專利名稱：模擬速度信號(hào)發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號(hào)發(fā)生器，具體涉及模擬汽車行駛過程中發(fā)出行駛速度信號(hào)的裝置，該裝置發(fā)出的速度信號(hào)作為汽車行駛記錄儀的標(biāo)準(zhǔn)速度輸入源，用于檢測(cè)汽車行駛記錄儀的速度記錄誤差。
背景技術(shù)：
汽車行駛速度的測(cè)量原理U＝S/t，汽車行駛速度U(km/h)等于汽車行駛里程S(km)除以經(jīng)過這段里程的時(shí)間t(h)。安裝在汽車上的車速傳感器當(dāng)車輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈便發(fā)出一定數(shù)量的脈沖，通過計(jì)算脈沖的頻率，便可以計(jì)算出汽車行駛速度。脈沖的頻率越高，車速越快。
對(duì)于汽車行駛速度測(cè)量誤差的檢測(cè)，目前，公知的方法有三種第一種是采用《GB/T 12548-1990汽車速度表、里程表檢驗(yàn)校正方法》中規(guī)定的方法，用標(biāo)桿設(shè)定合適的測(cè)量路段L，汽車分別以不同的速度勻速地駛過測(cè)量路段，用秒表測(cè)定汽車通過測(cè)量路段的時(shí)間，取不少于6點(diǎn)的速度，每種速度各測(cè)定2次，通過公式計(jì)算得出實(shí)際速度從而可計(jì)算出速度測(cè)量誤差。第二種是采用標(biāo)準(zhǔn)的速度測(cè)試儀與實(shí)車測(cè)量值比對(duì)(默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)速度測(cè)試儀所測(cè)速度為實(shí)際速度)；第三種是采用模擬速度信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的速度信號(hào)進(jìn)行測(cè)量(默認(rèn)模擬速度信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的速度信號(hào)為實(shí)際速度)，第一、二種方法需要上路進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)，只適用于低中速，由于受試驗(yàn)車、道路、氣候等因素影響，測(cè)量結(jié)果的不確定度大于第三種方法，檢測(cè)成本也高于第三種方法。
另外，在申請(qǐng)?zhí)枮镃N00800914.7，名稱為《供燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)用來微調(diào)過敏推力用的速度修正系統(tǒng)》的中國(guó)發(fā)明專利文件公開了一種風(fēng)扇速度指示系統(tǒng)，它使操作人員能控制發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度以使特定的推力性能可與飛行需要相匹配。該發(fā)明可以調(diào)節(jié)在制造或大修時(shí)測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)推力的變化。在一個(gè)實(shí)施例中，該發(fā)明向飛行控制設(shè)備提供一個(gè)模擬速度信號(hào)。該發(fā)明也可設(shè)計(jì)成向發(fā)動(dòng)機(jī)功率管理控制設(shè)備提供數(shù)字速度信號(hào)。
對(duì)于模擬速度信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，目前已知的技術(shù)方案為采用直流可調(diào)穩(wěn)壓電源、電機(jī)、轉(zhuǎn)速傳感器等組成機(jī)電一體化的模擬速度信號(hào)發(fā)生裝置，通過調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速傳感器的輸出脈沖頻率。這種方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，可重復(fù)操作性較差，精度的提高難度大。

發(fā)明內(nèi)容
經(jīng)過發(fā)明人的研究分析，得出模擬速度信號(hào)發(fā)生器實(shí)質(zhì)上是一種能夠按照規(guī)定的車速產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖的裝置。故用了一種全新的技術(shù)方案，經(jīng)過反復(fù)研究、測(cè)試，做出了樣機(jī)，然后通過實(shí)地測(cè)試、具體方法應(yīng)用比對(duì)，完成了本發(fā)明。
本發(fā)明模擬速度信號(hào)發(fā)生器，以單片機(jī)為控制核心，加上顯示驅(qū)動(dòng)電路、按鍵輸入電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路、看門狗電路及軟件組成模擬速度信號(hào)發(fā)生器。通過數(shù)學(xué)模型的建立，完成了單片機(jī)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)，通過軟件可以進(jìn)行精確計(jì)算，實(shí)現(xiàn)高精度的速度信號(hào)輸出。操作時(shí)只需按下“設(shè)定”按鈕選擇車速后，再按下“啟動(dòng)”按鈕，單片機(jī)便自動(dòng)控制裝置輸出與當(dāng)前車速相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定且足夠精確的脈沖信號(hào)。
上述的模擬速度信號(hào)發(fā)生器，控制器采用8位單片機(jī)1-1，樣機(jī)選用性價(jià)比較高的ATMEL AT89C51(也可采用其他型號(hào)的8位單片機(jī))。AT89C51是一種低功耗高性能的8位CMOS微處理器，其指令集和管腳與MCS-51系列單片機(jī)相兼容，片內(nèi)帶有4K字節(jié)的可重復(fù)編程閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)的RAM，32條I/O線，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)五源兩級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)雙工的串行口，具有片上振蕩器與時(shí)鐘電路。AT89C51單片機(jī)是本裝置的控制核心。
上述的模擬速度信號(hào)發(fā)生器，其顯示驅(qū)動(dòng)電路1-7由74HC164(8位串行輸入/并行輸出移位寄存器)、LED數(shù)碼管組成，通過二條信號(hào)線(數(shù)據(jù)、時(shí)鐘)連接到AT89C51單片機(jī)的I/O接口線P3.6、P3.7，在單片機(jī)程序的控制下接收、驅(qū)動(dòng)、顯示當(dāng)前的車速值。
上述的模擬速度信號(hào)發(fā)生器，其按鍵輸入電路由設(shè)定按鈕1-2、啟動(dòng)按鈕1-3、PC817光電耦合器組成，啟動(dòng)按鈕1-3連接到AT89C51單片機(jī)的I/O接口線P1.5，設(shè)定按鈕1-2連接到AT89C51單片機(jī)的I/O接口線P1.6。
上述的模擬速度信號(hào)發(fā)生器，其輸出驅(qū)動(dòng)電路1-9由PC817光電耦合器、IN222三極管、電阻組成，AT89C51單片機(jī)的輸出信號(hào)從P0.6，P0.7，P2.0，P2.1四個(gè)口同時(shí)輸出，分別經(jīng)過光電隔離1-8、輸出驅(qū)動(dòng)1-9后輸送到輸出接口端子OUT1、OUT2、OUT3、OUT4。
上述的模擬速度信號(hào)發(fā)生器，其看門狗電路由NE555、74HC123及電阻電容組成。
上述的模擬速度信號(hào)發(fā)生器，其軟件包含主程序、中斷服務(wù)程序、顯示子程序、設(shè)定值采樣子程序、數(shù)據(jù)處理子程序，本裝置的軟件由匯編語言編制，經(jīng)編譯后固化在89C51內(nèi)的閃速存儲(chǔ)器中。
本發(fā)明的有益效果是本裝置作為模擬汽車行駛過程中發(fā)出行駛速度信號(hào)的裝置，該裝置發(fā)出的速度信號(hào)作為汽車行駛記錄儀的標(biāo)準(zhǔn)速度輸入源，用于檢測(cè)汽車行駛記錄儀的速度記錄誤差。本裝置還可以作為一種標(biāo)準(zhǔn)的汽車行駛速度信號(hào)發(fā)生儀器，用于汽車行駛記錄儀、汽車速度表、里程表、出租車計(jì)價(jià)器等產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)過程中的速度測(cè)量性能的調(diào)試與檢驗(yàn)。
由于本裝置的組成簡(jiǎn)單，集成度高，因而生產(chǎn)成本低，裝置長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性好、可靠性較高，可重復(fù)操作性好，信號(hào)精度優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，可以作為一種產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)，有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明的硬件原理示意圖。
圖2是本發(fā)明的前面板示意圖。
圖3是本發(fā)明的后面板示意圖。
圖4是本發(fā)明的軟件流程示意圖。
在圖1中其中，1-1是單片機(jī)，1-2設(shè)定按鈕，1-3是啟動(dòng)按鈕，1-4是復(fù)位電路，1-5是看門狗電路，1-6是輸入接口，1-7是顯示驅(qū)動(dòng)電路，1-8光電隔離電路，1-9是輸出驅(qū)動(dòng)電路，1-10是晶振電路，1-11是+5V電源，1-12是+12V電源，1-13電源濾波電路，1-14是5V開關(guān)電源，1-15是12V開關(guān)電源，輸出端子4個(gè)是OUT1、OUT2、OUT3、OUT4。樣機(jī)中只連接了二個(gè)輸出端子OUT1、OUT2到面板上的輸出接口1#3-1、輸出接口2#3-2，另二個(gè)輸出端子OUT3、OUT4作為備用，未連接到面板上。P1.6、P1.5、P3.2、P3.6、P3.7、P0.6、P0.7、P2.0、P2.1均是表示單片機(jī)的接口線或簡(jiǎn)稱口線、接口。
在圖2中，2-1是總的輸入電源開關(guān)，2-2是數(shù)碼管，1-2設(shè)定按鈕，1-3是啟動(dòng)按鈕。
在圖3中，3-1是輸出接口1#、3-2輸出接口2#。、3-3是接電源插座。
在圖4中，4-1是主程序、4-2是是否是程序跑飛判斷、4-3是系統(tǒng)初始化、4-4是顯示默認(rèn)設(shè)定速度20(km/h)設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志為設(shè)定狀態(tài)、4-5是狀態(tài)標(biāo)志判斷、4-6是采樣設(shè)定值并顯示4-7是數(shù)據(jù)處理、4-8是按“啟動(dòng)”按鈕否判斷、4-9是將狀態(tài)標(biāo)志置為輸出狀態(tài)、4-10是恢復(fù)處理、4-11是顯示當(dāng)前設(shè)定值、4-12是從四個(gè)輸出口同時(shí)輸出當(dāng)前速度的脈沖信號(hào)并啟動(dòng)定時(shí)中斷、4-13是顯示速度值、4-14是按“啟動(dòng)”按鈕否判斷、4-15是關(guān)閉定時(shí)中斷并將狀態(tài)標(biāo)志設(shè)置為設(shè)定狀態(tài)。
在附圖1硬件原理示意圖中，樣機(jī)控制器選用ATMEL的AT89C51單片機(jī)1-1。AT89C51是一種低功耗高性能的8位CMOS微處理器，其指令集和管腳與MCS-51系列單片機(jī)相兼容，片內(nèi)帶有4K字節(jié)的可重復(fù)編程閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)的RAM，32條I/O線，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)五源兩級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)雙工的串行口，具有片上振蕩器與時(shí)鐘電路。單片機(jī)的AT89C51處理器是本樣機(jī)裝置的控制核心。
顯示驅(qū)動(dòng)電路1-7由74HC164移位寄存器，它是一種8位串行輸入/并行輸出移位寄存器，和LED數(shù)碼管(5022C)組成，通過數(shù)據(jù)、時(shí)鐘二條信號(hào)線連接到AT89C51單片機(jī)的I/O接口線P3.6、P3.7上，在單片機(jī)程序的控制下進(jìn)行接收、驅(qū)動(dòng)、以及顯示當(dāng)前的車速值。例如當(dāng)設(shè)定車速為145km/h時(shí)，則數(shù)碼管顯示“145”km/h。顯示驅(qū)動(dòng)電路采用74HC164的益處在于可以節(jié)省單片機(jī)的I/O口線(僅占用2條)，若用其他方式對(duì)于三位8段LED顯示需占用單片機(jī)的11條I/O口線。顯示電路采用74HC164的另一益處是當(dāng)顯示位數(shù)增加時(shí)，只需相應(yīng)增加74HC164和LED數(shù)碼管的數(shù)量，軟件中只需調(diào)整顯示位數(shù)的定義即可，單片機(jī)主控電路硬件不需作任何改動(dòng)。
按鍵輸入電路由啟動(dòng)按鈕1-2、設(shè)定按鈕1-3、PC817光電耦合器組成，啟動(dòng)按鈕1-2連接到AT89C51單片機(jī)的I/O口線P1.5，設(shè)定按鈕1-3連接到P1.6。系統(tǒng)上電初始化時(shí)默認(rèn)車速為20Km/h并顯示。按一下設(shè)定按鈕1-3，車速改變一次。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕1-2時(shí)，當(dāng)前顯示的車速信號(hào)便輸出給連接的被測(cè)儀器。輸入電路1-6采用光電耦合器的目的是為了抗電磁干擾以及防止靜電或意外漏電損壞單片機(jī)的I/O口。軟件上也采用了軟件濾波、去抖動(dòng)等抗干擾措施。
輸出驅(qū)動(dòng)電路1-9由PC817光電耦合器、IN222三極管電阻組成。AT89C51單片機(jī)的輸出信號(hào)從P0.6，P0.7，P2.0，P2.1四個(gè)接口同時(shí)輸出，分別經(jīng)過光電隔離、驅(qū)動(dòng)后輸送到輸出接口端子OUT1、OUT2、OUT3、OUT4。
看門狗電路1-5由NE555、74HC123及電阻電容組成。是為了增強(qiáng)整個(gè)裝置的抗干擾性，防止死機(jī)現(xiàn)象而設(shè)計(jì)的，其工作原理是NE555、74HC123及電阻電容組成一套定時(shí)器，AT89C51單片機(jī)的I/O接口P3.2與該定時(shí)器的清除端相連，該定時(shí)器的溢出時(shí)間為100ms，溢出翻轉(zhuǎn)信號(hào)連接到AT89C51單片機(jī)的復(fù)位端。當(dāng)AT89C51單片機(jī)軟件正常運(yùn)行時(shí)，每隔約10ms從P3.2輸出一個(gè)脈沖使該定時(shí)器清零，從頭開始計(jì)時(shí)，這樣該定時(shí)器便不會(huì)發(fā)生溢出；一旦AT89C51單片機(jī)發(fā)生程序跑飛或死機(jī)，就不能發(fā)信號(hào)給該定時(shí)器清零，超過100ms該定時(shí)器便發(fā)生溢出，溢出翻轉(zhuǎn)信號(hào)使單片機(jī)復(fù)位通過程序控制恢復(fù)正常工作。而100ms對(duì)人來說是察覺不到的，所以說采用了本看門狗電路，可以增強(qiáng)整個(gè)裝置的抗干擾性，防止死機(jī)現(xiàn)象。
在本發(fā)明的前面板示意圖2中，將模擬速度信號(hào)發(fā)生器的總的輸入電源開關(guān)2-1，數(shù)碼管2-2，設(shè)定按鈕1-2，啟動(dòng)按鈕1-3安裝前面板上，在外接電源接入以后，打開電源開關(guān)2-1，用設(shè)定按鈕1-2設(shè)定輸出的速度，可發(fā)出20、40、60、65、100、145、220(km/h)7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)速度信號(hào)，完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T19056-2003汽車行駛記錄儀》的要求，滿足汽車行駛記錄儀的速度記錄誤差測(cè)量的需求。數(shù)碼管2-2顯示出設(shè)定的速度信號(hào)數(shù)值，按下啟動(dòng)按鈕1-3，即將設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)速度信號(hào)從輸出接口1#3-1、輸出接口2#3-2進(jìn)行輸出。本發(fā)明還可根據(jù)需要增加輸出速度信號(hào)，只需對(duì)軟件稍作改動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)，硬件不必作任何改動(dòng)，可形成系列產(chǎn)品。
在本發(fā)明的后面板示意圖3中，外接電源插座3-3與外接AC220工作電源接通，提供本模擬速度信號(hào)發(fā)生器的220V交流電源。輸出接口1#3-1紅夾接到要求檢測(cè)的汽車行駛記錄儀的+12V、黃夾接到其速度傳感器信號(hào)線上，黑夾接到地線上。輸出接口2#3-2紅夾接到要求檢測(cè)的汽車行駛記錄儀的+12V、黃夾接到其速度傳感器信號(hào)線上，黑夾接到地線上。
圖4是本發(fā)明的軟件流程示意圖。
發(fā)明人找出汽車行駛速度與脈沖頻率之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，車輛特征系數(shù)為車輛行駛每公里里程時(shí)驅(qū)動(dòng)速度傳感器的轉(zhuǎn)數(shù)(r/km)，由于速度傳感器每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈發(fā)出8個(gè)脈沖，因此車輛特征系數(shù)也可以表示為車輛行駛每公里里程時(shí)驅(qū)動(dòng)速度傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)M，當(dāng)汽車行駛速度為U時(shí)，車輛行駛每公里(S＝1)里程需時(shí)間t＝S/U＝1/U，則脈沖頻率f＝M/t＝M*U/3600＝(M/3600)*U，式中車輛特征系數(shù)M為常數(shù)。
通過建立數(shù)學(xué)模型應(yīng)用匯編語言表達(dá)出數(shù)學(xué)模型的關(guān)系，編制出控制軟件。本發(fā)明的軟件由主程序、中斷服務(wù)程序、顯示子程序、設(shè)定值采樣子程序、數(shù)據(jù)處理子程序組成，經(jīng)編譯后固化在89C51內(nèi)的閃速存儲(chǔ)器中。
本發(fā)明的軟件設(shè)計(jì)分為初始處理和正常運(yùn)行兩部分。
初始處理單片機(jī)先根據(jù)內(nèi)存中設(shè)置的標(biāo)志判斷是正常開機(jī)還是程序跑飛后的自復(fù)位4-2。若是正常開機(jī)，則進(jìn)行系統(tǒng)初始化4-3設(shè)置速度為20(km/h)，設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志，系統(tǒng)自檢并顯示“08516517220”(也可設(shè)定為其他任意字符)，再顯示20(km/h)，設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志為設(shè)定狀態(tài)4-4，轉(zhuǎn)到4-5；若是程序跑飛后的自復(fù)位，則進(jìn)行自恢復(fù)處理4-10釋放中斷，釋放堆棧指針。根據(jù)內(nèi)存中的標(biāo)志顯示當(dāng)前的速度值4-11，轉(zhuǎn)到狀態(tài)標(biāo)志判斷4-5。以上為軟件的初始處理。
狀態(tài)標(biāo)志判斷4-5為整個(gè)程序正常運(yùn)行時(shí)的循環(huán)入口處。只要不關(guān)機(jī)，不受嚴(yán)重干擾造成程序跑飛，本軟件將一直處于正常運(yùn)行部分。正常運(yùn)行部分程序包含速度設(shè)定處理和速度輸出處理兩個(gè)分支，通過一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志BZ0進(jìn)行區(qū)分。在系統(tǒng)初始化時(shí)設(shè)置BZ0＝0，即在速度設(shè)定處理狀態(tài)，在此狀態(tài)中按下啟動(dòng)按鈕1-2時(shí)，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后令BZ0＝1，結(jié)束速度設(shè)定處理狀態(tài)，轉(zhuǎn)為速度輸出狀態(tài)。而在速度輸出狀態(tài)中若按下啟動(dòng)按鈕1-2時(shí)，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后令BZ0＝0，結(jié)束速度輸出處理狀態(tài)，轉(zhuǎn)為速度設(shè)定狀態(tài)。
4-5為判斷狀態(tài)標(biāo)志BZ0＝0嗎？若BZ0＝0，程序運(yùn)行速度設(shè)定處理分支4-6、4-7、4-8、4-9；若BZ0＝1，程序運(yùn)行速度輸出處理分支4-12、4-13、4-14、4-15。
速度設(shè)定處理設(shè)計(jì)了設(shè)定值采樣子程序進(jìn)行速度設(shè)定值的采樣及顯示4-6當(dāng)按下設(shè)定按鈕1-3時(shí)，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后將當(dāng)前速度值存儲(chǔ)單元指針加1，取出當(dāng)前速度值調(diào)顯示子程序進(jìn)行速度值顯示，數(shù)據(jù)處理子程序根據(jù)當(dāng)前速度值存儲(chǔ)單元指針取出當(dāng)前速度值，將速度值通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算處理轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脈沖頻率值并存入單片機(jī)的內(nèi)存中4-7。程序設(shè)計(jì)為循環(huán)掃描方式，循環(huán)周期約為300us(即0.3ms)，能保證及時(shí)響應(yīng)每一次按鈕的操作(人按動(dòng)按鈕所需時(shí)間大于100ms)。速度值存儲(chǔ)區(qū)共設(shè)計(jì)了256個(gè)字節(jié)，最大可存放128個(gè)速度值。在此期間若按下啟動(dòng)按鈕1-2時(shí)，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后令BZ0＝1，結(jié)束速度設(shè)定處理狀態(tài)，轉(zhuǎn)到速度輸出處理狀態(tài)。
速度輸出處理取出當(dāng)前速度值相應(yīng)的脈沖頻率值，定時(shí)器初始化，啟動(dòng)定時(shí)中斷，通過定時(shí)中斷服務(wù)程序從四個(gè)輸出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同時(shí)輸出與當(dāng)前速度值相應(yīng)的脈沖信號(hào)4-12，調(diào)速度顯示子程序刷新速度顯示4-13，程序設(shè)計(jì)為循環(huán)掃描加定時(shí)中斷方式，循環(huán)周期約為100us(即0.1ms)，既能保證連續(xù)輸出與當(dāng)前車速相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定且足夠精確的脈沖信號(hào)，又能保證及時(shí)響應(yīng)每一次按鈕的操作(人按動(dòng)按鈕所需時(shí)間大于100ms)。在此期間若按下啟動(dòng)按鈕1-2時(shí)，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后令BZ0＝0，結(jié)束速度輸出處理狀態(tài)，轉(zhuǎn)到速度設(shè)定處理狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式設(shè)定車輛特征系數(shù)M＝5256，則f＝(M/3600)*U＝1.46U。單片機(jī)的晶振選用12MHz。在GB/T 19056中要求的各速度點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)頻率f(由f＝1.46U計(jì)算得出)、計(jì)量部門測(cè)試本樣機(jī)的實(shí)際頻率f′及精度￡見下表1
表1速度、標(biāo)準(zhǔn)頻率f、本樣機(jī)的實(shí)際頻率f′及精度￡列表

注精度計(jì)算公式￡＝|(f′-f)÷f|*100％根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 19056-2003汽車行駛記錄儀》的規(guī)定模擬速度信號(hào)的精度應(yīng)優(yōu)于或等于0.5％，從表1可見實(shí)施例的最大精度值為0.26％，故本實(shí)施例的信號(hào)精度優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。
實(shí)施例輸出接口為兩組輸出接口1#3-1、輸出接口2#3-2，每組輸出內(nèi)容+12V電源(紅夾)，地線(黑夾)及速度信號(hào)(黃夾)。每組最大負(fù)載能力45W。
實(shí)施例1，20(km/h)具體測(cè)量過程包括精度連接被測(cè)儀器于本發(fā)明裝置的輸出接口1#3-1和(或)輸出接口2#3-2，紅夾接+12V、黃夾接速度傳感器信號(hào)線，黑夾接到地線。打開電源開關(guān)2-1，此時(shí)單片機(jī)上電復(fù)位從主程序入口開始運(yùn)行4-1，系統(tǒng)初始化4-3，數(shù)碼管2-2顯示20(km/h)4-4，進(jìn)入速度設(shè)定處理程序分支數(shù)據(jù)處理子程序根據(jù)當(dāng)前速度值存儲(chǔ)單元指針取出當(dāng)前速度值20(km/h)，將速度值通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算處理轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脈沖頻率值并存入單片機(jī)的內(nèi)存中4-7。按下啟動(dòng)按鈕1-2時(shí)，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后令BZ0＝1，結(jié)束速度設(shè)定處理狀態(tài)，轉(zhuǎn)到速度輸出處理狀態(tài)，通過定時(shí)中斷服務(wù)程序從四個(gè)輸出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同時(shí)輸出與當(dāng)前速度值相應(yīng)的脈沖信號(hào)4-12，向被測(cè)儀器進(jìn)行相應(yīng)的速度信號(hào)輸出，精度為￡＝|(f′-f)÷f|*100％＝0.14％。
若正處于其他速度輸出時(shí)，先按一下啟動(dòng)按鈕1-2結(jié)束輸出狀態(tài)4-15，進(jìn)入速度設(shè)定處理程序分支。再按下設(shè)定按鈕1-3進(jìn)行速度設(shè)定(4-6)，直到數(shù)碼管2-2顯示速度是20(km/h)，按下啟動(dòng)按鈕1-2 4-9，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后令BZ0＝1，結(jié)束速度設(shè)定處理狀態(tài)4-15，轉(zhuǎn)到速度輸出處理狀態(tài)，通過定時(shí)中斷服務(wù)程序從四個(gè)輸出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同時(shí)輸出與當(dāng)前速度值相應(yīng)的脈沖信號(hào)4-12，向被測(cè)儀器進(jìn)行相應(yīng)的速度信號(hào)輸出，精度為￡＝|(f′-f)÷f|*100％＝0.14％。
實(shí)施例2，40(km/h)具體測(cè)定過程包括精度連接被測(cè)儀器于本發(fā)明裝置的輸出接口1#3-1和(或)輸出接口2#3-2，紅夾接+12V、黃夾接速度傳感器信號(hào)線，黑夾接到地線。打開電源開關(guān)2-1，此時(shí)單片機(jī)上電復(fù)位從主程序入口開始運(yùn)行4-1，系統(tǒng)初始化4-3，數(shù)碼管2-2顯示20(km/h)4-4，進(jìn)入速度設(shè)定處理程序分支調(diào)設(shè)定值采樣子程序進(jìn)行速度設(shè)定值的采樣及顯示4-6當(dāng)按下設(shè)定按鈕1-3時(shí)，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后將當(dāng)前速度值存儲(chǔ)單元指針加1，取出當(dāng)前速度值40(km/h)調(diào)顯示子程序進(jìn)行速度值顯示，數(shù)據(jù)處理子程序根據(jù)當(dāng)前速度值存儲(chǔ)單元指針取出當(dāng)前速度值40(km/h)，將速度值通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算處理轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脈沖頻率值并存入單片機(jī)的內(nèi)存中4-7。按下啟動(dòng)按鈕1-2時(shí)，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后令BZ0＝1，結(jié)束速度設(shè)定處理狀態(tài)，轉(zhuǎn)到速度輸出處理狀態(tài)，通過定時(shí)中斷服務(wù)程序從四個(gè)輸出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同時(shí)輸出與當(dāng)前速度值相應(yīng)的脈沖信號(hào)4-12，向被測(cè)儀器進(jìn)行相應(yīng)的速度信號(hào)輸出，精度為￡＝|(f′-f)÷f|*100％＝0.16％。
若正處于其他速度輸出時(shí)，先按一下啟動(dòng)按鈕1-2結(jié)束輸出狀態(tài)4-15進(jìn)入速度設(shè)定處理程序分支。再按下設(shè)定按鈕1-3進(jìn)行速度設(shè)定4-6，直到數(shù)碼管2-2顯示速度是40(km/h)，按下啟動(dòng)按鈕1-2 4-9，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后令BZ0＝1，結(jié)束速度設(shè)定處理狀態(tài)4-15，轉(zhuǎn)到速度輸出處理狀態(tài)，通過定時(shí)中斷服務(wù)程序從四個(gè)輸出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同時(shí)輸出與當(dāng)前速度值相應(yīng)的脈沖信號(hào)4-12，向被測(cè)儀器進(jìn)行相應(yīng)的速度信號(hào)輸出，精度為￡＝|(f′-f)÷f|*100％＝0.16％。
實(shí)施例3 100(km/h)具體測(cè)定過程包括精度連接被測(cè)儀器于本發(fā)明裝置的輸出接口1#3-1和(或)輸出接口2#3-2，紅夾接+12V、黃夾接速度傳感器信號(hào)線，黑夾接到地線。打開電源開關(guān)2-1，此時(shí)單片機(jī)上電復(fù)位從主程序入口開始運(yùn)行4-1，系統(tǒng)初始化4-3，數(shù)碼管2-2顯示20(km/h)4-4，進(jìn)入速度設(shè)定處理程序分支調(diào)設(shè)定值采樣子程序進(jìn)行速度設(shè)定值的采樣及顯示4-6當(dāng)按下設(shè)定按鈕1-3時(shí)，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后將當(dāng)前速度值存儲(chǔ)單元指針加1，取出當(dāng)前速度值調(diào)顯示子程序進(jìn)行速度值顯示，數(shù)據(jù)處理子程序根據(jù)當(dāng)前速度值存儲(chǔ)單元指針取出當(dāng)前速度值，將速度值通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算處理轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脈沖頻率值并存入單片機(jī)的內(nèi)存中4-7。多次按下設(shè)定按鈕1-3直到數(shù)碼管2-2顯示速度是100(km/h)時(shí)按下啟動(dòng)按鈕1-2時(shí)，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后令BZ0＝1，結(jié)束速度設(shè)定處理狀態(tài)，轉(zhuǎn)到速度輸出處理狀態(tài)，通過定時(shí)中斷服務(wù)程序從四個(gè)輸出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同時(shí)輸出與當(dāng)前速度值相應(yīng)的脈沖信號(hào)4-12，向被測(cè)儀器進(jìn)行相應(yīng)的速度信號(hào)輸出，精度為￡＝|(f′-f)÷f|*100％＝0.15％。
若正處于其他速度輸出時(shí)，先按一下啟動(dòng)按鈕1-2結(jié)束輸出狀態(tài)4-15，進(jìn)入速度設(shè)定處理程序分支。再按下設(shè)定按鈕1-3進(jìn)行速度設(shè)定4-6，直到數(shù)碼管2-2顯示速度是100(km/h)，按下啟動(dòng)按鈕1-2 4-9，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后令BZ0＝1，結(jié)束速度設(shè)定處理狀態(tài)4-15，轉(zhuǎn)到速度輸出處理狀態(tài)，通過定時(shí)中斷服務(wù)程序從四個(gè)輸出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同時(shí)輸出與當(dāng)前速度值相應(yīng)的脈沖信號(hào)4-12，向被測(cè)儀器進(jìn)行相應(yīng)的速度信號(hào)輸出，精度￡＝|(f′-f)÷f|*100％＝0.15％實(shí)施例4 145(km/h)具體測(cè)定過程包括精度連接被測(cè)儀器于本發(fā)明裝置的輸出接口1#3-1和(或)輸出接口2#3-2，紅夾接+12V、黃夾接速度傳感器信號(hào)線，黑夾接到地線。打開電源開關(guān)2-1，此時(shí)單片機(jī)上電復(fù)位從主程序入口開始運(yùn)行4-1，系統(tǒng)初始化4-3，數(shù)碼管2-2顯示20(km/h)4-4，進(jìn)入速度設(shè)定處理程序分支調(diào)設(shè)定值采樣子程序進(jìn)行速度設(shè)定值的采樣及顯示4-6當(dāng)按下設(shè)定按鈕1-3時(shí)，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后將當(dāng)前速度值存儲(chǔ)單元指針加1，取出當(dāng)前速度值調(diào)顯示子程序進(jìn)行速度值顯示，數(shù)據(jù)處理子程序根據(jù)當(dāng)前速度值存儲(chǔ)單元指針取出當(dāng)前速度值，將速度值通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算處理轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脈沖頻率值并存入單片機(jī)的內(nèi)存中4-7。多次按下設(shè)定按鈕1-3直到數(shù)碼管9-2顯示速度是145(km/h)時(shí)按下啟動(dòng)按鈕1-2時(shí)，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后令BZ0＝1，結(jié)束速度設(shè)定處理狀態(tài)，轉(zhuǎn)到速度輸出處理狀態(tài)，通過定時(shí)中斷服務(wù)程序從四個(gè)輸出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同時(shí)輸出與當(dāng)前速度值相應(yīng)的脈沖信號(hào)4-12，向被測(cè)儀器進(jìn)行相應(yīng)的速度信號(hào)輸出，精度￡＝|(f′-f)÷f|*100％＝0.26％。
若正處于其他速度輸出時(shí)，先按一下啟動(dòng)按鈕1-2結(jié)束輸出狀態(tài)4-15，進(jìn)入速度設(shè)定處理程序分支。再按下設(shè)定按鈕1-3進(jìn)行速度設(shè)定4-6，直到數(shù)碼管2-2顯示速度是145(km/h)，按下啟動(dòng)按鈕1-24-9，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后令BZ0＝1，結(jié)束速度設(shè)定處理狀態(tài)4-15，轉(zhuǎn)到速度輸出處理狀態(tài)，通過定時(shí)中斷服務(wù)程序從四個(gè)輸出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同時(shí)輸出與當(dāng)前速度值相應(yīng)的脈沖信號(hào)4-12，向被測(cè)儀器進(jìn)行相應(yīng)的速度信號(hào)輸出，精度￡＝|(f′-f)÷f|*100％＝0.26％實(shí)施例5 220(km/h)具體測(cè)定過程包括精度連接被測(cè)儀器于本發(fā)明裝置的輸出接口1#3-1和(或)輸出接口2#3-2，紅夾接+12V、黃夾接速度傳感器信號(hào)線，黑夾接到地線。打開電源開關(guān)2-1，此時(shí)單片機(jī)上電復(fù)位從主程序入口開始運(yùn)行4-1，系統(tǒng)初始化4-3，數(shù)碼管2-2顯示20(km/h)4-4，進(jìn)入速度設(shè)定處理程序分支調(diào)設(shè)定值采樣子程序進(jìn)行速度設(shè)定值的采樣及顯示4-6當(dāng)按下設(shè)定按鈕1-3時(shí)，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后將當(dāng)前速度值存儲(chǔ)單元指針加1，取出當(dāng)前速度值并調(diào)顯示子程序進(jìn)行速度值顯示，數(shù)據(jù)處理子程序根據(jù)當(dāng)前速度值存儲(chǔ)單元指針取出當(dāng)前速度值，將速度值通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算處理轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脈沖頻率值并存入單片機(jī)的內(nèi)存中4-7。多次按下設(shè)定按鈕1-3直到數(shù)碼管2-2顯示速度是220(km/h)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕1-2時(shí)，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后令BZ0＝1，結(jié)束速度設(shè)定處理狀態(tài)，轉(zhuǎn)到速度輸出處理狀態(tài)，通過定時(shí)中斷服務(wù)程序從四個(gè)輸出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同時(shí)輸出與當(dāng)前速度值相應(yīng)的脈沖信號(hào)4-12，向被測(cè)儀器進(jìn)行相應(yīng)的速度信號(hào)輸出，精度￡＝|(f′-f)÷f|*100％＝0.09％。
若正處于其他速度輸出時(shí)，先按一下啟動(dòng)按鈕1-2結(jié)束輸出狀態(tài)4-15，進(jìn)入速度設(shè)定處理程序分支。再按下設(shè)定按鈕1-3進(jìn)行速度設(shè)定(4-6)，直到數(shù)碼管2-2顯示速度是220(km/h)，按下啟動(dòng)按鈕1-2 4-9，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)經(jīng)過濾波處理確認(rèn)后令BZ0＝1，結(jié)束速度設(shè)定處理狀態(tài)4-15，轉(zhuǎn)到速度輸出處理狀態(tài)，通過定時(shí)中斷服務(wù)程序從四個(gè)輸出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同時(shí)輸出與當(dāng)前速度值相應(yīng)的脈沖信號(hào)4-12，向被測(cè)儀器進(jìn)行相應(yīng)的速度信號(hào)輸出，精度￡＝|(f′-f)÷f|*100％＝0.09％本發(fā)明模擬速度信號(hào)發(fā)生器可同時(shí)連接8臺(tái)被測(cè)對(duì)象長(zhǎng)時(shí)間工作(連續(xù)20天以上)，可通過設(shè)定按鈕1-3選擇輸出的速度，按一下設(shè)定按鈕1-3切換一個(gè)速度，設(shè)定所需速度后，按下啟動(dòng)按鈕1-2即向被測(cè)儀器進(jìn)行相應(yīng)的速度信號(hào)輸出。操作非常簡(jiǎn)便。
權(quán)利要求
1.一種模擬速度信號(hào)發(fā)生器，其特征在于以單片機(jī)為控制核心，加上顯示驅(qū)動(dòng)電路、按鍵輸入電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路、看門狗電路及軟件組成模擬速度信號(hào)發(fā)生器，它可以實(shí)現(xiàn)高精度的速度信號(hào)輸出，操作時(shí)只需按下“設(shè)定”按鈕選擇車速后，再按下“啟動(dòng)”按鈕，便自動(dòng)控制裝置輸出與當(dāng)前車速相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定且足夠精確的脈沖信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種的模擬速度信號(hào)發(fā)生器，其特征在于控制器采用8位單片機(jī)(1-1)，樣機(jī)選用ATMEL的AT89C51單片機(jī)，AT89C51是一種低功耗高性能的8位CMOS微處理器，其指令集和管腳與MCS-51系列單片機(jī)相兼容，片內(nèi)帶有4K字節(jié)的可重復(fù)編程閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)的RAM，32條I/O線，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)五源兩級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)雙工的串行口，具有片上振蕩器與時(shí)鐘電路，AT89C51單片機(jī)是本樣機(jī)的控制核心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種的模擬速度信號(hào)發(fā)生器，其特征在于其顯示驅(qū)動(dòng)電路(1-7)由74HC164(8位串行輸入/并行輸出移位寄存器)、LED數(shù)碼管組成，通過二條信號(hào)線(數(shù)據(jù)、時(shí)鐘)連接到AT89C51單片機(jī)的I/O接口線P3.6、P3.7，在單片機(jī)程序的控制下接收、驅(qū)動(dòng)、顯示當(dāng)前的車速值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種的模擬速度信號(hào)發(fā)生器，其特征在于其按鍵輸入電路由設(shè)定按鈕(1-2)、啟動(dòng)按鈕(1-3)、PC817光電耦合器組成，啟動(dòng)按鈕(1-3)連接到AT89C51單片機(jī)的I/O接口線P1.5，設(shè)定按鈕(1-2)連接到AT89C51單片機(jī)的I/O接口線P1.6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種的模擬速度信號(hào)發(fā)生器，其特征在于其輸出驅(qū)動(dòng)電路(1-9)由PC817光電耦合器、IN222三極管、電阻組成，AT89C51單片機(jī)的輸出信號(hào)從P0.6，P0.7，P2.0，P2.1四個(gè)口同時(shí)輸出，分別經(jīng)過光電隔離(1-8)、輸出驅(qū)動(dòng)(1-9)后輸送到輸出接口端子OUT1、OUT2、OUT3、OUT4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種的模擬速度信號(hào)發(fā)生器，其特征在于其看門狗電路由NE555、74HC123及電阻電容組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種的模擬速度信號(hào)發(fā)生器，其特征在于其軟件包含主程序、中斷服務(wù)程序、顯示子程序、設(shè)定值采樣子程序、數(shù)據(jù)處理子程序，軟件由匯編語言編制，經(jīng)編譯后固化在89C51內(nèi)的閃速存儲(chǔ)器中。
全文摘要
本發(fā)明公開一種模擬速度信號(hào)發(fā)生器，以單片機(jī)為控制核心，加上顯示驅(qū)動(dòng)電路、按鍵輸入電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路、看門狗電路及軟件組成模擬速度信號(hào)發(fā)生器。通過設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件可以進(jìn)行精確計(jì)算，實(shí)現(xiàn)高精度的速度信號(hào)輸出，它可以作為模擬汽車行駛過程中發(fā)出行駛速度信號(hào)作為汽車行駛記錄儀的標(biāo)準(zhǔn)速度輸入源，用于檢測(cè)汽車行駛記錄儀的速度記錄誤差，用于汽車行駛記錄儀、汽車速度表、里程表、出租車計(jì)價(jià)器等產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)過程中的速度測(cè)量性能的調(diào)試與檢驗(yàn)，由于本裝置的組成簡(jiǎn)單，集成度高，因而生產(chǎn)成本低，裝置長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性、可靠性較高，可重復(fù)操作性好，信號(hào)精度優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，可以作為系列產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)，有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)G07C5/00GK1862233SQ20061005100
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月12日
發(fā)明者章俊華, 朱理 申請(qǐng)人:貴州省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)所