相當多的交通事故由此產生。因此在行車制動中，不能讓車輪抱死，進而才不發生側滑和掉頭，甚至可以在制動過程中正常轉向。汽車ABS防抱死制動系統便是一套能在制動過程中隨時監測車輪滑轉程度，并依此自動調節作用在車輪上的制動力矩，防止車輪自動抱死的系統裝置。目前，我國對批量生產的ABS進行質量檢測方法主要分為兩種：道路試驗和靜態檢測。前者跑道上專人測試，費用昂貴。后者借助儀表對ABS的元件進行靜態測試，價格低廉適合批量檢測。但元件靜態特性沒問題并不能保證ABS的功能正常。對于批量生產的汽車ABS進行質量靜態檢測需要能夠反

2、映車輛實際制動情況進而來判斷其功能是否正常，并評定其性能的優劣。因此汽車 ABS性能模擬測試技術成為研究的重點。ABS控制器（ECU）的性能決定了ABS 的性能。因此ABS的性能檢測的關鍵在于ECU的性能檢測。開發的汽車ABS 性能模擬測試系統能實現ABS ECU的性能檢測與評價。本文進行ABS ECU與性能測試系統的硬件接口的研究，以實現對ABS ECU的實時檢測。第一章防抱死制動系統的構成3.11防抱死制動系統的組成汽車A8S系統由控制器、電磁閥、輪速傳感器三部分組成，其系統原理框圖如圖3-1 所示(以氣壓制動為例)。311控制器ABS控制器ECU是整個防抱死剎車系統的核心控制部件，它接受

3、車輪速度傳感器送來的速度信號，通過計算與邏輯判斷產生相應的控制電信號，控制電磁閥去調節制動壓力。當 車輪滑移率不在控制范圍之內時，控制器就輸出一個控制信號，使電磁閥打開或關閉， 從而調節輪缸壓力，使輪速上升或下降，將汽車車輪滑移率控制在一定范圍內，實現汽 車的安全、可靠制動。電子控制器主要有輸入電路、微處理器(CPU)、只讀存儲器(ROM)、隨機存儲器(RAM)和輸出電路等組成。電子控制器的作用是在制動過程中通過對四個車輪輪遮傳感器輸入的信號進行運算處理。另外，電子控制器還對防抱死系統的工作狀態進行檢測，當判定系統存在故障時，將防抱死系統自動關閉退出控制過程，使制動系統恢復為常規的制動系統。3

4、12電磁閥電磁閥是防抱死剎車系統的執行部件，當控制器輸出控制信號時電磁閥動作，對輪 缸壓力進行調節以使制動力在接近峰值制動力區域內波動，實現汽車制動效果最佳：當 無控制信號輸出時電磁閥不動作，相當于常規制動系統，直接輸出最大制動壓力。313輪速傳感器車輪速度(即車輪繞輪軸旋轉的線速度)傳感器(簡稱輪速傳感器)信號可供發動機控制模塊、防抱死制動系統(ABs)控制模塊及儀表控制模塊共享，使車輛在制動過程中，防抱死制動控制模塊和發動機控制模塊聯合控制達到最佳制動效能。電磁感應式轉速傳感器安置在車輪上，齒圈固定在車輪上與車輪同步轉動，傳感器將產生頻率與車輪轉速成正比的交變電壓信號輸入電子控制器供電子控

5、制器對車輪的運動狀態進行監測。32防抱死制動系統的工作原理如圖3-6所示為Audi200型轎車所用的防抱死制動系統。每個車輪上均裝有一個車輪 轉速傳感器(電磁式)，它將關于車輪輪速的信號輸給電子控制單元。電子控制單元根據 車輪輪速信號對各車輪的運動狀態進行檢測和判斷，并形成相應的指令，控制由電磁閥 總成、電動泵總成和儲液器等組成的制動壓力調節裝置，通過制動管路對各制動輪缸實 施制動壓力的調節。33本章小結本章主要講述了防抱死制動系統的組成：電子控制器、電磁閥、輪速傳感器，并講 述了各組成部分的功用原理；同時簡單闡述了ABS的工作原理，為下面對防抱死制動系統控制器模擬測試系統硬件接口設計與實現研

6、究做了鋪墊。第二章ABS 模擬測試系統ABS最重要的功能并不是為了縮短制動距離，而是為了能夠盡量保持制動時汽車的方向穩定性。而ABS控制器（ECU）的性能決定了ABS 的性能。因此ABS的性能檢測的關鍵在于ECU的性能檢測。 ECU模擬測試系統的組成ABS ECU模擬測試系統由微機、I/O 接口硬件和ECU 3部分組成。其工作原理如圖1汽車ABS性能測試軟件在微機中運行，該測試軟件中建立了車輛模型、車輪模型、制動系統模型以及性能評價模型。I/O接口硬件部分是以單片機(AT89S51)為核心，集數據采集、信 號發生和數據輸為一體的系統，包括ABS閥控信號采集模塊、輪速信號模擬模塊和串行通信模塊。

7、2.2ABS ECU模擬測試系統工作原理圖1所示的系統初始化(后包括軟件和硬件的初始化),ABS性能測試軟件將一個速度初始值通過串口發 I/O 接口硬件中的單片機, 再由接口板上的ABS輪速信號模擬模塊將該值轉換成與輪速傳感器工作頻率相同的脈沖信號, 并發送給ECU,ECU通過內部軟件對脈沖 信號進行處理并發出壓力調節器的閥控信號,接口板上的ABS閥控信號采集模塊將采集到的這一信號再發送給單片機。單片機通過串口將該信號發給測試系統依此循環下去。這樣微機、I/O接口硬件、ECU 構成了實時閉 環模擬檢測系統。ABS ECU 性能模擬測試系統接口原理見圖22.3本章小結本章主要闡述了ABS ECU

8、模擬測試系統的組成微機、I/O接口硬件和ECU。以及簡單概述了它的工作原理。對接下來的設計做一個簡要的框架。第三章I/O接口硬件設計3.1ABS閥控信號采集模塊ABS ECU模擬測試系統的輸入值為ECU 發出的 ABS壓力調節器的電磁閥控制信號。 每個壓力調節器由一個進氣閥 （常閉 ）、一個排氣閥（常開）構成，這樣壓力調節器3種工作狀態即增壓、減壓和保壓。當進、排氣電磁閥線圈不通電時（閥控信號狀態為 11），為 增壓，當進、排氣電磁閥線圈都通電時（閥控信號狀態為 00），為減壓狀態；當進氣閥線圈通電，排氣閥線圈不通電時（閥控信號狀態01）為保壓狀態。因此每個調節器有兩路信號需要系統采集。采用如

9、圖3所示的由TLP521光電耦合器和AT89S51單片機構成的閥控信號采集系統。當某路電磁閥線圈通電時，單片機的P1口相應位就為低電平（信號狀態為0），不通電時為 高電平（信號狀態為1）這樣通過比較同一壓力調節器兩路電磁閥信號就可知道壓力調節器的工作狀態。把采集到的信號狀態通過串行通信模塊發給微機，就實現了對的閥控信號實時采集。圖3 ABS閥控信號采集系統電路圖3.2 ABS輪速信號模擬塊模擬測試系統的輸出值為每個車輪的輪速，而 ABS ECU 得到的是4個輪速傳感器發出的輪速脈沖信號。為了使ECU能正常識別得到的輪速信號，必須模擬出類似的矩形脈沖信號，并且該信號的頻率要能隨輪速值的變化，而實

10、時地改變確保ECU實時連續工作。輸出的矩形脈沖信號的頻率由單片機內的定時/計數器T0來實現。ABS車輪轉速傳感器采用100齒的齒圈車輪半徑為0.5M則汽車車速為0200Km/h時產生的脈沖頻率為01786H。頻率計算公式為f=vZ/(2r)式中f頻率，Hz v車速，m/sZ車輪轉速傳感器齒圈的齒數R車輪半徑，mABS控制器一般在車速大于10Km/h時才開始正常工作，則此時輪速脈沖信為88Hz。因此ABS控制器正常工作時，接收的速度脈沖頻率范圍為881786Hz。選擇計數器 T0工作方式為模1，單片機的外部晶振為11.0952Hz，TL0 與TH0 構成位16位計數器，它可以產生的脈沖頻率范圍為

11、：15Hz1MHz，滿足所需要求，可作為脈沖頻率的主要控制量，TL0和TH0的取值范圍為0FFH。 微機上的軟件系統計算車輪轉速以及對應的脈沖頻率所 需的TL0和TH0值，將其傳遞給單片機，并寫入TL0和TH0 寄存器 。TL0和TH0 的計算公式為TL0 =65536-11.0952*106/(12f)16LTH0=65536-11.0952*106（12f16H式中： 16H/L代表高8位16進制碼或低8位的16進制碼。采用圖 4所示的ABS輪速信號模擬模塊，它是由DAC0832、AT89S51和LM358組成 的一路頻率脈沖發生電路。輸出口（out）能夠根據單片機指令發出電壓為5V的變頻

12、率脈沖信號,與速度傳感器發出的信號一致，從而實現對速度信號的模擬。要實現路輪速信號的模擬需要采用4個和DAC0832和LM358，由單片機的P2.6、P2.5、P2.4、P2.3分別對DAC0832進行片選，就可以實現各個輪速的獨立模擬。3.3串行通信模塊I/O接口硬件與微機通信采RS-232用標準的串行通信，其連接方式如圖5所示。與ABS性能測試軟件的數據通信由2部分構成：由ABS性能測試軟件生產的車輪速度值，轉換成對應脈沖頻率所需要的TL0和TH0值，發送給單片機。在測試軟件中利用MicosoftVisualC+中MSComm控制的SetOutput（COleVariant（array）函

13、數發送數據。Array是一個CBity Array類型，他存放了要發送的數據TL0，TH0。由ABS閥控信號采集模塊采集到的電磁閥控信號值（單片機P1口的值），發送給微機。在測試軟件中可以通過Get InBuffercount（）函數查詢是否接收到數據函數將收到的 數據接收進來處理。利用MicosoftVisualC+中MSComm控件可完成微機上的串行通信設置。控件對象的SetCommPort（）函數設置串行端口；SetSettings（“9600,n,8,1”）設置9600波特率，無奇偶校驗位，8位數據位，1位中止位。單片機與微機進行通信時，必須保證相同的波特率，所以選用方式2工作。單片機

14、串口初始化選用串口工作方式1，允許接收設置程序如下：MOV TMOD， #21HMOV SCON， # 050H ； 串口方式1MOV PCON， # 80H ; 波特率加倍MOV TH1 ， #0FAH； 波特率9600MOV TL1 ， #FAH ；第四章ABSECU模擬測試系統工作流程ABSECU模擬測試系統的軟件系統由在微機中運行的ABS試軟件和單片機中運行的程序兩部分構成。ABS軟件主要處理采集到ABS閥控信息，轉化成壓力后，通過車輛動力學方程，對制動系統工作特性、輪胎與地面特性進行模擬計算得到相應的輪速，然后將輪速等效值通過串口發給單片機。微機與ECU通信的程序流程如圖6所示。單片機程序主要是將P1口采集到的閥控信號通過串口發給微機，然后將串口