一種電動(dòng)天窗耐久性測(cè)試系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā)

1 概述

　　汽車(chē)天窗是為滿足消費(fèi)者乘車(chē)健康和舒適度的要求而設(shè)計(jì)的，因此人們對(duì)天窗性能的要求不僅僅停留在美觀、豪華上，還必須滿足安全、可靠、運(yùn)行自如等全方位的要求。所以，在汽車(chē)天窗裝車(chē)前要首先對(duì)其進(jìn)行耐久性和安全性測(cè)試，以確保其裝車(chē)后符合技術(shù)和用戶的要求。而現(xiàn)有汽車(chē)天窗存在行程不到位，天窗打不開(kāi)；行程不到位，天窗關(guān)不嚴(yán)，對(duì)汽車(chē)防盜防雨構(gòu)成威脅；控制開(kāi)關(guān)失靈，出現(xiàn)夾人現(xiàn)象等隱患和問(wèn)題。

　　目前，國(guó)內(nèi)天窗測(cè)試大都采用單機(jī)式的下位機(jī)系統(tǒng)。該類系統(tǒng)雖能進(jìn)行常規(guī)測(cè)試，但不能記錄或反饋測(cè)試信息。我們?cè)O(shè)計(jì)的汽車(chē)天窗測(cè)試系統(tǒng)分上、下位機(jī)，下位機(jī)具有控制天窗的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不但可以控制天窗的往返等動(dòng)作，完成測(cè)試項(xiàng)目，而且還具備自動(dòng)辨別故障功能，能自動(dòng)記錄天窗電機(jī)故障時(shí)間。通過(guò)上位機(jī)顯示耐久測(cè)試次數(shù)、顯示故障。依靠上位機(jī)和下位機(jī)的可靠通訊，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試運(yùn)行、信息傳遞和信息反饋。

2 電動(dòng)天窗耐久性測(cè)試系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1 硬件技術(shù)特性

　　本硬件系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)天窗的開(kāi)到位，關(guān)到位，中途停和電機(jī)必要休息的判斷。主要由檢測(cè)電路和控制電路兩部分組成，其系統(tǒng)原理圖如圖1所示：

圖1 電路原理圖
　　到位檢測(cè)電路：在系統(tǒng)中，為了保證天窗測(cè)試臺(tái)的自身耐久性，設(shè)計(jì)中采用非接觸式傳感器（紅外線光電式傳感器）代替易損的接觸式傳感器，而且可以靈活的調(diào)節(jié)天窗的開(kāi)到位或關(guān)到位的位置，方便用戶的需求，天窗到位的電路工作原理為：電路由3D紅外線發(fā)射管和3E接收管以及運(yùn)放LM324構(gòu)成，當(dāng)天窗未開(kāi)到位或未關(guān)到位，無(wú)信號(hào)發(fā)出，只有天窗到位，才發(fā)信號(hào)給單片機(jī)。

　　中途停檢測(cè)電路：系統(tǒng)中，由于控制對(duì)象（天窗電機(jī)）的負(fù)載特性，不允許天窗電機(jī)持續(xù)不停的工作，防止電機(jī)過(guò)熱而影響正常工作。在獲取中途停信號(hào)的子系統(tǒng)中，用取樣電阻采樣、保持。為了保證信號(hào)的不失真，可采用兩級(jí)放大電路，經(jīng)過(guò)V/F和F/V轉(zhuǎn)換(因?yàn)槿⌒盘?hào)的地與電源地不能共地)，然后再經(jīng)一級(jí)放大，經(jīng)過(guò)比較后接入到單片機(jī)中。

　　報(bào)警控制電路：通過(guò)8255出來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)7405控制光耦，若檢測(cè)到系統(tǒng)堵轉(zhuǎn)，則聲音報(bào)警。
　　過(guò)流保護(hù)控制電路：當(dāng)系統(tǒng)堵轉(zhuǎn)時(shí)，繼電器打開(kāi)，電機(jī)立即停止工作。
　　電機(jī)控制電路：開(kāi)到位信號(hào)（關(guān)到位信號(hào)）經(jīng)8255出來(lái)后,經(jīng)過(guò)7405控制光耦的導(dǎo)通，然后通過(guò)晶體管控制繼電器，使電機(jī)停30秒。

　　2.2 軟件技術(shù)特性

　　單片機(jī)部分：下位機(jī)部分由單片機(jī)及擴(kuò)展接口電路構(gòu)成，主要有8031，地址鎖存器74LS373，用作片外程序存儲(chǔ)器的EPROM2764以及用于擴(kuò)展I/O口的8255，然后通過(guò)RS-232接口與上位機(jī)通信。由于單片機(jī)輸入、輸出電平是TTL電平,而PC機(jī)配置的是RS-232標(biāo)準(zhǔn)串行接口，二者的電氣規(guī)范不一致，因此要完成單片機(jī)與PC機(jī)的數(shù)據(jù)通訊，必須對(duì)單片機(jī)輸出的TTL電平進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。本電路中使用的是一種標(biāo)準(zhǔn)的RS-232芯片MAX232。下位機(jī)軟件由匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，主要由主程序、延時(shí)子程序、中斷子程序、跳過(guò)電機(jī)啟動(dòng)子程序、握手聯(lián)絡(luò)子程序和賦堵轉(zhuǎn)電流子程序組成。其功能如下：

圖2 單片機(jī)程序流程圖
　　主程序：完成系統(tǒng)的初始化，分配調(diào)用各子程序以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能；
　　延時(shí)子程序：為了滿足天窗電機(jī)的特性要求，控制電機(jī)不連續(xù)工作；
　　中斷子程序：當(dāng)堵轉(zhuǎn)電流大于設(shè)定電流時(shí)，電機(jī)停止工作；
　　跳過(guò)電機(jī)啟動(dòng)子程序：當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流很大，有可能超過(guò)堵轉(zhuǎn)電流，此程序可使電機(jī)正常工作；
　　握手聯(lián)絡(luò)子程序：上、下位機(jī)在通訊時(shí), 握手聯(lián)絡(luò)子程序起到保證通訊可靠，減少誤動(dòng)作的作用；
　　堵轉(zhuǎn)電流子程序：設(shè)定堵轉(zhuǎn)電流值，以控制電機(jī)工作； 其部分代碼如下，程序流程圖如圖2所示：
　　ORG 0000H
　　LJMP MAIN
　　ORG 000BH
　　LJMP TOT0
　　ORG 0030H
　　MAIN: MOV R6,#0FFH ; 延時(shí)子程序，等待8255完全復(fù)位
　　MAIN1: DJNZ R6,MAIN1
　　MOV P1,#0FFH
　　MOV SP,#40H
　　MOV DPTR,#7FF3H ; 對(duì)8255寫(xiě)控制字，PA，PB.PC輸出，0010 0100 0000 0011
　　MOV A,#80H
　　MOVX @DPTR,A
　　 MOV DPTR,#7FF0H ; PA輸出全01111111
　　MOV A,#00H
　　 MOVX @DPTR,A
　　 MOV DPTR,#0BFFFH
　　MOV A,#0FFH
　　 MOVX @DPTR,A
　　 MOV TMOD,#22H ; T1為波特發(fā)生器，方式2，定時(shí).T0方式2，定時(shí)
　　 MOV TL1,#0F3H ; 波特為1200B/S

　　上位機(jī)部分：由PC機(jī)構(gòu)成，具有人機(jī)接口界面，如圖3所示。由于VISUAL BASIC語(yǔ)言有非常友好的界面，很好發(fā)揮了其可視化特點(diǎn)，深受廣大編程人員的青睞。所以，軟件編寫(xiě)利用VB6.0語(yǔ)言環(huán)境，界面操作方便直接。在本系統(tǒng)中要使用上下位機(jī)通訊，則要用到串口技術(shù)。串口通訊一般采用RS232或者RS485等規(guī)范，并有專用芯片實(shí)現(xiàn)相關(guān)硬件通訊電路。在Windows環(huán)境下我們可以調(diào)用API函數(shù)或直接使用Ac-tiveX串口通訊控件，利用API函數(shù)編寫(xiě)串口通訊程序比較復(fù)雜，而VB6.0的MSComm通訊控件為標(biāo)準(zhǔn)的通訊命令集，提供了一個(gè)接口，它允許程序員建立一個(gè)基于串行口的連接，可進(jìn)行命令的確認(rèn)、數(shù)據(jù)交換以及對(duì)串行接口處可能出現(xiàn)的各種事件或錯(cuò)誤進(jìn)行監(jiān)視，并可做出反應(yīng)。另外VB6.0通過(guò)屬性方法，提供了串行通訊口參數(shù)的設(shè)置，可以較容易地解決串口通訊問(wèn)題。而且MSComm控件屏蔽了通信過(guò)程中的底層操作，使串口編程非常方便。因此在進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，利用MSComm控件能起到縮短設(shè)計(jì)周期、增加系統(tǒng)可靠性的作用。同時(shí)，只要了解自己需要的參數(shù)即可順序編寫(xiě)上位機(jī)軟件，所以此處采用MSComm控件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通訊。該控件的各項(xiàng)參數(shù)簡(jiǎn)介如下：
　　CommPort:設(shè)置并返回通訊端口號(hào)；
　　PortOpen:設(shè)置并返回通訊端口狀態(tài)(true表示打開(kāi)，false表示關(guān)閉)；
　　InPut:從接收緩沖區(qū)返回并刪除數(shù)據(jù)；
　　Output:往發(fā)送緩沖區(qū)中寫(xiě)數(shù)據(jù)；
　　InBufferSize:設(shè)置并返回接收緩沖區(qū)的大小；
　　OutBufferSize:設(shè)置并返回發(fā)送緩沖區(qū)的大?。?BR>　　InputLen:設(shè)置并返回Input屬性一次從接受緩沖區(qū)中讀取的字節(jié)數(shù)；
　　Settings:設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位參數(shù)；
　　InputMode:設(shè)置并返回被Input屬性讀取的數(shù)據(jù)類型；
　　InBufferCount:返回接收緩沖區(qū)中等待的字節(jié)數(shù)，設(shè)置為0時(shí)也可以用它來(lái)清除接收緩沖區(qū)；
　　OutBufferCount:返回在發(fā)送緩沖區(qū)中等待的字節(jié)數(shù)。設(shè)置為0時(shí)也可以用來(lái)清除輸出緩沖區(qū)；

圖3 測(cè)試系統(tǒng)界面圖