专利名称：沙地模型车支撑通过性演示教具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种演示教具，更具体地说，本发明涉及一种能自主监测自身运动状态，通过数据采集和计算得到车辆通过性的三个指标一牵引系数、牵引效率、电能利用率一并通过将得到的三个指标使用相应的软件界面显示出来演示通过性的影响因素的一种沙地模型车支撑通过性演示教具。
背景技术：
汽车牵引力控制有助于提高四驱电动车的沙地通过性和稳定性。当汽车行驶在低附着系数的路面上时，无牵引力控制的汽车在加速时驱动轮容易打滑，甚至造成甩尾和操纵失控导致汽车侧移的严重后果。目前，在实际车辆上牵引力控制的运用已日趋成熟，许多车辆已安装牵引力控制系统。当前，野外勘测石油、有毒工况及不适合人类生存地带的勘测作业、无人区实验等问题在现代社会日渐突出。随着向外太空进军，如火星探测，月球矿物标本采样等新型领域的迅速升级，对运载工具提出了更高的要求，其中沙地就是其中一种值得研究的路面，车辆在沙地上的行驶的通过性和稳定性的研究有待进一步深入。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种沙地模型车支撑通过性演示教具。为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的所述的沙地模型车支撑通过性演示教具包括沙地装置、计算机、数据采集系统、驱动系统和遥控系统。所述的数据采集系统包括轮速采集模块、车速采集模块、加速度采集模块、电机电压采集模块，更具体地说，数据采集系统包括轮速采集模块中的1号单片机、2号单片机、3号单片机、型号为 MAX232的电平转换模块、车速采集模块中的4号单片机、加速度采集模块中的5号单片机和电机电压采集模块中的6号单片机。2号单片机的T)(D引脚与3号单片机的RXD引脚电线连接，3号单片机的T)(D引脚与4号单片机的RXD引脚电线连接，4号单片机的T)(D引脚与5号单片机的RXD引脚电线连接，5号单片机的T)(D引脚与6号单片机的RXD引脚电线连接，6号单片机的T)(D引脚与 1号单片机的RXD引脚电线连接，1号单片机的T)(D引脚与型号为MAX232的电平转换模块的TlIN引脚电线连接，型号为MAX232的电平转换模块的TlOUT引脚与计算机中的计算机串口的SER_IN引脚电线连接。1号单片机的Pl. 0 Pl. 4引脚依次与2号单片机、3号单片机、4号单片机、5号单片机与6号单片机的INTO引脚电线连接。技术方案中所述的沙地装置由沙槽、砂土和防撞击海绵组成。沙槽为由四个槽壁和槽底组成的长4米X宽1米X高0. 5米的长方体形槽，四个槽壁之间，以及四个槽壁的下端面与槽底上平面之间均使用钉子连接，四个槽壁和槽底的材料均是厚度为2厘米的细
4木工板。砂土采用符合中华人民共和国行业标准-《公路土工试验规程JTG E40-2007》规定的颗粒度较小含水量较低的工业铸造用砂，沙槽中各部分沙土含水量、密度和松软层的厚度均勻，沙槽中砂土厚度为15厘米。防撞击海绵采用四块尺寸均为长20厘米X宽20 厘米X厚10厘米硬质海绵，四块海绵分别采用透明胶带粘贴在四个槽壁内表面的中间位置处；所述的轮速采集模块还包括1号光电编码器、2号光电编码器与3号光电编码器。1 号光电编码器、2号光电编码器与3号光电编码器的3号引脚与+5V供电电源的+5V端电线连接。1号光电编码器、2号光电编码器与3号光电编码器的2号引脚接地。1号光电编码器、2号光电编码器与3号光电编码器的1号引脚依次和1号单片机、2号单片机与3号单片机的INTl引脚电线连接；所述的加速度采集模块还包括加速度传感器，型号为ADC0809 的1号模数转换芯片，型号为SN74L04N的反相器组成。型号为ADC0809的1号模数转换芯片的VREF(+)引脚与LM1117稳压芯片的+3. 3V输出端电线连接，加速度传感器的χ输出引脚与型号为ADC0809的1号模数转换芯片的ΙΝ2引脚电线连接，加速度传感器的y输出引脚与型号为ADC0809的1号模数转换芯片的mi引脚电线连接，加速度传感器的ζ输出引脚与型号为ADC0809的1号模数转换芯片的INO弓丨脚电线连接。型号为ADC0809的1号模数转换芯片的OUTl引脚与5号单片机的P0. 7引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的0UT2引脚与5号单片机的P0. 6引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的0UT3引脚与5号单片机的P0. 5引脚电线连接，型号为ADC 0809的1号模数转换芯片的0UT4引脚与5号单片机的P0. 4引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的0UT5引脚与5号单片机的P0. 3引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的0UT6引脚与5号单片机的P0. 2引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的 0UT7引脚与5号单片机的P0. 1引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的0UT8 引脚与5号单片机的P0. 0引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的OE引脚与5号单片机的Pl. 4引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的EOC引脚与5 号单片机的Pl. 2引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的CLOCK引脚与5号单片机的Pl. 3引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的ADDA引脚与5号单片机的Pl. 5引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的ADDB引脚与5号单片机的Pl. 6引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的ADDC引脚与5号单片机的Pl. 7引脚电线连接。型号为ADC0809的1号模数转换芯片的START和ALE引脚与型号为SN74L04N的反相器的IY引脚电连接。型号为SN74L04N的反相器的IA引脚与5号单片机的P3. 6引脚电线连接；所述的电机电压采集模块还包括电动机、型号为ADC0809的2号模数转换芯片。型号为ADC0809的2号模数转换芯片的VREF(+)引脚与LM7808稳压芯片的+8V输出端电线连接。型号为AD⑶809的2号模数转换芯片的INO引脚与电动机的正极电线连接，型号为ADC0809的2号模数转换芯片的mi引脚与电动机的负极电线连接。型号为ADC0809的2号模数转换芯片与6号单片机之间的连接关系和型号为ADC0809的1号模数转换芯片与5号单片机之间的连接关系完全相同。型号为ADC0809的2号模数转换芯片的START和ALE引脚与型号为SN74L04N的反相器的2Y引脚电线连接，型号为SN74L04N 的反相器的2A引脚与6号单片机的P3. 6引脚电连接；所述的驱动系统由7号单片机、型号为33886的1号芯片与型号为33886的2号芯片组成。型号为33886的1号芯片中的2 个0UT2引脚与电机电压采集模块中的电动机的正极电线连接。型号为33886的2号芯片中的2个0UT2引脚与电机电压采集模块中的电动机的正极电线连接。型号为33886的1 号芯片(6)中的2个OUTl引脚与电机电压采集模块中的电动机的负极电线连接。型号为 33886的2号芯片中的2个OUTl引脚与电机电压采集模块中的电动机的负极电线连接。型号为33886的1号芯片与型号为33886的2号芯片的1附引脚和7号单片机的P2. 1引脚电线连接，型号为33886的1号芯片与型号为33886的2号芯片的IN2引脚和7号单片机 (16)的P2. 2引脚电线连接；所述的遥控系统包括遥控器发射端和接收端，遥控器接收端的 c引脚与7号单片机的P 3. 2引脚电线连接。与现有技术相比本发明的有益效果是1.汽车支撑通过性的控制系统在当前已经比较成熟，并且已在实际车辆上有所应用，但是目前国内外在沙土土质中各沙土参数对车辆支撑通过性的影响效果的研究还较少；对于沙地车本身的车辆参数以及沙地地形的砂土参数对车辆的支撑通过性的影响机理的研究更是少之又少。本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具较详细的探究了沙土特性以及车辆的结构参数对沙地车支撑通过性的影响效果和影响机理。2.本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中沙地控制系统所研究利用的车辆为沙地四驱电动模型车和自行搭建的沙槽等器材，作为沙地模型车支撑通过性的演示教具，为该领域首创。
下面结合附图对本发明作进一步的说明图Ι-a是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中的沙地模型车结构组成的轴测投影图；图Ι-b是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中的沙地模型车结构组成的后视图；图1-c是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中的沙地模型车结构组成的俯视图；图Ι-d是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中的沙地模型车结构组成的右视图；图2是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中沙槽的结构组成的轴测投影图；图3是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中型号为AT89S52的单片机最小系统引脚的连接示意图；图4是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中电源系统的+8V稳压电路的电原理图；图5是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中电源系统的+5V稳压电路的电原理图；图6是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中电源系统的+3. 3V稳压电路的电原理图；图7是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中轮速采集模块与车速采集模块中的型号为ZVH-4-50BM-E-26C的1号 4号光电编码器与型号为AT89S52的1号 4号单片机引脚连接示意图；图8是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中轮速采集模块、车速采集模块、加速度采集模块、电机电压采集模块中的型号为AT89S52的1号 6号单片机引脚与型号为MAX232的电平转换模块和计算机串口之间引脚连接示意图；图9是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中轮速采集模块中的型号为AT89S52的1号单片机与轮速采集模块、车速采集模块、加速度采集模块、电机电压采集模块中的型号为AT89S52的2号 6号单片机引脚连接示意图；图10是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中加速度采集模块中的型号为AT89S52的5号单片机引脚与加速度传感器连接示意图；图11是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中电机电压采集模块中的型号为AT89S52的6号单片机引脚与电机两端连接示意图；图12是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中驱动系统中的型号为 AT89S52的7号单片机引脚、型号为33886的1号芯片IRl引脚、型号为33886的2号芯片 IR2引脚和电机连接示意图；图13是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中驱动系统中的型号为 AT89S52的7号单片机引脚与遥控器接收端连接示意图；图14是本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中加速度采集模块和电机电压采集模块中的型号为74LS04N的反相器引脚示意图；图中1. 1号单片机，2. 2号单片机，3. 3号单片机，4. 4号单片机，5. 1号光电编码器，6. 1号芯片，7. 2号芯片，8.电动机，9. 3号光电编码器，10. 2号光电编码器，11.第五轮机构，12. 4号光电编码器，13.第五轮，14. 5号单片机，15. 6号单片机，16. 7号单片机， 17.加速度传感器，18. Ni-Mh电池。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作详细的描述本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具由沙地装置、计算机、沙地模型车、 数据采集系统(轮速采集模块、车速采集模块、加速度采集模块、电机电压采集模块)、驱动系统、遥控系统和电源系统组成。1.沙地装置参阅图2，沙地装置由沙槽、砂土和防撞击海绵组成。沙地装置的主要作用是为沙地模型车提供沙地路面，同时通过改变该沙地装置内砂土参数，实现演示砂土各参数对沙地模型车支撑通过性的影响效果和影响机理。1)沙槽本发明所述的沙地模型车支撑通过性演示教具中的沙槽为规格尺寸是长4米X 宽1米X高0. 5米的长方体形槽。沙槽由四个槽壁和槽底组成，四个槽壁之间，以及四个槽壁的下端面与槽底上平面之间均使用钉子连接。四个槽壁中面积较大的两个槽壁结构相同，四个槽壁中面积较小的两个槽壁结构相同，四个槽壁和槽底的材料均是厚度为2厘米的细木工板。2)砂土
根据中华人民共和国行业标准-《公路土工试验规程JTG E40-2007))的分类标准规定，本发明使用的是工业铸造用砂，该种沙的颗粒度较小，含水量较低，沙槽中砂土厚度为15厘米。3)防撞击海绵本发明所述的防撞击海绵采用硬质海绵，实现缓和沙地模型车与沙槽的槽壁撞击时的作用力，起到保护沙地模型车的作用。在沙槽上共安装四块海绵，尺寸均为长20厘米X宽20厘米X厚10厘米，四块海绵分别安装在沙槽的四个槽壁的内表面上，每块海绵通过透明胶带粘贴在槽壁的内表面上，防撞击海面的位置分别为四个槽壁的中间位置处。 这样可以既保证减小沙地模型车跑完沙槽后与槽壁的撞击，又可以避免在沙地模型车在行驶途中与沙槽的槽壁撞击而损坏沙地模型车的问题。2.内置显示界面软件的计算机计算机内置显示界面的软件，显示界面的软件由matlab的m文件编写而成，作为实验数据分析、处理平台，并绘制实验结果曲线，显示实验结果。参与分析的实验数据包括模型车负载、驱动电压、加速度、四轮各自的转速、车速，实验的监测对象(实验结果)包括滑转率及类比推出的沙地模型车通过性评价指标牵引系数、牵引效率与电能利用率。计算机通过计算机串口接收数据采集系统中的型号为MAX232的电平转换模块传输过来的数据。3.数据采集系统参阅图8，数据采集系统由轮速采集模块、车速采集模块、加速度采集模块、电机电压采集模块组成，或者更具体地说，数据采集系统主要由轮速采集模块中的型号为AT89S52 的1号单片机1、型号为AT89S52的2号单片机2、型号为AT89S52的3号单片机3、型号为 MAX232的电平转换模块、车速采集模块中的型号为AT89S52的4号单片机4、加速度采集模块中的型号为AT89S52的5号单片机14和电机电压采集模块中的型号为AT89S52的6号单片机15组成。型号为AT89S52的2号单片机2的T)(D引脚与型号为AT89S52的3号单片机3的 RXD引脚电线连接；型号为AT89S52的3号单片机3的T)(D引脚与型号为AT89S52的4号单片机4的RXD引脚电线连接；型号为AT89S52的4号单片机4的T)(D引脚与型号为AT89S52 的5号单片机14的RXD引脚电线连接；型号为AT89S52的5号单片机14的T)(D引脚与型号为AT89S52的6号单片机15的RXD引脚电线连接；型号为AT89S52的6号单片机15的 TXD引脚与型号为AT89S52的1号单片机1的RXD引脚电线连接；型号为AT89S52的1号单片机1的T)(D引脚与型号为MAX232的电平转换模块的TlIN引脚电线连接，型号为MAX232 的电平转换模块的TlOUT引脚与计算机中的计算机串口的SER_IN引脚电线连接。轮速采集模块中的型号为AT89S52的1号单片机1、型号为AT89S52的2号单片机 2、型号为AT89S52的3号单片机3、车速采集模块中的型号为AT89S52的4号单片机4、加速度采集模块中的型号为AT89S52的5号单片机14、电机电压采集模块中的型号为AT89S52 的6号单片机15将各自采集的数据信息通过串口传递到下一个单片机上，形成数据流，依次顺序为2号单片机2 — 3号单片机3 — 4号单片机4 — 5号单片机14 — 6号单片机 15 — 1号单片机1，并最终通过型号为AT89S52的1号单片机1与计算机串口连接将一轮共 10个数据传送至计算机，数据分别为4个车轮的转速数据、1个车速数据、3个加速度数据、2个电机电压数据。单片机与单片机之间先后有序，互相协调，保证数据流的传送。其中型号为AT89S52的1号单片机1为主单片机，负责定时发起数据流采集，控制型号为AT89S52 的2号单片机2、型号为AT89S52的3号单片机3、型号为AT89S52的4号单片机4、型号为 AT89S52的5号单片机14与型号为AT89S52的6号单片机15的工作状态(采集和发送) 和计算机终端之间的数据传输。参阅图9，型号为AT89S52的1号单片机1协调型号为AT89S52的2号单片机2、 型号为AT89S52的3号单片机3、型号为AT89S52的4号单片机4、型号为AT89S52的5号单片机14与型号为AT89S52的6号单片机15进行数据发送的方式为型号为AT89S52的 1号单片机1的Pl. 0 Pl. 4引脚依次与型号为AT89S52的2号单片机2、型号为AT89S52 的3号单片机3、型号为AT89S52的4号单片机4、型号为AT89S52的5号单片机14与型号为AT89S52的6号单片机15的INTO引脚电线连接，在沙地模型车由遥控器启动开始行驶的同时，型号为AT89S52的2号单片机2、型号为AT89S52的3号单片机3、型号为AT89S52 的4号单片机4、型号为AT89S52的5号单片机14与型号为AT89S52的6号单片机15打开定时器，每隔IOms时间刷新一下相应变量中所存的车速、轮速、加速度&，7，2三轴)、电压数据；型号为AT89S52的1号单片机1也打开定时器，每IOms时间刷新变量中所存速度的同时每20ms的时间启动一轮数据采集，启动时先通过P1.0 Pl. 4引脚使型号为AT89S52 的2号单片机2、型号为AT89S52的3号单片机3、型号为AT89S52的4号单片机4、型号为 AT89S52的5号单片机14与型号为AT89S52的6号单片机15进入中断等待，这时各单片机将同一时刻的速度、加速度和电动机8电压数据锁存在单片机中，当接收到数据流的上游单片机的数据后，将自身采集到的数据(锁存在单片机中的数据)和从上一单片机接收到的数据一起发送给下一个单片机。最终数据传送到计算机。如此循环，完成沙地模型车在沙地路面行驶过程中的数据采集。1)轮速采集模块轮速采集模块负责对沙地模型车的四个车轮进行轮速采集并将采集的三组数据 (沙地模型车为单电动机9四轮驱动，前后轴处各有一个差速器，通过前后各一车轮、电动机9的转速和差速器的传动比即可得出四个车轮的轮速)发送至计算机。轮速采集模块包括型号为AT89S52的1号单片机1、型号为AT89S52的2号单片机2、型号为AT89S52的3 号单片机3、1号光电编码器5、2号光电编码器10、3号光电编码器9和型号为MAX232的电平转换模块。1号光电编码器5、2号光电编码器10与3号光电编码器9和型号为AT89S52 的1号单片机1、型号为AT89S52的2号单片机2与型号为AT89S52的3号单片机3电线连接实现测速。参阅图1-a，1号光电编码器5通过螺钉和支撑铝片固定于沙地模型车中前方的车架底板上，1号光电编码器5转轴上的皮带轮通过皮带与沙地模型车中前差速器左右输出端中的一端上的皮带轮连接。2号光电编码器10通过螺钉和支撑铝片固定于沙地模型车中后方的车架底板上，2号光电编码器10转轴上的皮带轮通过皮带与沙地模型车中后差速器左右输出端中的一端上的皮带轮连接。3号光电编码器9通过螺钉和支撑铝片固定于沙地模型车车架底板上，3号光电编码器9转轴与沙地模型车中电动机8的输出端通过皮带连接。型号为MAX232的电平转换模块与计算机串口连接，并通过导线与型号为AT89S52的1 号单片机1串口电线连接。
参阅图7与图8，1号单片机1与1号光电编码器5之间、2号单片机2与2号光电编码器10之间、3号单片机3与3号光电编码器9之间的连接关系为1号光电编码器5、2 号光电编码器10与3号光电编码器9的3号引脚与+5V供电电源的+5V端电线连接，1号光电编码器5、2号光电编码器10与3号光电编码器9的2号引脚接地，1号光电编码器5、 2号光电编码器10与3号光电编码器9的1号引脚(脉冲输出端)依次和型号为AT89S52 的1号单片机1、型号为AT89S52的2号单片机2与型号为AT89S52的3号单片机3的 INTl (P3. 3)引脚电线连接。型号为MAX232的电平转换模块的TlOUT引脚与计算机串口的 SER_IN引脚电线连接，计算机串口的5号引脚接地，型号为MAX232的电平转换模块的VCC 引脚与+5V供电电源的+5V端电线连接，GND引脚接地，型号为MAX232的电平转换模块的 TlIN引脚与型号为AT89S52的1号单片机1的TXD (P3. 1)引脚电线连接，型号为AT89S52 的1号单片机1、型号为AT89S52的2号单片机2与型号为AT89S52的3号单片机3依次采集1号光电编码器5、2号光电编码器10与3号光电编码器9输出端信号的下降沿。2)车速采集模块车速采集模块负责对沙地模型车的车速进行采集，并最终通过型号为AT89S52的 1号单片机1将车速数据传至计算机。车速采集模块包括型号为AT89S52的4号单片机4、 4号光电编码器12和第五轮机构11。参阅图Ι-a，第五轮机构11由铰接板、压紧弹簧和第五轮13组成。铰接板一端铰接在车架底板后端，另一端固定着4号光电编码器12，4号光电编码器12与第五轮13同轴地成固定连接。压紧弹簧垂直地固定在铰接板与直角板之间，直角板的垂直板的下端固定于车架底板的后端(位于铰接板的铰接处之后)上，直角板的水平板与铰接板中的水平壁板之间垂直地固定安装压紧弹簧，使第五轮13贴在沙地地面上。保证车辆行驶过程中第五轮13始终与路面良好接触做纯滚动，以第五轮13的转速计算车速。型号为AT89S52的4 号单片机4与4号光电编码器12之间的连接关系为4号光电编码器12的3号引脚与+5V 供电电源的+5V端电线连接，4号光电编码器12的2号引脚接地，4号光电编码器12的1 号引脚(脉冲输出端)与型号为AT89S52的4号单片机4的INTl (P3. 3)引脚电线连接。3)加速度采集模块加速度采集模块由型号为AT89S52的5号单片机14、型号为LQ7260的加速度传感器17，型号为ADC0809的1号模数转换芯片，型号为SN74L04N的反相器组成，负责对沙地模型车的X，y，ζ三轴加速度进行采集。参阅图Ι-a，型号为LQ7260的加速度传感器17通过螺钉水平固定于沙地模型车的质心位置，型号为LQ7260的加速度传感器17的χ轴为沙地模型车的前进方向，y轴为左右方向，ζ轴为竖直方向。X，1, ζ轴的加速度输出量通过导线与型号为ADC0809的1号模数转换芯片电线连接，转换得到的加速度数字量由型号为AT89S52的5号单片机14测得，并最终通过型号为AT89S52的1号单片机1将三轴加速度数据传至计算机。参阅图10，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的VREF(+)引脚与LM1117稳压芯片的+3. 3V输出端电线连接，型号为LQ7260的加速度传感器17的χ输出引脚与型号为 ADC0809的1号模数转换芯片的ΙΝ2引脚电线连接；型号为LQ7260的加速度传感器17的 y输出引脚与型号为ADC0809的1号模数转换芯片的mi引脚电线连接；型号为LQ7260的加速度传感器17的ζ输出引脚与型号为ADC0809的1号模数转换芯片的INO引脚电线连接。型号为ADC0809的1号模数转换芯片的OUTl引脚与型号为AT89S52的5号单片机14 的P0. 7引脚电线连接；型号为ADC0809的1号模数转换芯片的0UT2引脚与型号为AT89S52 的5号单片机14的P0. 6引脚电线连接；型号为ADC0809的1号模数转换芯片的0UT3引脚与型号为AT89S52的5号单片机14的P0. 5引脚电线连接；型号为ADC0809的1号模数转换芯片的0UT4引脚与型号为AT89S52的5号单片机14的P0. 4引脚电线连接；型号为 ADC0809的1号模数转换芯片的0UT5引脚与型号为AT89S52的5号单片机14的P0. 3引脚电线连接；型号为ADC0809的1号模数转换芯片的0UT6引脚与型号为AT89S52的5号单片机14的P0. 2引脚电线连接；型号为ADC0809的1号模数转换芯片的0UT7引脚与型号为 AT89S52的5号单片机14的P0. 1引脚电线连接；型号为ADC0809的1号模数转换芯片的 0UT8引脚与型号为AT89S52的5号单片机14的P0. 0引脚电线连接；型号为ADC0809的1 号模数转换芯片的OE引脚与型号为AT89S52的5号单片机14的Pl. 4引脚电线连接；型号为ADC0809的1号模数转换芯片的EOC引脚与型号为AT89S52的5号单片机14的Pl. 2引脚电线连接；型号为ADC0809的1号模数转换芯片的CLOCK引脚与型号为AT89S52的5号单片机14的Pl. 3引脚电线连接；型号为ADC0809的1号模数转换芯片的ADDA引脚与型号为AT89S52的5号单片机14的Pl. 5引脚电线连接；型号为ADC0809的1号模数转换芯片的ADDB引脚与型号为AT89S52的5号单片机14的Pl. 6引脚电线连接；型号为ADC0809的 1号模数转换芯片的ADDC引脚与型号为AT89S52的5号单片机14的Pl. 7引脚电线连接； 型号为ADC0809的1号模数转换芯片的START和ALE引脚与型号为AT89S52的5号单片机 14的P3. 6引脚通过型号为SN74L04N的反相器电线连接。参阅图10、图14，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的START和ALE引脚与型号为SN74L04N的反相器的IY引脚电连接；型号为SN74L04N的反相器的IA引脚与型号为 AT89S52的5号单片机14的P3. 6引脚电连接。4)电机电压采集模块电机电压采集模块由电动机8、型号为AT89S52的6号单片机15、型号为ADC0809 的2号模数转换芯片组成，实现对电动机8两端输入电压的监测。参阅图11，型号为ADC0809的2号模数转换芯片的VREF (+)引脚与LM7808稳压芯片的+8V输出端电线连接，电动机8的正极与型号为ADC0809的2号模数转换芯片的INO 引脚电线连接；电动机8的负极与型号为ADC0809的2号模数转换芯片的mi引脚电线连接；型号为ADC0809的2号模数转换芯片与型号为AT89S52的6号单片机15之间的连接和型号为ADC0809的1号模数转换芯片与型号为AT89S52的5号单片机14之间的连接完全相同。参阅图11、图14，型号为ADC0809的2号模数转换芯片的START和ALE引脚与型号为SN74L04N的反相器的2Y引脚电线连接；型号为SN74L04N的反相器的2A引脚与型号为AT89S52的6号单片机15的P3. 6引脚电连接。4.驱动系统驱动系统由型号为AT89S52的7号单片机16、型号为33886的1号芯片6与型号为33886的2号芯片7组成，实现对沙地模型车驱动和调速。参阅图12，电机电压采集模块中的电动机8的正极与型号为33886的1号芯片6 中的2个0UT2引脚电线连接；电机电压采集模块中的电动机8的正极与型号为33886的
112号芯片7中的2个0UT2引脚电线连接；电机电压采集模块中的电动机8的负极与型号为 33886的1号芯片6中的2个OUTl引脚电线连接；电机电压采集模块的电动机8的负极与型号为33886的2号芯片7中的2个OUTl引脚电线连接；型号为33886的1号芯片6与型号为33886的2号芯片7的1附引脚与型号为AT89S52的7号单片机16的P2. 1引脚电线连接；型号为33886的1号芯片6与型号为33886的2号芯片7的IN2引脚与型号为 AT89S52的7号单片机16的P2. 2引脚电线连接。5.遥控系统遥控系统包括遥控器发射端和接收端，接收端与型号为AT89S52的7号单片机16 电线连接，实现对起车和停车的控制；参阅图13，遥控器接收端与型号为AT89S52的7号单片机16之间的连接是指遥控器接收端的c引脚与型号为AT89S52的7号单片机16的P3. 2引脚电线连接；6.电源系统电源系统由Ni-Mh电池18、型号为LM7808的稳压芯片、型号为UC940的稳压芯片和型号为LM1117的稳压芯片组成，为电动机8、1号光电编码器5、2号光电编码器10、3号光电编码器9、4号光电编码器12、型号为AT89S52的1号单片机1、型号为AT89S52的2号单片机2、型号为AT89S52的3号单片机3、型号为AT89S52的4号单片机4、型号为AT89S52 的5号单片机14、型号为AT89S52的6号单片机15、型号为AT89S52的7号单片机16、型号为ADC0809的1号模数转换芯片、型号为AD⑶809的2号模数转换芯片、型号为33886的 1号芯片6与型号为33886的2号芯片7、型号为LQ7260的加速度传感器17等提供所需要的电源。参阅图4与图11，型号为LM7808的稳压芯片的1号引脚与Ni-Mh电池18的正极电线连接，型号为LM7808的稳压芯片的2号引脚接地，型号为LM7808的稳压芯片的3号引脚为+8V输出端，+8V输出端与型号为ADC0809的2号模数转换芯片的VREF(+)引脚电线连接。参阅图5，型号为UC940的稳压芯片的3号引脚与Ni-Mh电池18的正极电线连接， 型号为UC940的稳压芯片的2号引脚接地，型号为UC940的稳压芯片的1号引脚为+5V 输出端，为1号光电编码器5、2号光电编码器10、3号光电编码器9、4号光电编码器12、型号为AT89S52的1号单片机1、型号为AT89S52的2号单片机2、型号为AT89S52的3号单片机3、型号为AT89S52的4号单片机4、型号为AT89S52的5号单片机14、型号为AT89S52 的6号单片机15、型号为AT89S52的7号单片机16和型号为LQ7260的加速度传感器17等提供工作电源。参阅图6与图10，型号为LMl 117的稳压芯片的VIN引脚与+5V输入端电线连接，型号为LMl 117的稳压芯片的GND引脚接地，型号为LMl 117的稳压芯片的OUT引脚为+3. 3V输出端，+3. 3V输出端与型号为ADC0809的1号模数转换芯片的VREF(+)引脚和型号为LQ7260 的加速度传感器17的3. 3V引脚电线连接。沙地模型车支撑通过性教具演示方法1.铺设沙槽将沙槽中各部分沙土含水量、密度和松软层的厚度均勻，保证沙槽的四框均能接触到沙土，即沙土充满了沙槽底面。在铺设沙槽时，应人为铺设出沙土的松散层和压实层。为了提高实验精度，应尽量保证沙槽水平放置，小干扰时无晃动。2.砂土参数不变，改变沙地模型车参数情况在每次沙地模型车开始实验之前，测量沙槽中沙土的五大相关参数1)沙土的颗粒度，幻沙土的密度，幻沙土的含水量，4)沙土的圆锥指数，幻额定圆锥指数，并记录相关参数以备之后的数据处理。3.沙地模型车参数不变，改变砂土参数情况沙地小车支撑通过性评价指标推导的实验原理1)牵引系数TC:
权利要求
1.一种沙地模型车支撑通过性演示教具，包括沙地装置、计算机、数据采集系统、驱动系统和遥控系统，其特征在于，所述的数据采集系统包括轮速采集模块、车速采集模块、加速度采集模块、电机电压采集模块，更具体地说，数据采集系统包括轮速采集模块中的1号单片机(1)、2号单片机0)、3号单片机(3)、型号为MAX232的电平转换模块、车速采集模块中的4号单片机(4)、加速度采集模块中的5号单片机(14)和电机电压采集模块中的6号单片机(15)；2号单片机(2)的T)(D引脚与3号单片机(3)的RXD引脚电线连接，3号单片机(3)的 TXD引脚与4号单片机(4)的RXD引脚电线连接，4号单片机(4)的TXD引脚与5号单片机 (14)的R)(D引脚电线连接，5号单片机(14)的T)(D引脚与6号单片机(15)的R)(D引脚电线连接，6号单片机(15)的T)(D引脚与1号单片机⑴的R)(D引脚电线连接，1号单片机⑴ 的T)(D引脚与型号为MAX232的电平转换模块的TlIN引脚电线连接，型号为MAX232的电平转换模块的TlOUT引脚与计算机中的计算机串口的SER_IN引脚电线连接；1号单片机(1)的Pl. 0 Pl. 4引脚依次与2号单片机(2)、3号单片机(3)、4号单片机(4)、5号单片机(14)与6号单片机(15)的INTO引脚电线连接。
2.按照权利要求1所述的沙地模型车支撑通过性演示教具，其特征在于，所述的沙地装置由沙槽、砂土和防撞击海绵组成；沙槽为由四个槽壁和槽底组成的长4米X宽1米X高0.5米的长方体形槽，四个槽壁之间，以及四个槽壁的下端面与槽底上平面之间均使用钉子连接，四个槽壁和槽底的材料均是厚度为2厘米的细木工板；砂土采用符合中华人民共和国行业标准-《公路土工试验规程JTG E40-2007》规定的颗粒度较小含水量较低的工业铸造用砂，沙槽中各部分沙土含水量、密度和松软层的厚度均勻，沙槽中砂土厚度为15厘米；防撞击海绵采用四块尺寸均为长20厘米X宽20厘米X厚10厘米硬质海绵，四块海绵分别采用透明胶带粘贴在四个槽壁内表面的中间位置处。
3.按照权利要求1所述的沙地模型车支撑通过性演示教具，其特征在于，所述的轮速采集模块还包括1号光电编码器(5)、2号光电编码器(10)与3号光电编码器(9)；1号光电编码器(5)、2号光电编码器(10)与3号光电编码器(9)的3号引脚与+5V供电电源的+5V端电线连接，1号光电编码器(5)、2号光电编码器(10)与3号光电编码器(9) 的2号引脚接地，1号光电编码器(5)、2号光电编码器(10)与3号光电编码器(9)的1号引脚依次和1号单片机⑴、2号单片机(2)与3号单片机(3)的INTl引脚电线连接。
4.按照权利要求1所述的沙地模型车支撑通过性演示教具，其特征在于，所述的加速度采集模块还包括加速度传感器(17)，型号为ADC0809的1号模数转换芯片，型号为 SN74L04N的反相器组成；型号为ADC0809的1号模数转换芯片的VREF(+)引脚与LM1117稳压芯片的+3. 3V输出端电线连接，加速度传感器(17)的χ输出引脚与型号为ADC0809的1号模数转换芯片的 IN2引脚电线连接，加速度传感器(17)的y输出引脚与型号为ADC0809的1号模数转换芯片的mi引脚电线连接，加速度传感器(17)的ζ输出引脚与型号为ADC0809的1号模数转换芯片的INO引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的OUTl引脚与5号单片机(14)的P0. 7引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的0UT2引脚与5号单片机(14)的P0. 6引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的0UT3引脚与5 号单片机(14)的？0.5引脚电线连接，型号为々00)809的1号模数转换芯片的0肌4引脚与 5号单片机(14)的P0. 4引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的0UT5引脚与5号单片机(14)的P0. 3引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的0UT6引脚与5号单片机(14)的P0. 2引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的0UT7 引脚与5号单片机(14)的P0. 1引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的 0UT8引脚与5号单片机(14)的P0. 0引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的OE引脚与5号单片机(14)的Pl. 4引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的EOC引脚与5号单片机(14)的Pl. 2引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的CLOCK引脚与5号单片机(14)的Pl. 3引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的ADDA引脚与5号单片机(14)的Pl. 5引脚电线连接，型号为AD⑶809的1号模数转换芯片的ADDB引脚与5号单片机(14)的Pl. 6引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的ADDC引脚与5号单片机(14)的Pl. 7引脚电线连接，型号为ADC0809的1号模数转换芯片的START和ALE引脚与型号为SN74L04N的反相器的IY引脚电连接，型号为 SN74L04N的反相器的IA引脚与5号单片机(14)的P3. 6引脚电线连接。
5.按照权利要求1所述的沙地模型车支撑通过性演示教具，其特征在于，所述的电机电压采集模块还包括电动机(8)、型号为ADC0809的2号模数转换芯片；型号为ADC0809的2号模数转换芯片的VREF (+)引脚与LM7808稳压芯片的+8V输出端电线连接，型号为ADC0809的2号模数转换芯片的INO引脚与电动机(8)的正极电线连接；型号为ADC0809的2号模数转换芯片的mi引脚与电动机(8)的负极电线连接；型号为ADC0809的2号模数转换芯片与6号单片机(15)之间的连接关系和型号为ADC0809的 1号模数转换芯片与5号单片机(14)之间的连接关系完全相同，型号为ADC0809的2号模数转换芯片的START和ALE引脚与型号为SN74L04N的反相器的2Y引脚电线连接，型号为 SN74L04N的反相器的2A引脚与6号单片机(15)的P3. 6引脚电连接。
6.按照权利要求1所述的沙地模型车支撑通过性演示教具，其特征在于，所述的驱动系统由 号单片机(16)、型号为33886的1号芯片(6)与型号为33886的2号芯片(7)组成；型号为33886的1号芯片(6)中的2个0UT2引脚与电机电压采集模块中的电动机(8) 的正极电线连接，型号为33886的2号芯片(7)中的2个0UT2引脚与电机电压采集模块中的电动机(8)的正极电线连接，型号为33886的1号芯片(6)中的2个OUTl弓丨脚与电机电压采集模块中的电动机(8)的负极电线连接，型号为33886的2号芯片(7)中的2个OUTl 引脚与电机电压采集模块中的电动机⑶的负极电线连接，型号为33886的1号芯片(6) 与型号为33886的2号芯片(7)的1附引脚和7号单片机(16)的P2. 1引脚电线连接，型号为33886的1号芯片(6)与型号为33886的2号芯片(7)的IN2引脚和7号单片机(16) 的P2. 2引脚电线连接。
7.按照权利要求1所述的沙地模型车支撑通过性演示教具，其特征在于，所述的遥控系统包括遥控器发射端和接收端，遥控器接收端的c引脚与7号单片机(16)的P3. 2引脚电线连接。
全文摘要
本发明公开了沙地模型车支撑通过性演示教具，其包括沙地装置、沙地模型车、计算机、数据采集系统与驱动系统。数据采集系统包括1号至6号单片机和电平转换模块。2号单片机TXD引脚与3号单片机RXD引脚、3号单片机TXD引脚与4号单片机RXD引脚、4号单片机TXD引脚与5号单片机RXD引脚、5号单片机TXD引脚与6号单片机RXD引脚、6号单片机TXD引脚与1号单片机RXD引脚、1号单片机TXD引脚与电平转换模块T1IN引脚和电平转换模块T1OUT引脚与计算机串口SER_IN引脚电连接。1号单片机的P1.0～P1.4引脚依次与2号单片机、3号单片机、4号单片机、5号单片机与6号单片机的INT0引脚电连接。
文档编号G09B25/00GK102169649SQ20111010128
公开日2011年8月31日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者孙博华, 张亮, 李静, 许宇能, 赵煜然 申请人:吉林大学