1、概述

汽車天窗是為滿足消費(fèi)者乘車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，在汽車天窗裝車前要首先對(duì)其進(jìn)行耐久性和安全性測試，以確保其裝車后符合技術(shù)和用戶的要求。而現(xiàn)有汽車天窗存在行程不到位，天窗打不開；行程不到位，天窗關(guān)不嚴(yán)，對(duì)汽車防盜防雨構(gòu)成威脅；控制開關(guān)失靈，出現(xiàn)夾人現(xiàn)象等隱患和問題。

目前，國內(nèi)天窗測試大都采用單機(jī)式的下位機(jī)系統(tǒng)。該類系統(tǒng)雖能進(jìn)行常規(guī)測試，但不能記錄或反饋測試信息。我們?cè)O(shè)計(jì)的汽車天窗測試系統(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。通過上位機(jī)顯示耐久測試次數(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)了測試運(yùn)行、信息傳遞和信息反饋。

2、 電動(dòng)天窗耐久性測試系統(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。主要由檢測電路和控制電路兩部分組成，其系統(tǒng)原理圖如圖1所示：

到位檢測電路：在系統(tǒng)中，為了保證天窗測試臺(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)天窗未開到位或未關(guān)到位，無信號(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)過比較后接入到單片機(jī)中。

報(bào)警控制電路：通過8255出來的信號(hào)經(jīng)過7405控制光耦，若檢測到系統(tǒng)堵轉(zhuǎn)，則聲音報(bào)警。

過流保護(hù)控制電路：當(dāng)系統(tǒng)堵轉(zhuǎn)時(shí)，繼電器打開，電機(jī)立即停止工作。

電機(jī)控制電路：開到位信號(hào)（關(guān)到位信號(hào)）經(jīng)8255出來后，經(jīng)過7405控制光耦的導(dǎo)通，然后通過晶體管控制繼電器，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)軟件由匯編語言編寫，主要由主程序、延時(shí)子程序、中斷子程序、跳過電機(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：

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，軟件編寫利用VB6.0語言環(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題。而且MSComm控件屏蔽了通信過程中的底層操作，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)即可順序編寫上位機(jī)軟件，所以此處采用MSComm控件編程來實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通訊。該控件的各項(xiàng)參數(shù)簡介如下：

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，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?。?/p>

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)也可以用來清除輸出緩沖區(qū)；

串口通訊程序設(shè)計(jì)首先初始化工作，設(shè)定通訊波特率和傳送字符的格式，包括字符的位數(shù)、停止位的位數(shù)、奇偶效驗(yàn)方法等。本系統(tǒng)中通訊的波特率是1200b/s，傳送字符的格式是1位開始位，8位數(shù)據(jù)位和1位停止位等。通常的情況是字符的格式一旦被確定下來，那么在以后的通訊中就不會(huì)改變。

3、 結(jié)束語

我們研制開發(fā)的基于串口通訊的汽車天窗測試系統(tǒng)，通過上、下位機(jī)的聯(lián)合使用來實(shí)現(xiàn)測試運(yùn)行、信息傳遞和信息反饋，改善了單機(jī)式的下位機(jī)系統(tǒng)能進(jìn)行常規(guī)測試，但不能記錄或反饋測試信息的性能，同時(shí)具備了故障辨別等更多功能。考慮到汽車天窗可能還存在其他潛在的問題，該測試系統(tǒng)留有對(duì)外接口，以拓展、完善更多的測試功能。

在我國積極倡導(dǎo)自主汽車產(chǎn)業(yè)的今天，設(shè)計(jì)該汽車天窗的耐久性測試系統(tǒng)，為保證天窗在使用過程中具有較高的可靠性提供了有效的平臺(tái)，它可以極大的提高汽車產(chǎn)業(yè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。

4、 本文作者創(chuàng)新點(diǎn)

該系統(tǒng)通過上、下位機(jī)的聯(lián)合使用來實(shí)現(xiàn)測試運(yùn)行、信息傳遞和信息反饋。其中下位機(jī)控制天窗的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以控制天窗的往返、開啟、停止等，同時(shí)記錄天窗的往返次數(shù)；還可以自動(dòng)辨別各種故障，記錄天窗電機(jī)故障時(shí)間，并隨時(shí)可以終止測試過程。另外，還提供電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流，以適應(yīng)各種天窗電機(jī)的要求。上位機(jī)提供用戶友好界面，顯示耐久測試次數(shù)、顯示故障，具有記錄天窗的即行位置、測試進(jìn)程、打印測試結(jié)果并記錄故障發(fā)生時(shí)間及地點(diǎn)的功能，其核心是上位機(jī)和下位機(jī)的通訊可靠性。在設(shè)計(jì)中對(duì)天窗電機(jī)的特性要求是工作一個(gè)循環(huán)，須停頓30秒，而且此天窗電機(jī)具有中途停功能。由于要對(duì)天窗進(jìn)行耐久性測試，因此我們擯棄常用的機(jī)械開關(guān)，采用耐久的光電開關(guān)傳感器，增加了系統(tǒng)工作可靠性和反映速度，保證了測試數(shù)據(jù)的即時(shí)和準(zhǔn)確。

鑒于對(duì)不同的車型、不同的天窗設(shè)計(jì)功能，該系統(tǒng)的應(yīng)用略有差異，功能需不斷完善，由此創(chuàng)造的具體的經(jīng)濟(jì)效益還有待進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)和研究。

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