专利名称：一种车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆轮速信号的装置和方法，特别涉及车辆防抱死制动系统轮速信号实时参数的仿真装置和方法。
背景技术：
车辆的防抱死制动系统在研制的过程中要靠驾驶员在不同附着系数的路面上进行大量的实车道路制动试验，模拟各种情况下进行制动，以确定制动系统的控制方式及控制参数。这种实车道路试验通常都比较危险，尤其是在研制过程中的防抱死制动系统并不完善，多数的车辆制动试验都不可避免的会造成在试验过程出现各种危险状况，如侧滑，翻车等，造成人员伤亡及财产损失。国内目前还没有让车辆的防抱死制动系统的制动试验，在静止状态下完成的相应的装置。
发明内容
为了解决目前在进行车辆的防抱死制动系统的实车道路制动试验中，存在容易发生制动失灵，造成人员和财产损失的缺陷，本发明提供一种能模拟出在仿真路面上，车辆车轮的实时运动状态，并能模拟出各种路面状态下的车辆防抱死制动系统需要的车辆的轮速信号，供制动试验使用，让车辆在静止状态下实现动态的制动试验的装置和方法。
本发明目的是这样实现的一种车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置，其特征在于它包括中央处理器、压力传感器、并行EEPROM数据存储器存储器、程序存储器、数据锁存器、反相器、串行接口电路、晶振电路、复位电路、电源�？椤⒒嫉缭�、输出电路；中央处理器分别和压力传感器、并行EEPROM数据存储器存储器、程序存储器、数据锁存器、反相器、串行接口电路、晶振电路、复位电路、电源模块、基准电源、输出电路连接。
上述中央处理器的P4.7端口和程序存储器的CE非端连接；中央处理器和并行EEPROM数据存储器之间接有一反相器，中央处理器的P4.7端口和反相器的一端连接，反相器的另一端和并行EEPROM数据存储器的CE非端连接；中央处理器的P4.0～P4.6端口分别和并行EEPROM数据存储器、程序存储器的A8～A14端口连接；中央处理器的P3.0～P3.7端口和数据锁存器的1D～8D端口连接；中央处理器的P3.0～P3.7端口还和并行EEPROM数据存储器、程序存储器的D0～D7端口连接；数据锁存器的1Q～8Q端口分别和并行EEPROM数据存储器、程序存储器的A0～A7端口连接。
上述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其操作程序的主流程包括初始化子程序、HSO中断处理子程序、递归计算子程序、串行接收中断处理子程序。
上述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其主程序的流程步骤是开始后，中央处理器首先进行置堆栈指针，并发出禁止中断指令；调用初始化子程序；启动HSO的0通道，设置第一个置位时间；打开中断；进入空循环状态，等待中断发生。
上述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其初始化子程序的流程步骤是首先禁止中断；寄存器清零；中央处理器从数据存储器中调入并预置车辆本车轮的初始水平速度；和本车轮的初始水平减速度；和本车轮的初始水平角减速度；和本车轮的转动惯量；和本车轮的有效半径；中央处理器根据本车轮的初始水平速度和有效半径计算本车轮的初始角速度；中央处理器从数据存储器中调入并预置车辆总质量；和车辆重心点高度；和车轮的信号盘齿数；中央处理器从数据存储器中调入并预置仿真状态控制字，并在仿真状态控制字中指明是前轮或是后轮；中央处理器从数据存储器中调入并预置附着系数表的初始地址；中央处理器从数据存储器中调入并预置车辆的前、后轮轴距；和车辆重心点高度；和车辆重心点与后轮轴的水平距离；打开HSO中断；进行串口初始化；返回指令调用处。
上述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其HSO中断处理子程序的流程步骤是首先禁止中断；中央处理器预置一个不引起中断的HSO的0通道复位时间，以此产生车速信号脉冲的下降沿；进行制动压力的A/D转换；计算当前角速度下本车轮转过一个齿的角度需要的时间ΔT；中央处理器预置一个引起中断的HSO的0通道置位时间计数器值Ti+1＝Ti+ΔT，Ti代表本次HSO置位中断发生的时刻；调用递归计算子程序，在该子程序中利用Ti时刻的运动参数计算Ti+1的运动参数；打开中断；返回指令调用处。
上述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其递归计算子程序的流程步骤是首先禁止中断；计算轮子由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻Ti+1对应的水平速度；计算轮子由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻Ti+1对应的角速度；计算轮子由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻Ti+1对应的水平减速度；计算轮子由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻Ti+1对应的角减速度；进行数据传递，把Ti+1对应的本车轮的水平速度、角速度、水平减速度、角减速度作为当前的水平速度、角速度、水平减速度、角减速度，准备下一次HSO中断时进行递归计算；打开中断；返回指令调用处。
上述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其串行接收中断处理子程序的流程步骤是首先禁止中断；接收车辆中其它车轮的水平减速度分量；打开中断；返回指令调用处。
上述中央处理器的型号为INTEL80C196KB/KC；上述并行EEPROM数据存储器的型号为AT28C256；上述程序存储器的型号为27C256；上述数据锁存器的型号为74LS373；上述反相器的型号为74LS04。
本发明的有益效果是由于采用了中央处理器控制的软件试验程序，克服了传统的防抱死制动试验在实际道路上进行的方法，使车辆防抱死制动控制系统的试验在室内就可以完成，大大加快了车辆防抱死制动控制系统研制过程及对新车型的匹配过程。并且仿真路面的重复性、变换性好，路面状态可以根据需要随意设计，试验过程不存在实车道路制动试验的安全问题。
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1是本发明的装置方框图。
图2是本发明的主流程步骤图。
图3是本发明的初始化子程序流程步骤图。
图4是本发明的HSO中断处理子程序流程步骤图。
图5是本发明的递归计算子程序流程步骤图。
图6是本发明的串行接收中断处理子程序流程步骤图。
具体实施例方式一种车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置，它包括中央处理器、压力传感器、并行EEPROM数据存储器、程序存储器、数据锁存器、反相器、串行接口电路、晶振电路、复位电路、电源模块、基准电源、输出电路；中央处理器分别和压力传感器、并行EEPROM数据存储器、程序存储器、数据锁存器、反相器、串行接口电路、晶振电路、复位电路、电源�？�、基准电源、输出电路连接。
上述中央处理器的P4.7端口和程序存储器的CE非端连接；中央处理器和并行EEPROM数据存储器之间接有一反相器，中央处理器的P4.7端口和反相器的一端连接，反相器的另一端和并行EEPROM数据存储器的CE非端连接；中央处理器的P4.0～P4.6端口分别和并行EEPROM数据存储器、程序存储器的A8～A14端口连接；中央处理器的P3.0～P3.7端口和数据锁存器的1D～8D端口连接；中央处理器的P3.0～P3.7端口还和并行EEPROM数据存储器、程序存储器的D0～D7端口连接；数据锁存器的1Q～8Q端口分别和并行EEPROM数据存储器、程序存储器的A0～A7端口连接。
参见图1。在本实施例中中央处理器采用16位单片机INTEL80C196KB/KC；电源�？椴捎眯酒�7805及公知的滤波整流电路；复位电路采用公知的INTEL80C196KB/KC中央处理器要求的复位电路；晶振电路采用公知的INTEL80C196KB/KC中央处理器要求的晶振时钟电路；基准电源采用芯片MAXIM875及芯片要求的外围电路构成5V的A/D转换比较基准电压；压力传感器采用CEMPX4IV2GSDM1，用来检测制动压力；串行接口电路采用RS232接口芯片及其要求的外围电路；反相器74LS04和锁存器74LS373是作为单片机存储器扩展要求的公知电路；程序存储器27C256保存仿真系统应用程序，数据存储器AT28C256用来保存应用程序需要的要仿真的车辆的结构参数初始运动参数及附着系数数据表等；输出电路采用公知的光电隔离电路输出仿真的轮速信号。
上述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其操作程序的主流程包括初始化子程序、HSO中断处理子程序、递归计算子程序、串行接收中断处理子程序。
上述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其主程序的流程步骤是开始后，中央处理器首先进行置堆栈指针，并发出禁止中断指令；调用初始化子程序；启动HSO的0通道，设置第一个置位时间；打开中断；进入空循环状态，等待中断发生。
参见图2。实现轮速信号仿真方法的主程序是先进行置堆栈指针；然后禁止中断，调用初始化子程序；再进行启动HSO的0通道，设置第一个置位时间；然后执行开中断；最后程序进入空循环状态，等待中断的发生。
上述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其初始化子程序的流程步骤是首先禁止中断；寄存器清零；中央处理器从数据存储器中调入并预置车辆本车轮的初始水平速度；和本车轮的初始水平减速度；和本车轮的初始水平角减速度；和本车轮的转动惯量；和本车轮的有效半径；中央处理器根据本车轮的初始水平速度和有效半径计算本车轮的初始角速度；中央处理器从数据存储器中调入并预置车辆总质量；和车辆重心点高度；和车轮的信号盘齿数；中央处理器从数据存储器中调入并预置仿真状态控制字，并在仿真状态控制字中指明是前轮或是后轮；中央处理器从数据存储器中调入并预置附着系数表的初始地址；中央处理器从数据存储器中调入并预置车辆的前、后轮轴距；和车辆重心点高度；和车辆重心点与后轮轴的水平距离；打开HSO中断；进行串口初始化；返回指令调用处。
参见图3。初始化子程序的工作程序是依次完成下列步骤首先禁止中断； 然后依次从数据存储器中调入车辆的初始运动状态参数，包括本车轮的初始水平速度、初始水平减速度、初始水平角减速度以及本车轮的转动惯量和有效半径；根据本车轮的水平速度和有效半径计算本车轮的初始角速度；再从数据存储器中调入车辆的结构参数，包括整车总质量、重心点高度、车轮信号盘的齿数；然后从数据存储器中调入仿真状态控制字，在仿真状态控制字中指出本车轮是前轮或后轮；从数据存储器中调入附着系数表的初始地址，附着系数表是以滑移率转换的数据为相对地址查该滑移率对应的附着系数的数据表，在后面的递归计算中要用到附着系数表的起始地址；预置前后轮轴距、重心点高度及与后轴的水平距离；然后执行开HSO中断；进行串口初始化；最后返回指令调用处。
上述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其HSO中断处理子程序的流程步骤是
首先禁止中断；中央处理器预置一个不引起中断的HSO的0通道复位时间，以此产生车速信号脉冲的下降沿；进行制动压力的A/D转换；计算当前角速度下本车轮转过一个齿的角度需要的时间ΔT；中央处理器预置一个引起中断的HSO的0通道置位时间计数器值Ti+1＝Ti+ΔT，Ti代表本次HSO置位中断发生的时刻；调用递归计算子程序，在该子程序中利用Ti时刻的运动参数计算Ti+1的运动参数；打开中断；返回指令调用处。
参见图4。HSO中断处理子程序执行的步骤是先禁止中断；然后预置一个不引起中断的HSO的0通道复位时间，作用是产生车速信号脉冲的下降沿；然后进行制动压力信号A/D转换，其转换结果作为本轮次计算的制动压力值参与下面的递归计算；计算在当前角速度下本车轮转过一个齿的角度需要的时间值ΔT，并由中央处理器预置一个引起中断的HSO的0通道置位时间计数器值Ti+1＝Ti+ΔT，Ti代表本次HSO置位中断发生的时刻；然后调用递归计算子程序，在该子程序中利用Ti时刻的运动参数计算Ti+1的运动参数；然后开中断；最后返回指令调用处。
上述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其递归计算子程序的流程步骤是首先禁止中断；计算轮子由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻Ti+1对应的水平速度；计算轮子由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻Ti+1对应的角速度；计算轮子由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻Ti+1对应的水平减速度；计算轮子由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻Ti+1对应的角减速度；进行数据传递，把Ti+1对应的本车轮的水平速度、角速度、水平减速度、角减速度作为当前的水平速度、角速度、水平减速度、角减速度，准备下一次HSO中断时进行递归计算；打开中断；返回指令调用处。
参见图5。递归计算子程序的执行步骤是先禁止中断；然后计算本车轮由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻Ti+1对应的水平速度，为提高系统实时性简化计算，设定在从第i个齿转动到第i+1个齿车辆是以Ti时刻水平速度和水平减速度作匀减速运动，车辆的水平减速度除了本车轮带来的分量外还要加上其它车轮带来的水平减速度分量(本装置是通过串口接收其它车轮带来的水平减速度分量)；然后计算本车轮由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻Ti+1对应的角速度，同样设定在从第i个齿转动到第i+1个齿本车轮是按Ti时刻的角速度和角加(减)速度作匀变速转动；再计算本车轮由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻Ti+1对应的本车轮带来的水平减速度分量；最后计算本轮子由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻对应的角减速度；数据计算完毕后，进行数据传递，把Ti+1对应的本车轮的水平速度、角速度、水平减速度、角减速度作为当前的水平速度、角速度、水平减速度、角减速度，准备下一次HSO中断时进行递归计算；然后打开中断；返回指令调用处。
上述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其串行接收中断处理子程序的流程步骤是首先禁止中断；接收车辆中其它车轮的水平减速度分量；打开中断；返回指令调用处参见图6。串行接收中断处理子程序的执行步骤是首先禁止中断；然后接收整车其它车轮带来的水平减速度分量；接收完毕后，打开开中断；最后返回指令调用处。
权利要求
1.一种车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置，其特征在于它包括中央处理器、压力传感器、并行EEPROM数据存储器、程序存储器、数据锁存器、反相器、串行接口电路、晶振电路、复位电路、电源�？�、基准电源、输出电路；中央处理器分别和压力传感器、并行EEPROM数据存储器、程序存储器、数据锁存器、反相器、串行接口电路、晶振电路、复位电路、电源模块、基准电源、输出电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置，其特征在于所述中央处理器的P4.7端口和程序存储器的CE非端连接；中央处理器和并行EEPROM数据存储器之间接有一反相器，中央处理器的P4.7端口和反相器的一端连接，反相器的另一端和并行EEPROM数据存储器的CE非端连接；中央处理器的P4.0～P4.6端口分别和并行EEPROM数据存储器、程序存储器的A8～A14端口连接；中央处理器的P3.0～P3.7端口和数据锁存器的1D～8D端口连接；中央处理器的P3.0～P3.7端口还和并行EEPROM数据存储器、程序存储器的D0～D7端口连接；数据锁存器的1Q～8Q端口分别和并行EEPROM数据存储器、程序存储器的A0～A7端口连接。
3.一种如权利要求1所述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其操作程序的主流程包括初始化子程序、HSO中断处理子程序、递归计算子程序、串行接收中断处理子程序。
4.一种如权利要求3所述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其主程序的流程步骤是开始后，中央处理器首先进行置堆栈指针，并发出禁止中断指令；调用初始化子程序；启动HSO的0通道，设置第一个置位时间；打开中断；进入空循环状态，等待中断发生。
5.一种如权利要求3所述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其初始化子程序的流程步骤是首先禁止中断；寄存器清零；中央处理器从数据存储器中调入并预置车辆本车轮的初始水平速度；和本车轮的初始水平减速度；和本车轮的初始水平角减速度；和本车轮的转动惯量；和本车轮的有效半径；中央处理器根据本车轮的初始水平速度和有效半径计算本车轮的初始角速度；中央处理器从数据存储器中调入并预置车辆总质量；和车辆重心点高度；和车轮的信号盘齿数；中央处理器从数据存储器中调入并预置仿真状态控制字，并在仿真状态控制字中指明是前轮或是后轮；中央处理器从数据存储器中调入并预置附着系数表的初始地址；中央处理器从数据存储器中调入并预置车辆的前、后轮轴距；和车辆重心点高度；和车辆重心点与后轮轴的水平距离；打开HSO中断；进行串口初始化；返回指令调用处。
6.一种如权利要求3所述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其HSO中断处理子程序的流程步骤是首先禁止中断；中央处理器预置一个不引起中断的HSO的0通道复位时间，以此产生车速信号脉冲的下降沿；进行制动压力的A/D转换；计算当前角速度下本车轮转过一个齿的角度需要的时间ΔT；中央处理器预置一个引起中断的HSO的0通道置位时间计数器值Ti+1＝Ti+ΔT，Ti代表本次HSO置位中断发生的时刻；调用递归计算子程序，在该子程序中利用Ti时刻的运动参数计算Ti+1的运动参数；打开中断；返回指令调用处。
7.一种如权利要求3所述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其递归计算子程序的流程步骤是首先禁止中断；计算轮子由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻Ti+1对应的水平速度；计算轮子由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻Ti+1对应的角速度；计算轮子由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻Ti+1对应的水平减速度；计算轮子由当前信号齿时刻转动到下一信号齿时刻Ti+1对应的角减速度；进行数据传递，把Ti+1对应的本车轮的水平速度、角速度、水平减速度、角减速度作为当前的水平速度、角速度、水平减速度、角减速度，准备下一次HSO中断时进行递归计算；打开中断；返回指令调用处。
8.一种如权利要求3所述的车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置的信号仿真方法，其串行接收中断处理子程序的流程步骤是首先禁止中断；接收车辆中其它车轮的水平减速度分量；打开中断；返回指令调用处。
9.根据根据权利要求1所述的一种车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置，其特征在于所述中央处理器的型号为INTEL80C196KB/KC；所述并行EEPROM数据存储器的型号为AT28C256；所述程序存储器的型号为27C256；所述数据锁存器的型号为74LS373；所述反相器的型号为74LS04。
全文摘要
一种车辆防抱死制动系统轮速信号实时仿真装置，它包括中央处理器、压力传感器、并行EEPROM数据存储器、程序存储器、数据锁存器、反相器、串行接口电路、晶振电路、复位电路、电源�？�、基准电源、输出电路；该装置的信号仿真方法，其操作程序的主流程包括初始化子程序、HSO中断处理子程序、递归计算子程序、串行接收中断处理子程序。采用中央处理器控制试验程序，克服了传统的防抱死制动试验在实际道路上进行的方法，使车辆防抱死试验在室内就可以完成，加快了车辆防抱死制动控制系统研制过程及对新车型的匹配过程。仿真路面的重复性、变换性好，路面状态可以根据需要随意设计，试验过程不存在实车道路制动试验的安全问题。
文档编号G01M17/007GK1603776SQ20041008121
公开日2005年4月6日 申请日期2004年11月5日 优先权日2004年11月5日
发明者任德全 申请人:中国嘉陵工业股份有限公司(集团)
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
