汽車懸架系統(tǒng)電子控制單元的軟件設(shè)計(jì)

1、汽車懸架系統(tǒng)電子控制單元的軟件設(shè)計(jì) 1 系統(tǒng)軟件功能及結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的軟件是根據(jù)系統(tǒng)的功能而設(shè)計(jì)的。在可靠與實(shí)用的設(shè)計(jì)要求下,它需要實(shí)現(xiàn)的功能有:系統(tǒng)輸入信號(hào)的采集與處理、算法的實(shí)現(xiàn)以及量的輸出等。圖1所示為主程序框圖,整個(gè)單元軟件采用結(jié)構(gòu)化和模塊化設(shè)計(jì)方法,用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。 主動(dòng)車高懸架系統(tǒng)的電子單元應(yīng)用軟件由系統(tǒng)初始化模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)字濾波模塊、算術(shù)判斷模塊(內(nèi)含PWM信號(hào)產(chǎn)生模塊)以及中斷響應(yīng)模塊構(gòu)成。主程序?yàn)橐谎h(huán)體,它擔(dān)負(fù)調(diào)節(jié)車高的任務(wù),根據(jù)位移傳感器輸入信號(hào),得出車高的調(diào)節(jié)趨勢(shì),高速開(kāi)關(guān)閥的打開(kāi)與關(guān)閉。每個(gè)模塊具有一定的特定功能,既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系,低級(jí)模塊可以被高級(jí)模塊反復(fù)調(diào)

2、用。 系統(tǒng)軟件首先對(duì)程序中用到的寄存器和RAM進(jìn)行初始化并且開(kāi)中斷。然后對(duì)1通道指令信號(hào)和2通道位移傳感器輸入信號(hào)同時(shí)進(jìn)行采樣、保持,再分別進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,將結(jié)果存入相應(yīng)的內(nèi)存單元。連續(xù)采樣3次,計(jì)算平均值,作為電子單元的輸入信號(hào)。然后對(duì)1、2通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、判斷,轉(zhuǎn)到相應(yīng)的PWM信號(hào)產(chǎn)生模塊。高速開(kāi)關(guān)閥的打開(kāi)與關(guān)閉,進(jìn)而調(diào)節(jié)車高。在程序運(yùn)行過(guò)程中,還要給看門(mén)狗電路發(fā)出工作脈沖信號(hào)。 主程序代碼如下: ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H JMP INT ORG 0010H MAIN: LCALL INIAL;調(diào)用系統(tǒng)初始化子程序 RESTART: CLR P1.7;

3、發(fā)出看門(mén)狗脈沖信號(hào) LCALL OUT_AD;調(diào)用數(shù)據(jù)采集子程序 MOV R0, #30H MOV R1, #33H LCALL AVERAGE;1通道數(shù)據(jù)數(shù)字濾波 MOV R0, #34H MOV R1, #37H LCALL AVERAGE;2通道數(shù)據(jù)數(shù)字濾波 LCALL DESIDE;調(diào)用算術(shù)判斷子程序 SETB P1.7;發(fā)出看門(mén)狗脈沖信號(hào) JMP RESTART 1.1 系統(tǒng)初始化子程序 程序初始化包括AT89C51內(nèi)部RAM區(qū)的初始化,各特殊功能寄存器的初始化以及I/O口的初始化。在RAM區(qū),要為采集到的位移傳感器信號(hào)、指令信號(hào)、中間運(yùn)算結(jié)果以及程序運(yùn)行過(guò)程中用到的一些參變量設(shè)定相

4、應(yīng)的存儲(chǔ)單元,并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的初始化,RAM分配合理與否,對(duì)程序的編制及優(yōu)化會(huì)產(chǎn)生很大的影響。 初始化程序還要設(shè)置堆棧指針、中斷允許寄存器、中斷優(yōu)先級(jí)寄存器,設(shè)置了中斷脈沖觸發(fā)方式。 1.2 數(shù)據(jù)采集子程序 在采集兩通道信號(hào)時(shí),如果某時(shí)刻只把一次采集到的數(shù)據(jù)作為兩參數(shù)的數(shù)據(jù),由于某種偶然因素往往會(huì)使數(shù)據(jù)失實(shí),造成誤差或錯(cuò)誤。為了避免這種情況,本程序采用了算數(shù)平均值數(shù)字濾波法,需連續(xù)對(duì)兩通道的輸入信號(hào)采集3次,經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)起來(lái)。 1.3 數(shù)字濾波子程序 在主動(dòng)車高懸架系統(tǒng)中,為了減少對(duì)采樣值的干擾,提高系統(tǒng)的可靠性,采用了數(shù)字濾波的方法。所謂數(shù)字濾波,即通過(guò)一定的計(jì)算機(jī)程序,對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)

5、行平滑加工,提高其有用信號(hào),消除或減少各種干擾或噪音,以保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。數(shù)字濾波與模擬RC濾波器相比,具有以下優(yōu)點(diǎn): 1)無(wú)需增加任何硬設(shè)備,只要在程序進(jìn)入數(shù)據(jù)處理和算法之前,附加一段數(shù)字濾波程序即可; 2)由于數(shù)字濾波器不需增加硬設(shè)備,所以系統(tǒng)可靠性高,不存在阻抗匹配的問(wèn)題; 3)模擬濾波器通常是各通道專用,而數(shù)字濾波器則可多通道共享,從而降低成本; 4)可以對(duì)頻率很低(如0.01Hz)的信號(hào)進(jìn)行濾波,而模擬濾波器由于受電容量的限制,頻率不可能太低; 5)使用靈活、方便,可以根據(jù)需要選擇不同的濾波方法,或改變?yōu)V波的參數(shù)。 1.4 中斷響應(yīng)服務(wù)子程序 當(dāng)電源發(fā)生故障時(shí),看門(mén)狗電路發(fā)出中

6、斷請(qǐng)求信號(hào),引起單片機(jī)INTO中斷,CPU響應(yīng)中斷,執(zhí)行中斷服務(wù)程序,發(fā)出報(bào)警信號(hào),同時(shí)關(guān)閉高速開(kāi)關(guān)閥1和高速開(kāi)關(guān)閥2,以免懸架失控。 2 軟件的開(kāi)發(fā) 2.1 采用高級(jí)C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程 現(xiàn)在基于單片機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)電控軟件,主要用匯編語(yǔ)言編程,匯編語(yǔ)言是一種面向機(jī)器的語(yǔ)言,其特點(diǎn)是運(yùn)行速度快,占用存儲(chǔ)空間小,可直接對(duì)硬件進(jìn)行,在一些實(shí)時(shí)的場(chǎng)合有著不可替代的作用。 2.2 軟件的開(kāi)發(fā)采用了基于PC的單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng) 仿真系統(tǒng)具有編輯、匯編、編譯等集成調(diào)試功能。是一種高性能的單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具。所有命令和運(yùn)行情況在屏幕上同時(shí)顯示出來(lái)。支持匯編語(yǔ)言、PLM語(yǔ)言、C語(yǔ)言源程序的運(yùn)行調(diào)試,也可同時(shí)相互交叉使

7、用,有極高的開(kāi)發(fā)效率。 3 結(jié)論 1)軟件設(shè)計(jì)采用了模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)和多任務(wù)機(jī)制,使得系統(tǒng)具有較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和精度; 2)模擬實(shí)驗(yàn)表明:所開(kāi)發(fā)的軟件能夠進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的各運(yùn)行工況的有效,具有較高的參考價(jià)值。 參考文獻(xiàn) 1付百學(xué).汽車電子技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000,8. 2張金女,儲(chǔ)江偉,樸永守.汽車電子裝置與技術(shù)M.哈爾濱:黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,2000,2. 3李栓成,王天穎.現(xiàn)代轎車電控懸架的結(jié)構(gòu)原理和檢修M.北京:北京理工大學(xué)出版社,1998,8. 4加唐諾里斯,美杰克爾賈維克著,李卓森,喬淑平,牛冬妍,藍(lán)曉理譯.懸架系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)M.長(zhǎng)春:吉林科學(xué)技術(shù)出版社,1998,8. 5

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