一種電動天窗耐久性測試系統(tǒng)的研制與開發(fā)

1 概述

　　汽車天窗是為滿足消費者乘車健康和舒適度的要求而設(shè)計的，因此人們對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、運行自如等全方位的要求。所以，在汽車天窗裝車前要首先對其進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式的下位機系統(tǒng)。該類系統(tǒng)雖能進行常規(guī)測試，但不能記錄或反饋測試信息。我們設(shè)計的汽車天窗測試系統(tǒng)分上、下位機，下位機具有控制天窗的執(zhí)行機構(gòu)，不但可以控制天窗的往返等動作，完成測試項目，而且還具備自動辨別故障功能，能自動記錄天窗電機故障時間。通過上位機顯示耐久測試次數(shù)、顯示故障。依靠上位機和下位機的可靠通訊，實現(xiàn)了測試運行、信息傳遞和信息反饋。

2 電動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)要實現(xiàn)天窗的開到位，關(guān)到位，中途停和電機必要休息的判斷。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：

圖1 電路原理圖
　　到位檢測電路：在系統(tǒng)中，為了保證天窗測試臺的自身耐久性，設(shè)計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接收管以及運放LM324構(gòu)成，當(dāng)天窗未開到位或未關(guān)到位，無信號發(fā)出，只有天窗到位，才發(fā)信號給單片機。

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

　　報警控制電路：通過8255出來的信號經(jīng)過7405控制光耦，若檢測到系統(tǒng)堵轉(zhuǎn)，則聲音報警。
　　過流保護控制電路：當(dāng)系統(tǒng)堵轉(zhuǎn)時，繼電器打開，電機立即停止工作。
　　電機控制電路：開到位信號（關(guān)到位信號）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，使電機停30秒。

　　2.2 軟件技術(shù)特性

　　單片機部分：下位機部分由單片機及擴展接口電路構(gòu)成，主要有8031，地址鎖存器74LS373，用作片外程序存儲器的EPROM2764以及用于擴展I/O口的8255，然后通過RS-232接口與上位機通信。由于單片機輸入、輸出電平是TTL電平,而PC機配置的是RS-232標(biāo)準(zhǔn)串行接口，二者的電氣規(guī)范不一致，因此要完成單片機與PC機的數(shù)據(jù)通訊，必須對單片機輸出的TTL電平進行電平轉(zhuǎn)換。本電路中使用的是一種標(biāo)準(zhǔn)的RS-232芯片MAX232。下位機軟件由匯編語言編寫，主要由主程序、延時子程序、中斷子程序、跳過電機啟動子程序、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)用各子程序以實現(xiàn)系統(tǒng)功能；
　　延時子程序：為了滿足天窗電機的特性要求，控制電機不連續(xù)工作；
　　中斷子程序：當(dāng)堵轉(zhuǎn)電流大于設(shè)定電流時，電機停止工作；
　　跳過電機啟動子程序：當(dāng)電機啟動時電流很大，有可能超過堵轉(zhuǎn)電流，此程序可使電機正常工作；
　　握手聯(lián)絡(luò)子程序：上、下位機在通訊時, 握手聯(lián)絡(luò)子程序起到保證通訊可靠，減少誤動作的作用；
　　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.T0方式2，定時
　　 MOV TL1,#0F3H ; 波特為1200B/S

　　上位機部分：由PC機構(gòu)成，具有人機接口界面，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，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，提供了一個接口，它允許程序員建立一個基于串行口的連接，可進行命令的確認(rèn)、數(shù)據(jù)交換以及對串行接口處可能出現(xiàn)的各種事件或錯誤進行監(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。因此在進行系統(tǒng)開發(fā)時，利用MSComm控件能起到縮短設(shè)計周期、增加系統(tǒng)可靠性的作用。同時，只要了解自己需要的參數(shù)即可順序編寫上位機軟件，所以此處采用MSComm控件編程來實現(xiàn)與單片機的通訊。該控件的各項參數(shù)簡介如下：
　　CommPort:設(shè)置并返回通訊端口號；
　　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??；
　　OutBufferSize:設(shè)置并返回發(fā)送緩沖區(qū)的大??；
　　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、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時也可以用來清除輸出緩沖區(qū)；

圖3 測試系統(tǒng)界面圖