基于dsp56f8346的abs制动防抱死装置的制作方法

专利名称：基于dsp56f8346的abs制动防抱死装置的制作方法
基于DSP56F8346的ABS制动卩，^S
駄领域
本发明属于汽车电子控制技术领域，实现一种基于DSP56F8346的ABS制动防抱皿置。
背景技术：
ABS制动I^&碟置是一类糊主动安^S，用于娥亍驶中的运输工具进fi^恸控制，广 泛应用于轿车、摩托车、客车和货车等公路交通、火车及铁路运输和飞t/l^麟行业，是电子控
制中的a^设备。
制动P施死系纟線早用于20世纪初的火车上，防止列车制动时钢轮抱死导致局部摩擦，热量 集中致^^f&和钢轨早期失謝员坏。后来，旭S裝置应用在飞丰肚，防止着陆后制动跑偏鹏栽，
縮短滑行距离。约在二次世界大战前后，石雕u了汽车的纯机械式卩施死制动装置。上ta^己6o年代 的电子技术已解决了复杂的逻辑控制难题，但是功能和性能受至晰械制造和模拟电子技术水平的
限制；财卜，财和可靠性成为限制实际鹏ABS制动P施^S的主要原因。到了70年代初， ABS出现在豪im车的可选设备中；80年{饭期，ABS在汽车上的应用S^越普遍，已成为绝大 多数类型汽车的标麟备。目前，西欧和北美的客车和货车是标准配置，ABS的装备率达到IOTO， 轿车的装备率在8(m左右。这一方面是齒见的推动作用，欧洲和北美有关组织均有相应娜，保证 轿客车和货车ABS制动P施碟置的装转，另一方面是人们对汽车安全性能意识的觉醒。目前， 我国对客货车有强制装备ABS制动P施鄉置的、 封见要求，新妒的^S ABS的装备率达到 国，车中，中高档轿车基本装备ABS制动p施碟置。
目前，ABS制动P施^fe置一般由三部分纟賊电子控制装置、、舰系统、^l仑離传繊。 它的工作原理是电子控制装置接收来自 皿传感器的输出信号计算车轮转速，并依据^ 織信号估算^fW的行马腿度，采集制动踏板的刹车信号，采用适当的控制策略与控制算法，控
制舰系统的电磁阀动作及电动泵的启停，调节、mai系统的制动、舰力，使制动條工作，从而
控制制动蹄片抱死或松开车轮，使车轮的处于连滚带滑的转动状态，达到使车辆安全、快速地减 速行驶、縮短制动距离，提高操纵稳定性的目的。
现有的ABS制动P施碟置主要采用以角速度作为控制参数的基于门限值控制的控制算法， 该算法的不同路况下各种门限f皿保压时间都是^3l反复试验得出的经验数值，没有十分明确的 理论依据，控制品质难以保证；并且该控制算法是一种开环控制，需要消耗大量的财力和物力才 能过得相关的经验数据，成#高。

发明内容
本发明的目的在于实现糊行驶制动卩施死功能，^f共一种基于DSP56F8346的ABS制动防
为实3Lh^目的，本发明公开了一种基于DSP56F8346的ABS帝恸鹏^a，包括电子控制 装置、雜繊专麟和舰系统，赚征在于臓电子控制驢包搖辅織检测电路、A/D 转换电路、制动信号采集电路、基于DSP56F8346的中央处理电路、电磁阀驱动电路、电动泵驱 动电路、状 警电路和通信接口电路；其中
戶脱^^織检须他路舰 魏传麟检测 旋織度，将检测到的正弦波信号进 行隔离、放大、滄 后输入中央处理器进行计数；
戶腿A/D转换电路，检测^11系统的^^压力信号，并将信号进行放大、搶波后输入中央 处理器的A/D转斜莫块；
戶脱第恸信号采集电路，采集制动踏板的开关量信号，会超隔离、搶波后输入中央处理器的 数字输庙口；
戶腿中央处理电路，对^^^tm检测电路、AD转换电路和制动信号采集电路输入的采集i^ 进4话算处理， 并将控制信号经光电隔离单元输送到电磁阀驱动电路，控制电磁阀驱动电路、泵 驱动电路和通信接口。
本发明的优点和积极效果
1、 禾佣高性能数字信号处理芯片DSP56F8346实现ABS制动P施鄉置，提^W的行驶安 全，增加 操纵稳定性；
2、 本发明能根据雜繊传SII输出的正弦波信号，采用抗干扰处理措施，精确计算雜的
3、 依据四个辅的旋f!3IS，充分利用DSP56F8346的高速数据处理能力，采用卡尔曼滄波 方法，精确估计辅的行^3IS。
4、 本发明以^微多率最为控制参数，控制，的旋转状态，使^^射多率维持在最佳点2TO Pf鉱
5、 粒mf多率预测控制数学模型。首先给定雜的滑移率为20%，根据当前的雜^itS估 计车速，估计分析路面状况，计算当前的各辅的滑移率。若计算出的 射多軒等于20%,电子控 制装置将依据;散多率预测控制数学模型，实施预测控制技术，对不同辅实施 ，制，计算 鹏率的当前值与目标值的^f直，调難制值，使滑移率维持在20%左右。即f顿预测控制技术，
使车轮的实际'微多率与预测模型输出的误^a行反馈校正，在线滚动优ftS制参数，把滑移率
控制在2TO附近，增强系统鲁棒性，实现^f5在制动状况下的安全行驶及增强^i操纵稳定性；
6、 斷氐了用普通微处理器处鹏度限制而弓i起的测量、^a&s制滞后和精度不高的缺陷，
寸M^控制装置具有很好的性能和可靠性；
7、 本发明的鹏单元硬件电路简单、 ^高、^$仑旋新十数安全可靠、实鹏制精度高， 可大大提高體的稳定性和可靠性；
8、 S^ABS帝歸Ji^m皿a^模:tM:设计，M Freescale公司DSP 56F8346芯片作为系 统驢的控带展心，并且具有标定M^口和与^I其继制器的通信接口，提高了系统的监 控和标定的方便性；电控单元的外部接口尽可f採用光电隔离，提高了驢的可靠性；
9、 本发明的ABS制动P施^S实现了智能化、数對七、智胄封会断。

图1是基于DSP56F8346的ABS制动防抱^g^意图2是电子控制装置框图。
图3是ABS装置自系^意图4是ABS制动l^m^g中央mM处理电路结构图5是ABS制动l^m皿置系统供电电路图6是^l^^il检测电路结构图7是A/D转换电路结构图8是电磁阀控制电路结构图9是制动信号采集电路结构图； 图IO是电动泵驱动电路结构图； 图11是状凝艮警电路结构图12是通信接口 (RS232和CAN总线)电路结构图。
具体实航式
本发明提供的一种基于DSP56F8346的ABS制动防抱，置，包括；
(1)电子控制装置包括^!仑^fil检测电路、A/D转换电路、制动信号采集电路、中央处理 电路、电磁阀驱动电路、电动泵驱动电路、状 警电路、通信接口电路。
^!仑糊检测电路用于检测雜旋魏度，将检测至啲正弦波信号进行隔离、放大、滄波 及，后输入中央处理器。
A/D转换电路用于检测液压系统的^j^压力信号采集，荆射言号进行放大、滤波后输入 中央处理器。
制动信号采集电路将制动踏板的开关量信号gil隔离、媳波后输入中央处理器。 中央处理电路用于对脉冲检测电路、AD转换电路、制动信号采集电路输入的采集数据进行
运算处理，并将处理结果的控制信号经光电隔离单元输送到电磁阀驱动电路，实现对电磁阀驱动
电路、泵驱动电路、通信接口的控制；
电磁阀驱动电路用于接受中央处理器输送的控制信号，进而控制电磁阀的开断，实现电磁
阀门的开启^闭；
电动泵驱动ElJ络用于接受中央处理器输送的控制信号，控制电动泵的运行和停止。 状 警电路用于接受中央处理器输送的控制信号，显示ABS装置的运行状态。 通信接口电路与中央处理电路双向连接，并通过CAN总线和RS232接口皿讯电缆与上
位机相连，向上位ai:传电控单元Ecu状劍言息，便于上位机实m控；iiim个接口，可对系 统参鄉亍标定。
(2) 雜織传麟
由电磁感应脉冲传 构成。在车轮轮^h加工出环形齿圈，^转动时带动齿圈旋转，传
^ 出与辅魏成正比的正弦波信号。
(3) 舰系统(制动力调节器)包 鸹恸总泵、制动液、制动力调节器、四#恸條、
鹏管路、六个电磁阀、电动泵和蓄压器等。舰系纟iMi电子控制装置控制控制电磁阀的动作， 使不同^^上制动分菜的制动'舰力腿变大或变小，以防止雜被完全抱死。四个帝恸棘中
左前轮、右離絲一*恸分泵；左后轮、右后轮各一个制动分泵，但是后两个制动棘题 过^il管路并联在一起的。电动泵和蓄压器为液压系统提供需要的制动液工作压力。
本发明所说的基于DSP56F8346的的ABS制动防抱皿置工作原理为控制单7^t车辆的运 行状态进行控制与监测，通过雜魏传殿&的正弦波信号输出来测量雜的織，并由相关电 路及中央处理器进行处理计算出M^^皿和估计车速，，制电磁阀的通断及控制电动泵的 启停，给mE系统掛共适当的压力，接通或断丌相应的辆轮^i:帝恸棘的液压油路，进行车 轮P施死制动控制。电子控制装置禾,测量的信息及相关计算，通鹏制驱动电路动作，使^lfe 上的制动蹄片张开、或者抱死辅，从而使^^抱死或松开，以实现雜制动卩施死的目的。通 信接口模块可fflilRS232接口与上位PCfliffi预信，接社位机的参数设定等标定信息，便于 上位t腿行监控。基于DSP56F8346的的ABS制动P施職置，同时完j^ilCAN总线接口向 其它糊控制器総ABS制动P施死装置的相关系乡級状劍言息，实现信息共享和信息妊。
实施例
参看图1、 2、 3所示。基于DSP56F8346的ABS制动防抱皿置，采用Freescale公司的高性能 数字信号控制器DSP56F8346作为中央处理器'由电子控制装置、$$&繊传繊、訂躯系统(制 动力调节器)、电动泵和蓄压器tUt。电子控制装置包括^1^13S检测电路、A/D转换电路、制 动信号采集电路、中央处理电路、电磁阀驱动电路、电动泵驱动电路、状凝艮警电路、通信接口 电路。 传感器由电磁感应脉冲传 构成，在车车仑轮&Ji有环形齿圈，车车仑转动时带动 齿圈旋转，传感器输出与雜織成正比的正弦波信号。液压系统包括舰管路、电动泵、制动 ，、制动液、制动主泵、制动压力调节块等。il31电子控制装置控制安^S制动压力调节块上 的电磁阀动作及控制电动泵的启停，改变液压系统中制动棘的制动feEE力及第恸液流向，从而
控制制动棘的工作，使安驗雜mh的制动蹄片与帝恸鼓贴合或分离，U^抱死^fe开，
促^^旋lfM减小。电动泵和蓄压器为、鹏系统鹏制动、虹作压力。
参看图4、 5戶标。戶;n兑的电子控制驢中的中央处理电鹏括iif共12路PWM控制脉冲 信号既具有高速处理i[M能力的DSP56F8346芯片、由电阻R91和晶振体Y1构成的晶振电路、 复位电路和参考电压源电路；戶滿软件,ilil设定执行割牛，控制DSP56F8346芯片对^^ 信号检测、制动信号检测、电池腿、帝恸液的鹏腿力信号检测；发出控制指令，控制舰 系虹作。晶振电路向DSP56F8346芯片撒共时钟信号；复位电li&Jlf共上电复位信号。参考电压源 电足^if共A/D转驗考电压。系统装置供电电路(见图5)力口了熔断器、防止电源反接的二极管 D51、DC/DC电源模士央B1205LS—5W、DC/DC电源模块B1205LS-1W，5V转3. 3V的DC/DC转换器件AS1117、 12V转5V的DC/DC转换器件7805，以及电容 虑波电路，系统供电显示用的二极管驱动电S縛。
图6所示。所说的电子控制装置中 ^!检测电路由四路 $^1传^ 测四个 车轮转速的正弦波信号，通过运算放大器LM258及电阻电容组成滤波及放大电路，把信号输入 LM393进行电压比较，把正弦波信号转换为方波信号，再经74HC14进行方波信号整形后输入中央 处理器计数器入口。所述^^,传自是霍尔电磁感应传 ， ^l仑轮SJi加工出环形齿圈， 雜转动时，传麟输出正弦波信号；中央处理器的计数器计数值与^^織成正比。
参看图7所示。所说的电子控制装置中A/D转换电路温度传自PtlOO将制动液由于^g 变化产生的腿输出、压电Mffi力传繊由于帝恸舰力变化产生的电压输出、12V t満辅 助电池的端电压^31电阻分压值，M电阻及电容纟IitRC滤波电路将模拟量信号搶波处理，然后 fflil^放LM258及线性光藕器件LOC110将模拟量与外界隔离并放大到需要的电压幅值，然后将 模拟量信号输入中央处理器DSP56F8346中的12位精度的片上A/D转换模块的ADA0、 ADA1、 ADA2 端口。
参看图8所示。所H兑的电子控制装置中电磁阀驱动电路由驱动器MC33289及期区动电路组 成。接收中央处理^i出的控制信号，经TLP521进行隔离，然后控帝幅号输入功報件MC33289 (MC33289中的OUT1^0UT6接电磁阀的控制线圈)，进而控制电磁阀的通断，使电磁阀动作，
接鹏断开不同制动條的制动、舰路，从而实现^l邻施死控制。
参看图9戶标。所说的电子控制装置中制动信号采集电路:将制动踏板的开关量信号经TLP521 进行隔离，然后将信号输入中央处理器DSP56F8346的输入接口 GPIOA11 。
参看图10戶/f^。戶/H兑的电子控制装置中电动泵驱动电路接收中央处理器输送的控制信号， 经TLP521进行隔离，然后控制信号输入功^^件MC33289 (MC33289中的OUT7接电动泵励磁 线圈)，去控制电动泵的转动或停止。当纟躯系纟舰力降低到一定限度时，电子控制装置检观倒系 舰力过低，将启动电动泵，^^统压力升高；当控制系统检测到压力升至股定的上限值时，将 自动切断电动泵的供电3IS各，使电动泵停止工作。
歸图11戶标。附兑的电子控制装置中状織警电路由开关量信号输出及隔离电路t腿， 掛財艮警及状态由发光二极管信号显示输出。中央处理器根据制动鹏^g的各种运行参鹏 行分析及^， ffiil发光二极M行系统状态显示。若系统状指出现故障，中央处理器将输出控 制信号，控制信号经TLP521进行隔离，然后驱动发光二极管使之发光，以显示ABS装置的工作状态。
参看图12戶标。戶;fi兑的电子控制装置中通信接口电路包括CAN和RS232的隔离及接口驱动 芯片，与中央处理电路双向连接，并舰C層总线和RS232接口及通讯电缆与上位机相连，向上 位ah传电控单元ECU状劍言息，便于上位机实鹏控；ffiiiS个接口，可对系统参数进行标定。 制动卩，^^置可ffiil CAN总线向其它^^控制器进行通信，实现f言息共享和信息交互。其中 RS232通信接口用MAX3221芯片，而CAN总线接口芯片用PCA82C250,在PCA82C250和中央 处理器56F8346之间用高速光电隔离器件6N137实现电子控制驢与外界的电气隔离，以增加装 置抗干扰性。
本发明首先研究应用^A式技术，^ffl高速高性能^A^数宇(言号处理器实现信号的高精度 采集和快速处理，禾'J用信号处理专用芯片，实现具有HW&死功能的低成本设计方案，将各种
按照不同要求l彌到中央处理器，通过中央处理器实5M^ii行驶运行状况的监控和分析功能，
此ABS制动口施碟置具有智慰会断功能，实现了智能化、数判七，使ABS制动P施碟置更 好的舰现代汽车IQlk的发展要求。
权利要求
1、一种基于DSP56F8346的ABS制动防抱死装置，包括电子控制装置、车轮转速传感器和液压系统，其特征在于所述电子控制装置包括车速转速检测电路、A/D转换电路、制动信号采集电路、基于DSP56F8346的中央处理电路、电磁阀驱动电路、电动泵驱动电路、状态报警电路和通信接口电路；其中所述车轮转速检测电路通过车轮转速传感器检测车轮旋转速度，将检测到的正弦波信号进行隔离、放大、滤波及整形后输入中央处理器进行计数；所述A/D转换电路，检测液压系统的温度及压力信号，并将信号进行放大、滤波后输入中央处理器的A/D转换模块；所述制动信号采集电路，采集制动踏板的开关量信号，经过隔离、滤波后输入中央处理器的数字输入端口；所述中央处理电路，对脉冲检测电路、AD转换电路和制动信号采集电路输入的采集数据进行运算处理，并将控制信号经光电隔离单元输送到电磁阀驱动电路，控制电磁阀驱动电路、泵驱动电路和通信接口。
2、 根据权利要求1所述的基于DSP56F8346的ABS制动P施^S，，征在于所3^E冲检 测电路由四路输魏传繊检领啲四个^^織的正弦波信号，fflaS算放大器LM258及电 阻电容组成滤舰放大电路，把信号输入LM393进行电压比较，把正弦波信号转换为方波信号， 再经74HC14进行方波信号,后输入中央处理器计数器入口 。
3、 根据权利要求2戶腿的基于DSP56F8346的ABS制动卩施碟置，辦征在于戶腿^l仑转 速传自是霍尔电磁感应脉冲传感器，车轮轮^h加工出环形齿圈，传自输出与^,成正 比的正弦波信号。
4、 根据权利要求1朋述的基于DSP56F8346的ABS制动,^S， ^#征在于戶腿A/D 转换电路^鹏传離Pt100将制动液由于'鹏变化产生的电压输出、压电,力传繊由于制 动、舰力变化产生的腿输出、^fS 12V t祸尔辅助电池的端电压乡超电阻分压值，Mil电卩贩电 容会贼RC搶波电路将模拟量信号滄波处理，然后通跟放LM258及线性316||器件LOC110将模 拟量与外界隔离并放大至嚅要的电压幅值，然后将模拟量信号输入中央处理器DSP56F8346中的12 位精度的片上A/D转换模块的ADA0、 ADA1 、 ADA2端口 。
5、 根据权利要求1所述的基于DSP56F8346的ABS制动防抱皿置，^tT征在于所述制动信 号采集电路将制动踏板的开关量信号经TLP521进行隔离，然后将信号输入中央处理器的数字量 输入接口GPIOAll。
6、 根据权利要求1所述的基于DSP56F8346的ABS制动^ffi^B， ^t寺征在于所述中央处 理电路包括DSP56F8346芯片、晶振电路、复位电路和参考电压源电路；软件禾群设定执行^[牛 控制DSP56F8346芯片对脉冲信号检测、制动信号检测、电池电压、制动液的，及压力信号检测， 发出控制指令；晶振电路向DSP 56F8346芯片衛共时钟信号；复位电^lj共上电复位信号；参考 电压源ft!TO共A/D转换参考腿。
7、 根据权利要求1所述的基于DSP56F8346的ABS制动防抱M置，^)=寺征在于所述电动泵 驱动电路接收中央处理器输送的控帝瞻号，经TLP521进行隔离，然后控制信号输入功^l件MC33289的OUT7，再接电动泵励磁线圈，控制电动^X作。
8、 根据权利要求1戶腿的基于DSP56F8346的ABS制动P施^fi， ^T征在于戶;f^状, 警电路由开关量信"^俞出及隔离电路组成，$1 警及状态由发光二极管信号显示输出。
9、 根据权利要求1戶皿的基于DSP56F8346的ABS制动Pm^gS， ^t寺征在于戶;f^ffl信接 口电路与中央处理电路双向连接，MCAN总线和RS232接口^3I讯电缆与上位机相连，向上 位ai:传电控单元ECU状雄息，对系统参,亍标定。
10、 根据权利要求1戶脱的基于DSP56F8346的ABS制动卩m碟置，^T征在于戶舰电磁 阀驱动电路及电动泵驱动电路由驱动器MC33289及期瞎J电路组成，完成信号隔离、信号^f俞， ^il和断开电磁阀和电动泵线圈电路。
全文摘要
本发明提供一种基于DSP 56F8346的ABS制动防抱死装置。该装置包括采用高性能数字信号处理器56F8346作为中央处理器的电子控制装置、车轮转速传感器及液压系统三部分。电子控制装置根据四个车轮转速传感器输出的正弦波电信号，通过硬件电路将它们处理转换成与轮速成正比的计数脉冲；中央处理器采集计数值，计算四个车轮的转动速度；电子控制装置依据一定的控制原则，控制液压系统的工作，进而分别对两个前轮、同时对两后轮实施防抱死制动控制，实 现车辆的安全减速及稳定行驶。本发明的ABS制动防抱死装置实现了智能化、集成化，具有广阔的市场应用前景。
文档编号B60T8/17GK101181894SQ20071006030
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月17日 优先权日2007年12月17日
发明者丽 李, 李国洪, 李玉宝, 娟 王 申请人:天津理工大学