专利名称：一种abs系统轮速信号发生装置的制作方法
技术领域：
一种ABS系统轮速信号发生装置
技术领域：
本实用新型涉及信号处理装置，尤其涉及一种可应用于ABS系统研发 的信号发生装置。背景技术：
ABS是一种具有防滑、防锁死等优点的安全刹车控制系统，为了保证 汽车行驶安全，ABS在汽车上得到广泛应用。没有安装ABS系统的汽车， 在遇到紧急情况时，来不及分步缓刹，只能一脚踩死，这时车轮容易抱死， 加之车辆的冲刺惯性，便可能发生侧滑、跑偏、方向不受控制等危险状况。 而安装ABS的汽车，当车轮即将到达下一个锁死点时，刹车在一秒内可作 用60至120次，相当于不停地刹车、放松，即相似于机械的"点刹"；因 此，安装ABS可以避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑，使车轮在刹车 时不被锁死，轮胎不在一个点上与地面摩擦，加大了摩擦力，刹车效率达 到90%以上。ABS的另一主要功效是制动的同时可以打方向躲避障碍。因 此，采用ABS不仅可以提高车辆的制动效能，而且可以维持转向操纵能力， 是一种汽车主动安全技术。
ABS—般由转速传感器、电子控制单元(ECU)和制动阀体三大部件组
成。其中轮速传感器一般是可变磁阻传感器，可以读取轮速/齿圈的变化， 是ABS控制系统的信息感知元件。在汽车制动过程中，阻力、路面扭矩、制 动扭矩会变化很快，ABS系统读取各个轮速，并在很短的时间(毫秒)内独 立地控制调整每个轮胎的制动压力，防止由于车轮抱死所产生的安全事故。 在ABS研制和ABS系统功能测试过程中，通常采用道路试验的方 法，通过将ABS部件装配在汽车上，在专用汽车试验跑道上进行制动试验， 凭驾驶员的感觉来判断ABS的工作是否正常。采用这样的道路试验能真实 反映汽车ABS的执行情况，但是，试验跑道的建设费用高，试验需要专业 的汽车试车员；此外，由于ABS的特殊工作环境，通常是在车辆即将发生 危险时提早纠正刹车状态，以防止危险事故的出现。因此，对于ABS的 研制还没完全成熟前，这样的实验是非常危险的，每一次试验的费用也相 当昂贵，这样在ABS的开发阶段的大量反复实验将是不可取的。申请号为 CN20052006128
公开日2006年6月S日的中国专利《汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置》中，公开了一种汽车防抱死制动系统及 其控制器的性能检测装置及检测方法，该装置可以实现道路模拟和制动控
帝lj，可以对ABS系统性能进行开发和检测，但是整个过程中都需要ABS 制动系统的参与，即在采集轮速的时候也是在ABS制动系统的参与下采 集的，而且此装置所采集的信号在输出的时候并不能完全恢复和释放，因 此不仅试验成本高，而且简单地模拟出随轮速变化的简单正弦信号与实际 的差别比较大，太理想化，往往实验室中测试好的ECU在应用于实际路况 时会出现问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服ABS的研制过程存在的上
述问题，提供一种可模拟真实路况的信号装置，该装置可预先采集不同路 况上的道路信息，所采集的不同道路的信息可多次重复回放。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种ABS系统轮速信号发 生装置，包括中央处理单元、轮速采集单元、轮速回放单元、数据存储单 元和状态控制单元；所述轮速采集单元、轮速回放单元、数据存储单元和 状态控制单元分别与所述中央处理单元相连接。
上述的ABS系统轮速信号发生装置，所述轮速采集单元包括若干轮速 采集模块；所述轮速采集模块包括可编程逻辑控制器、数据缓存器、模数 转换器和前置放大器；所述可编程逻辑控制器的输入端与中央处理单元相 接，其控制端分别与模数转换器和数据缓存器相接；所述前置放大器输出 端与所述模数转换器输入端相接；所述模数转换器输出端与所述数据缓存 器输入端相接；所述数据缓存器读出端与所述中央处理单元相接。
上述的ABS系统轮速信号发生装置，所述轮速回放单元包括若干轮速 回放模块；所述轮速回放模块包括可编程逻辑控制器、数据缓存器、数模 转换器和驱动放大器；所述可编程逻辑控制器的输入端与中央处理单元相 接，其控制端分别与数模转换器和数据缓存器相接；所述驱动放大器输入 端与所述数模转换器输出端相接；所述数模转换器输入端与所述数据缓存 器读出端相接；所述数据缓存器输入端与所述中央处理单元相接。
上述的ABS系统轮速信号发生装置，还包括用于指示工作状态的状态 指示单元，与所述中央处理单元相连。
上述的ABS系统轮速信号发生装置，所述轮速采集模块还包括有源晶振，与所述可编程逻辑控制器的时间端相接。所述轮速回放模块还包括有 源晶振，与所述可编程逻辑控制器的时间端相接。
本实用新型的有益效果是应用本实用新型的装置，通过轮速采集单 元可以通过一次或有限次的道路试验，高速高精度预先采集不同路况上的 道路信息，采集的轮速信号经处理后保存在数据存储单元中，可以多次重 复回放；回放的轮速信号通过直接数字波形合成技术再现实际路况信息， 提供给ABS测试和试验之用；提高了道路试验数据的重复利用率，提高了 研发效率；并且可以避免在真实路况中ABS进行测试时可能出现的危险。
图1是ABS系统的原理示意图。
图2是轮速传感器输出的信号波形。
图3是本实用新型实施例的结构框图。
图4是本实用新型实施例与外围设备连接示意图。
图5是实施例中单个轮速采集模块的结构示意图。
图6是实施例中单个轮速回放模块的结构示意图。
图7是本实用新型实施例的中央处理单元的工作流程图。
图8是本实用新型实施例的可编程逻辑控制器的工作流程图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
如图1所示，当轮胎内侧的齿圈经过速度传感器时，造成磁通量变化， 理想情况下将产生标准的交流正弦电压；如图2所示，该交流电压的幅值 和频率与轮速成正比。该波形信号通过线束和ABS电子控制单元连接， ABS电子控制单元分析四个轮速的大小和变化，判断是否即将出现危险状 态，并通过调节各个压力阀门，作出相应的补救措施。本实用新型ABS 系统轮速信号发生装置用于预先采集多种轮速数据，然后输出给待开发或 测试的ABS电子控制单元。
如图3所示，本例的ABS系统轮速信号发生装置包括中央处理单元2、 分别与中央处理单元2相连接的轮速采集单元3、轮速回放单元4、数据存 储单元5、状态控制单元6、和状态指示单元7;状态控制单元6包括两个 不同功能的按钮，分别为采集启动按钮和回放启动按钮，在两个按钮的控制下中央处理单元执行不同程序，使该装置处于不同的运行状态；状态指 示单元7为两个LED灯，分别指示该装置是处于轮速采集状态还是轮速回 放状态，工作时显示当前的工作状态。
采集轮速信号时，轮速采集单元3采集的轮速信号输入到中央处理单 元2，经中央处理单元2处理后存入到数据存储单元5;回放轮速信号时， 中央处理单元2调取保存在数据存储单元5中的轮速信号，经中央处理单 元2处理后输入到轮速回放单元4。
如图4所示，当采集轮速信号时，轮速采集单元3的输入端与轮速传 感器8的输出端相连；当回放轮速信号时，中央处理单元2通过轮速回放 单元4输出四路轮速信号，轮速回放单元4的输出信号通过专用接口和 ABS电子控制单元9的输入端相连，为ABS电子控制单元9输入四路轮 速信号，即提供ABS控制系统进行研制实验和性能测试时所需的输入数 据。
轮速采集单元3包括四个轮速采集模块，如图5所示，每个轮速采集 模块包括有源晶振CLKll、可编程逻辑控制器CPLDIO、 16位先进先出 数据缓存器FIF012、高速16位模数转换器AD 32和前置放大器33。 CPLD10和中央处理单元2之间通过两个I/O管脚连接，即图5中的CMD。 CPLD10通过此管脚电平的高低确定当前的工作模式，当处于等待状态时， CMD的电平为00;当处于采集轮速时，CMD的电平为01;当处于回放 轮速信号时，CMD的电平为10。当采集轮速信号时，按下采集启动按钮， FIFO 12的输入端和AD32的数据口直接相连接，FIF012写入信号端和 CPLD IO相连接，当CPLD把该信号先拉低后拉高得到一个上升沿时，FIFO 将从AD的数据口写入一个数据。由于FIFO的自身工作原理，每写入一 个数据，旧的数据将自动向FIFO出口移动一个位置。FIFO的读出端和中 央处理单元的外部总线连接，外部总线包括16位数据线、片选信号、读信 号。如图7所示，中央处理单元将循环地判断FIFO的空状态，当FIFO不 为空时，将从FIFO读出一个数据，然后将所读取的数据按照一定的结构 和顺序写到SD存储卡中。此时CPLD对有源晶振CLK产生的输入时钟 信号分频，得到CPLD工作的主频率控制信号，在该信号的每一个下降沿, 控制FIFO从AD数据口写入一个值，之后给AD转换器一个脉冲，AD将 启动下一次的转换，对经过前置放大器放大的轮速信号转换为16位数字信号。
轮速回放单元4包括四个轮速回放模块，如图6所示，每个轮速回放 模块包括有源晶振CLKll、可编程逻辑控制器CPLDIO、 16位FIFO数 据缓存12、高速16位DA转换器42、驱动放大器43。当CPLD10与中央 处理单元相连接的管脚状态为10时，该装置处于轮速回放状态。FIF012 的写入端和中央处理单元的外部总线连接，外部总线包括16位数据线、片 选信号、和写信号。FIF012的读出端数据口直接和DA转换器42的数据 口连接。FIFO的读出端读出控制信号和CPLD连接。当处于轮速回放状态 时，按下回放启动按钮，中央处理单元按一定顺序从SD卡读取数据，当 FIFO状态不为"满"时将该数据调整为16位的有效数据写到FIFO中， 同时CPLD在CLK分频后的工作频率下降沿到来时，控制FIFO读出一个 数据到DA数据口中，DA输出端输出的模拟信号更新为新的电压值，经 过驱动放大器放大后，输出到ABS电子控制单元中。
如图7所示，其为本例中的CPU的工作流程图，CPU的工作程序储 存在内部存储器中，用于控制整个装置的运行，响应用户的操作并在指示 灯中显示工作状态。
如图8所示，其为本例中的CPLD的工作过程图，采用VHDL语言编 写逻辑控制时序，根据CPU给予的不同工作模式，控制FIFO和AD或 DA的工作时间，协助完成轮速采集或发生。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细 说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新 型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。 比如，可编程逻辑控制器也可以采用FPGA。
权利要求1.一种ABS系统轮速信号发生装置，其特征是包括中央处理单元、轮速采集单元、轮速回放单元、数据存储单元和状态控制单元；所述轮速采集单元、轮速回放单元、数据存储单元和状态控制单元分别与所述中央处理单元相连接。
2. 如权利要求1所述的ABS系统轮速信号发生装置，其特征是所 述轮速采集单元包括若干轮速采集模块；所述轮速采集模块包括可编程逻 辑控制器、数据缓存器、模数转换器和前置放大器；所述可编程逻辑控制 器的输入端与中央处理单元相接，其控制端分别与模数转换器和数据缓存 器相接；所述前置放大器输出端与所述模数转换器输入端相接；所述模数 转换器输出端与所述数据缓存器输入端相接；所述数据缓存器读出端与所 述中央处理单元相接。
3. 如权利要求1或2所述的ABS系统轮速信号发生装置，其特征是 所述轮速回放单元包括若干轮速回放模块；所述轮速回放模块包括可编程 逻辑控制器、数据缓存器、数模转换器和驱动放大器；所述可编程逻辑控 制器的输入端与中央处理单元相接，其控制端分别与数模转换器和数据缓 存器相接；所述驱动放大器输入端与所述数模转换器输出端相接；所述数 模转换器输入端与所述数据缓存器读出端相接；所述数据缓存器输入端与 所述中央处理单元相接。
4. 如权利要求1或2所述的ABS系统轮速信号发生装置，其特征是: 还包括用于指示工作状态的状态指示单元，与所述中央处理单元相连。
5. 如权利要求2所述的ABS系统轮速信号发生装置，其特征是所 述轮速采集模块还包括有源晶振，与所述可编程逻辑控制器的时间端相接。
6. 如权利要求3所述的ABS系统轮速信号发生装置，其特征是所 述轮速回放模块还包括有源晶振，与所述可编程逻辑控制器的时间端相接。
专利摘要本实用新型公告了一种ABS系统轮速信号发生装置，包括中央处理单元、轮速采集单元、轮速回放单元、数据存储单元和状态控制单元；轮速采集单元、轮速回放单元、数据存储单元和状态控制单元分别与中央处理单元相连接。应用本实用新型的装置，通过轮速采集单元可以通过一次或有限次的道路试验，预先采集不同路况上的道路信息，采集的轮速信号经处理后保存在数据存储单元中，可以多次重复回放；回放的轮速信号通过直接数字波形合成技术再现实际路况信息，提供给ABS测试和试验之用；提高了道路试验数据的重复利用率，提高了研发效率；并且可以避免在真实路况中ABS进行测试时可能出现的危险。
文档编号G01L5/28GK201145640SQ200720171570
公开日2008年11月5日 申请日期2007年12月19日 优先权日2007年12月19日
发明者汪武东, 强 沈 申请人:比亚迪股份有限公司