汽车碰撞实验车载测试系统中数据采集板的设计

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1、计算机应用汽车碰撞实验车载测试系统中数据采集板的设计北京清华大学汽车安全与节能国家重点实验室L)***?(!陈亚东张金换黄世霖摘要M一种在自行研制的车载测试系统中使用的数据采集板!阐述了其硬件结构和软件设计"该数据采集板采用单独的"2/控制!采集电路以一片).位高速01$芯片"0N).*为核心!数据采用了循环存储的思想!数据采集实现了多通道的同步#高速!并实现了冲击条件下的大容量数据的可靠保存"实验证明了这种采集板的可靠性"关键词!碰撞数据采集数据存储同步可靠性在汽车被动安全性研究中!碰撞实验是一项关键性的实验!而通过合

2、适的测量技术取得整车或零部件和模型假人的实验数据才能保证实验的成功"汽车碰撞实验中的电测量技术主要有两大类#一类是拖长线测量方式$一类是车载数据采集"随着研究的深入和对测量技术要存储单元"!/控制逻辑).求的提高!对后一种测量方式的需求更加迫切"汽车碰撞实验作为一项高速大冲击的实验!车载测试系统需要具备能承受大冲击%通道数多%大容量数据可靠存储及触发准确的特点"国外的碰撞实验车载测试系统已形成比较成熟的产品!但价格相当昂贵"而国内的测试设备也都是在各自领域研制!不适合在碰撞实验通道)通道.通道(调理调理调理采样1保持采样

3、1保持采样1保持多路开关"/N位01O转换器的恶劣环境条件下使用"数据采集板是这种车载测试设备的核心!本文比较图)数据采集板的结构图缓冲器深入研究了一种用于该车载设备中的数据采集板"按照正面碰撞乘员保护的设计规则&!"#$%&’(’中对测试仪器的规定!将本车载测试系统中的数据采集板每个通道采样频率设计为)*+,-!模拟信号转换为数字量采用).位的数字长度"考虑到信号后续分析处理的需要!在系统设计上使各通道信号采集完全同步"!数据采集板的设计原理车载测试系统采用多块数据采集板并行工作的方式!由单独主模块负责触发判断"每个数据

4、采集板作为整个测试系统中的一个独立子模块!使用单独的"!/完成采集板的控制工作"同类采集板中大多是用一块01$芯片负责一路通道信号采集来满足同时性的要求!但这样使大数目通道扩展很困难!并且使整个系统很庞杂!降低了碰撞时的可靠性"在本板设计中每块数据采集板使用一块01$芯片实现四个通道信号的同步采集"这样通过减少芯片数量使采集板的可靠性得到提高"采集板结构示意图如图)"在测试系统工作时!数据采集板不断把传感器信号转换为数字量!循环存储在数据采集板的存储器中"当数据采集板接收到控制模块产生的碰撞结束信号时会产生中断!停止数据采集!等待与

5、地面微机的通信"!""硬件组成"#!$%&和地址空间数据采集板的"2/采用"343%350公司的高档6位单片机"!76,289)):;<=>!这种单片机在汽车的复杂工况下有着广泛的应用!并且在某安全气袋控制器中也得到了实际应用!实践证明它的耐冲击性符合本数据采集板的要求"它在扩展模式下有?根数据线和)@根地址线!可以寻址@(AB的空间"这种"!/对数据存储器和程序存储器的寻址是统一的!都在这7CAB空间内!通过设置相关寄存器重新安排单片机的%0"区和寄存器区!使在配置后的地址空间中D****ED2FFF是连续的数据存储器区"但是受

6、单片机最大寻址@(AB的限制!数据存储器的空间很小"由于每块数据采集板要存储四个通道模拟量的转换结果!数据存储器的容量必须有足够大才能保证存储较长时间的信号"为此使用了两片G).AB的H%0"芯片@.?G).作为外扩数据存储器""!/只有)@根地址线!所以采用分页扩展存储器技术!用(根I3%40的输出端口线!使每片@.?G).形成?个@(AB的页面"在每个页面上D****ED!FFF可以用来存储数据"从而系统可用的数据存储空间是)@JG.K?=.AB!即每个通道((计算机应用的数据存储器容量是!"#$%!若采样速率以&"’()计!

7、"#$%&转换电路算"而每个转换结果为&!*+,"最大占用!个字节空间"所以系统可以保存的每个通道数据时间是!"#-.&"/!01&"234"满足系统要求!!"!信号调理电路汽车碰撞实验中采用5676公司的压阻式传感器"它内部集成了稳压装置"还具有温度补偿功能"自带放大"使传感器的输出范围变成了8!9!本信号调理电路首先对传感器的信号放大!倍"这样传感器的信号输出范围可与一般的:;<模拟端输入范围8=9相匹配"提高了系统的转换精度!此放大电路部分采用了:<公司的仪表放大用芯片:<>!""并且硬件上使放大倍数可以在档位&#!#=#&

8、"间调节"这样在不同冲击强度的实验中都可使信号转换的分辨率较高!放大后的信号还被?:@!A&构成的程控滤波器滤波后送入:;<转换电路!按碰撞法规要求"滤波频率设定为!’()!:;<转换器是数据采集板的核心"此板设计中选择了?:@B?