客車用盤式制動閘制動性能檢測系統(tǒng)設(shè)計樣本

1緒論1.1論文研究背景當(dāng)前，隨著人們對安全意識提高，交通事故被世人所關(guān)注限度在日益加深。據(jù)關(guān)于部門記錄，全世界每年因車禍導(dǎo)致70多萬人死亡，1200多萬人傷殘，導(dǎo)致直接經(jīng)濟損失5億多美元；汽車總擁有量只占世界2％左右國內(nèi)交通事故死亡人數(shù)卻占世界15％，由此可以看出國內(nèi)在汽車安全面則更為嚴(yán)重。作為重要交通運送工具車輛，其性能好壞是影響交通安全重要因素之一；在車輛因素中，由于汽車制動方面因素導(dǎo)致交通事故占總交通事故1l％。汽車行駛時能在短時間內(nèi)停車且方向穩(wěn)定和在下長坡時能維持一定車速能力，稱為汽車制動性。其能直接關(guān)系到行車安全，是汽車重要性能之一。汽車制動性取決于其制動系統(tǒng)，而制動器是制動系統(tǒng)核心部件，其直接影響汽車制動系統(tǒng)性能發(fā)揮，故而制動器是汽車安全行駛重要保障，沒有制動器汽車就不能安全行駛?？蛙囉帽P式制動器是一種應(yīng)用十分廣泛且成熟制動方式，但是其制動性能無法實當(dāng)前線動態(tài)監(jiān)測，因而給客車安全行駛帶來了一定隱患。隨著自動化技術(shù)發(fā)展，可以借助于單片機構(gòu)建在線動態(tài)檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)對盤式制動器制動性能動態(tài)在線檢測，從而為制動性能評估提供基本數(shù)據(jù)。該課題研究內(nèi)容十分豐富，幾乎囊括了機制專業(yè)、機電專業(yè)學(xué)生所學(xué)所有專業(yè)課程知識，重要涉及機械系統(tǒng)功能原理方案設(shè)計，以及機電一體化系統(tǒng)和測控單元設(shè)計。1.2論文研究目和意義盤式制動閘制動性重要取決于摩擦副摩擦性能，這里摩擦副重要是由摩擦材料、對偶盤構(gòu)成，其中摩擦材料和對偶盤之間摩擦狀況直接影響著制動器性能。而現(xiàn)實中人們對盤式制動閘制動性能在線檢測研究卻比較少，依照當(dāng)前制動閘使用實際工作狀況，運用微電子新技術(shù)，研制一種具備檢測功能制動閘裝置，對制動閘進(jìn)行監(jiān)測，可以提高設(shè)備安全可靠性，對實際工程應(yīng)用有很重要意義。特別是隨著科學(xué)和社會不斷進(jìn)步，對設(shè)備規(guī)定也逐漸向自動化和人性化方向發(fā)展，規(guī)定使用設(shè)備安全可靠、環(huán)保、節(jié)能，這樣對制動系統(tǒng)也提出更高規(guī)定。該選題將機制專業(yè)學(xué)生所學(xué)專業(yè)課程，如機械系統(tǒng)運動模型設(shè)計、傳感檢測電路設(shè)計、機電一體化、單片機測控系統(tǒng)等課程知識有機融合在一起，同步動手實踐規(guī)定較高，對于提高本科生理論應(yīng)用于實踐能力有協(xié)助，因而適合本科生作為畢業(yè)設(shè)計選題。

1.3論文在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀該課題在國內(nèi)外都獲得了相稱某些研究成果。某些研究成果如下：1．王永臣陳剛王磊崔秀在《單片機制動器自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)》中給出單片機制動器自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)構(gòu)造，闡明了它工作原理和特點。系統(tǒng)采用依照流過電機電樞電流控制電機啟停辦法和各種抗干擾辦法。其控制方案新穎，工作可靠，抗干擾能力較強。2．莊光山王成國姚永強王海慶在《制動盤對盤形制動摩擦性能影響》中研究了慣性力矩制動實驗臺。對各種不同石墨形態(tài)鑄鐵制動盤與混雜纖維增強酚醛基制動器片配副時摩擦磨損性能進(jìn)行了研究。成果表白：制動盤對盤形制動摩擦性能有明顯影響。3．程真啟高頂張曉光趙番在《礦井提高機制動器間隙監(jiān)測儀設(shè)計》中紹了基于Meal6單片機礦井提高機器間隙監(jiān)測設(shè)備設(shè)計辦法，通過對煤礦提高機器間隙和空動時間測量，可以實現(xiàn)對盤形器監(jiān)測，解決了煤礦提高安全隱患問題，滿足了煤礦安全生產(chǎn)需要。4．賈福音李志佳王一賓孫晉響在《摩擦提高機滑繩安全可靠制動分析》中析了摩擦提高中繩滑動與繩靜、動張力關(guān)系。通過理論分析、參數(shù)分派提出了滿足系統(tǒng)安全可靠制動外力制動方式，此方式不但可以解除滑繩事故，也可以保證制動器失靈狀態(tài)下，對系統(tǒng)可靠制動。這套設(shè)備研發(fā)成功，可有效控制滑繩事故發(fā)生，為摩擦提高礦井安全高效生產(chǎn)提供保證。5．陳磊任中全熊雙輝在《礦井提高機盤式制動器空動時間測試裝置設(shè)計》中針對礦井提高機盤式制動器空動時間偏長對礦井提高機事故影響,根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》對盤式器空動時間測試辦法進(jìn)行了研究,采用了繼電器工作原理設(shè)計了測試盤式器空動時間測試裝置,并使用虛擬儀器測試系統(tǒng),通過LabVIEW編程語言程序?qū)Ρ緶y試裝置進(jìn)行了驗證。6．王宏德在《盤式制動器制動力矩下降因素分析與對策》中通過對盤式制動器制動力矩下降因素分析，提出了相應(yīng)防范對策，獲得了較好效果。系統(tǒng)操作簡樸快捷，可以實現(xiàn)真正自動排料。可靠性進(jìn)一步提高，維護(hù)量大大減少，整個系統(tǒng)控制完全數(shù)字化，通過操作面板上數(shù)碼管顯示及幾種觸摸按鈕，即可完畢所有操作。7．和田雄一等(日)在《新開發(fā)制動器片和制動盤》中闡述新開發(fā)耐磨耗制動器片和耐熱裂紋制動盤優(yōu)良性能，兩者組合使用時，經(jīng)濟效益頗佳。新開發(fā)制動器片，與各國采用器片相比，其耐磨性較佳，對制動盤也沒有破壞作用。NCM制動盤耐熱裂紋性好，也有減低摩擦副器片磨耗效果。新開發(fā)制動器片與制動盤組合使用時，對減少車輛維修成本具備很大意義。8.XAVERWIRTH〔德國〕在《制動器片提高了盤形制動器性能》中簡介德國鐵路公司高速列車與初期列車四個制動盤相比，它在每根軸上只裝兩個制動盤，使用一種改進(jìn)了接觸模式先進(jìn)制動片，可以減少嗓聲并使能全吸取能力提高了。9.莊光山王成國王海慶姚永強在《混雜纖維增強制動器片制動性能研究》中采用改性酚醛樹脂為基體，炭纖維與鋼纖維、礦物纖維等混雜材料作為增強材料，研制了合用于提速列車盤形制動少金屬制動器片。在慣性力矩實驗臺上對其制動性能進(jìn)行了測試。實驗成果表白，該制動器片在各種規(guī)定實驗條件下摩擦性能均能滿足最高運營速度為120km/h~160km/h提速列車使用規(guī)定。10.趙建明吳鵬在《半金屬基提速客車盤形制動器片摩擦特性研究》中簡介了一種合用于制造提速客車盤形制動器片半金屬基摩擦材料摩擦磨損特性辦法。實驗表白研制配方半金屬摩擦材料具備穩(wěn)定摩擦系數(shù)和較好耐磨性及其抗熱衰退性。實物慣性臺架實驗成果表白，研制配方器片具備較高摩擦系數(shù)，制動距離較短，制動性能穩(wěn)定，完全能滿足提速客車運營制動規(guī)定。綜上所述：以上文獻(xiàn)中作者從各種思路對盤式制動器工作原理及條件有詳細(xì)描述，多有從材料角度來闡述車用盤式制動器摩擦性能，但在檢測動態(tài)性能方面少有闡述特別未曾涉及傳感器，A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換內(nèi)容，因此眾論文只是提供了盤式制動器感性結(jié)識和制動狀態(tài)描述。1.4論文課題重要工作內(nèi)容和本研究要解決問題本課題重要解決如下問題：(1)傳感器選型設(shè)計與計算(2)盤式制動器制動性能模型研究(3)基于單片機數(shù)據(jù)采集單元設(shè)計，重要涉及檢測傳感器選型設(shè)計、A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計、控制單元設(shè)計、通信設(shè)計等(4)制動系統(tǒng)軟件程序設(shè)計本研究能達(dá)到預(yù)期效果如下：1.制動性能模型研究重要有施閘及松閘過程中閘瓦運動學(xué)分析和制動力矩分析，此分析建立了制動器制動動力學(xué)模型，得到了制動性能參數(shù)之間互相影響關(guān)系，為檢測系統(tǒng)設(shè)計提供基本性理論指引，可為傳感器和檢測系統(tǒng)設(shè)計提供基本性數(shù)據(jù)。2.檢測系統(tǒng)總體設(shè)計（硬件）重要有傳感檢測某些、數(shù)據(jù)采集某些和系統(tǒng)監(jiān)控某些，傳感器可以選用速度傳感器，壓力傳感器、位移傳感器，數(shù)據(jù)采集器重要采集模仿量，分為信號調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機、串行通訊模塊和電源。A/D轉(zhuǎn)換重要考慮轉(zhuǎn)換速度和精度；本系統(tǒng)選用單片機要可以控制選取A/D轉(zhuǎn)換芯片并讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，同步還應(yīng)有與上位工控機進(jìn)行串行通信功能。數(shù)據(jù)采集器采用12V供電，為了提高系統(tǒng)可靠性，在系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計上都必要采用相應(yīng)抗干擾辦法。（軟件）單片機系統(tǒng)軟件：采集速度、壓力，位移傳感器輸出模仿信號，并實現(xiàn)單片機和工控機串行通信；構(gòu)成：主程序+中斷程序主程序是完畢單片機系統(tǒng)初始化并采集傳感器輸出信號；串行中斷程序是完畢單片機系統(tǒng)與工控機串行通信。2盤式制動閘制動模型分析2.1制動系統(tǒng)基本性能規(guī)定盤式制動閘是車輛系統(tǒng)中一種重要部件，它重要作用是使車輛在浮現(xiàn)故障或者在需要停止時，使車能在人們規(guī)定期間內(nèi)停止運動，也就是說需要把車動能盡快轉(zhuǎn)化為其她形式能量，達(dá)到消耗動能目。它工作機理是靠兩個相對運動表面互相摩擦?xí)r所產(chǎn)生摩擦阻力來轉(zhuǎn)化車動能，將車動能轉(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到停車制動目。盤式制動器相對于鼓式制動器具備制動性能穩(wěn)定(制動因數(shù)與摩擦系數(shù)成線性關(guān)系)，力矩容量大、只承受軸向力、構(gòu)造緊湊、散熱性好等突出長處，因此在實際中被廣泛應(yīng)用。近年來，隨著人們對車輛安全意識提高、制動閘安全可靠性能倍受注重，對制動閘性能提出如下幾點基本規(guī)定:(1)要有足夠制動力矩，這是保證安全制動可靠基本條件。(2)摩擦副所產(chǎn)生摩擦力矩要穩(wěn)定，在受到外界條件變化(速度、溫度、濕度、驅(qū)動力等)條件下，它變化也要盡量小。(3)散熱性好，避免摩擦表面溫度過高。(4)工作中噪音低、對環(huán)境污染小。(5)具備一定耐磨性，要有一定安全使用壽命。(6)操作、維修簡樸以便。2.2制動系統(tǒng)工作原理分析盤式制動器又稱為碟式制動器，其摩擦副中旋轉(zhuǎn)元件是以端面工作金屬圓盤，稱為制動盤，用螺釘固定在車輪輪毅上。盤式制動器分為鉗盤式與全盤式，其中鉗盤式分為固定鉗式和浮動鉗式，而浮動鉗式又分為滑動鉗式與擺動鉗式。普通制動器都是通過其固定元件對旋轉(zhuǎn)元件施加逆向力矩，通過制動器摩擦副之間相對滑動，把動能轉(zhuǎn)化為熱能由此達(dá)到摩擦減速制動作用。盤式制動器摩擦副中旋轉(zhuǎn)元件是一種被安裝在車軸輪毅上，以端面為工作表面金屬圓盤，稱作為制動盤。制動器固定元件稱作制動塊，由兩到四個工作面積大概為制動盤包角20°左右摩擦片鑲嵌在一種質(zhì)地較硬金屬背板上構(gòu)成。內(nèi)外制動塊及其助動裝置都裝在橫跨制動盤兩側(cè)一種安裝在懸架上夾鉗型支架中，總稱為制動鉗。當(dāng)駕駛?cè)藛T踩下制動踏板，與之相連推桿于是會推動制動主油缸中活塞邁進(jìn)，使得油缸中液壓升高，液壓油在壓力作用下通過油管進(jìn)入制動器油缸中，再把力傳遞到制動器油缸中活塞上推動其法向移動，最后活塞接觸到制動盤而產(chǎn)生制動力，并牢牢把制動盤加快。制動器構(gòu)造如圖圖2-1盤式制動器構(gòu)造圖鉗盤式制動器制動鉗既可以固定在車橋上，也可以浮動在懸架上，因而又可分為定鉗盤式制動器和浮鉗盤式制動器兩類。如圖所示為定鉗和浮鉗兩類盤式制動器示意圖。圖2-2定鉗盤式制動器在定鉗盤式制動器中，跨置在制動盤1上制動鉗體5固定安裝在車橋6上，它不能旋轉(zhuǎn)也不能沿制動盤軸線方向移動，其內(nèi)兩個活塞2分別位于制動盤1兩側(cè)。圖2-3浮鉗盤式制動器在浮鉗盤式制動器中，制動鉗體2通過導(dǎo)向銷6與車橋7相連，可以相對于制動盤1軸向移動。制動鉗體只在制動盤內(nèi)測設(shè)立油缸，而外測制動塊則附裝在鉗體上。盤式制動閘工作原理是：施閘時，減小從控制油口輸入控制油壓，當(dāng)控制油壓在活塞上作用力不大于碟型彈簧彈性恢復(fù)力時，碟形彈簧推動筒體向前運動，安裝在筒體上閘瓦壓向制動盤進(jìn)行制動。松閘時，增大從控制油口輸入控制油壓，當(dāng)控制油壓在活塞上作用力不不大于碟形彈簧彈性恢復(fù)力時，活塞通過連接軸帶動筒體壓縮碟形彈簧，閘瓦遠(yuǎn)離制動盤實現(xiàn)松閘。盤式制動閘制動力矩是靠閘瓦從兩側(cè)壓向制動盤，使閘瓦與制動盤之間產(chǎn)生摩擦力而產(chǎn)生。為了使制動盤不產(chǎn)生附加變形，滾筒主軸不承受附加軸向力，制動閘都是成對使用，每一對叫做一副盤式制動閘。依照制動力矩大小，每輛客車可布置多副制動閘。2.3制動系統(tǒng)構(gòu)造分析當(dāng)前盤式制動閘涉及老式碟形彈簧后置式和新式碟形彈簧前置式兩種。圖2-4（a）為碟形彈簧后置式制動閘構(gòu)造圖，圖2-4（b）為碟形彈簧前置式制動閘構(gòu)造圖。

1、制動盤2、襯板3、活塞4、制動器體5、液壓缸6、碟形簧后蓋7、碟簧8、后蓋

9、連接螺栓10、控制油口11、筒體12、閘瓦

(a)碟形彈簧后置式制動閘構(gòu)造圖

1、筒體(帶襯板)2、碟型彈簧3、彈簧座4、擋圈5、油缸6、泄漏油口7、活塞8、連接栓9、后蓋10、液壓缸蓋11、控制油口12、制動器體13、連接軸14、壓板15、閘瓦16、制動盤(b)碟形彈簧前置式制動閘構(gòu)造圖圖2-4盤式制動閘構(gòu)造圖盤式制動器摩擦副中旋轉(zhuǎn)元件是以端面工作金屬圓盤，輪缸壓力作用在制動鉗上，使其壓靠在制動盤端面產(chǎn)生制動力矩。由于構(gòu)造關(guān)系，盤式制動器普通無摩擦助勢作用，因而制動器效能受摩擦因素影響較小，效能比較穩(wěn)定。制動器是制動系中用以產(chǎn)生阻礙車輛運動或運動趨勢力部件。除了競賽汽車上才裝設(shè)、通過張開活動翼板以增長空氣阻力空氣動力緩速裝置以外，普通制動器都是通過其中固定元件對旋轉(zhuǎn)元件施加制動力矩，使后者旋轉(zhuǎn)角速度減少，同步依托車輪與路面附著作用，產(chǎn)生路面對車輪制動力以使汽車減速。凡運用固定元件與旋轉(zhuǎn)元件工作表面摩擦而產(chǎn)生制動力矩制動器，都稱為摩擦制動器。盤式制動器旋轉(zhuǎn)元件為圓盤狀制動盤，以端面為工作表面。盤式制動器摩擦副中旋轉(zhuǎn)元件是以端面工作金屬圓盤，此圓盤為制動盤。2.4制動過程模型分析制動閘制動過程，從能量觀點講，可以把制動閘當(dāng)作是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它在規(guī)定期間內(nèi)將運動物體動能轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式能量，以實現(xiàn)減速、停車目。制動閘制動可靠限度決定了車輛安全可靠性。2.4.1制動過程分析制動裝置作用在于使行駛中車輛減速或者停車。普通制動裝置是以車輛動能轉(zhuǎn)化成熱能來保證上述制動力。車用制動系統(tǒng)普通廣泛采用液壓制動。駕駛員加在制動踏板上力，通過踏板杠桿按一定比例傳給增力裝置，增力裝置由其他能量將力增大后，傳給制動主缸。制動主缸壓力轉(zhuǎn)換為液壓，通過制動硬管、制動軟管，傳至車輪制動器輪缸。車輪制動器由輪缸液壓推動盤式制動器摩擦塊或鼓式制動器制動蹄壓緊制動盤或制動鼓，使其之間產(chǎn)生摩擦力，即為制動器制動力。如圖2-4所示盤式液壓制動閘從構(gòu)造上講，這種制動器制動是靠摩擦片和摩擦盤之間摩擦力矩產(chǎn)生，摩擦片在工作中很容易磨損，而其中摩擦片磨損限度檢測當(dāng)前是靠人工來完畢，通過后蓋上測量孔對制動器進(jìn)行定期檢查。由于這種制動器制動力矩大，這些設(shè)備工作環(huán)境惡劣，使人工檢測不容易進(jìn)行或容易產(chǎn)生誤差，無法真實反映出摩擦材料磨損狀況，更不能反映出由于摩擦熱而引起破壞限度或潛在熱疲勞限度。當(dāng)前是憑借經(jīng)驗數(shù)據(jù)，規(guī)定摩擦片使用時間，有效期限達(dá)到，無論實際摩擦材料磨損狀況，一律更換以保證機器設(shè)備安全性。這樣操作有兩個缺陷:(1)會出當(dāng)前摩擦材料依然可以安全使用狀況下提前換掉，導(dǎo)致摩擦材料揮霍(2)還會浮現(xiàn)由于某種因素沒有及時更換、或者測量失誤等，使摩擦片沒有及時更換會浮現(xiàn)不安全潛在危險，因此對制動器在線檢測動態(tài)監(jiān)測是很必要。2.4.2制動過程建模施閘及松閘過程中閘瓦運動學(xué)分析1、碟形彈簧2、活塞3、閘瓦4、制動盤圖2-5盤式制動閘制動力學(xué)模型以活塞為研究對象，活塞在運動過程中，依照質(zhì)心運動定理得到：為活塞有效作用面積；為第個制動閘內(nèi)碟形彈簧正壓力；將式(2-6)、(2-7)代入式(2-5)得到制動力矩：以軸心為質(zhì)點力矩方程為:(2-13)式中：——車輪總成轉(zhuǎn)動慣量(kgm2);——車輪旋轉(zhuǎn)角速度(rad/s);——制動器對車輪制動力矩(Nm);——車輪受到滾動阻力矩(Nm)。汽車制動時，由于路面對車輪滾動阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力矩都很小，可以忽視其影響。因而上式可簡化為力矩平衡方程，(2-14)同步制動器制動力矩必要滿足(2-15)動力學(xué)模仿參數(shù)計算1.單輪等效轉(zhuǎn)動慣量制動器制動過程是把汽車機械能轉(zhuǎn)化為熱能過程，依照能量守恒定律可以擬定制動器單輪等效轉(zhuǎn)動慣量:EQ\F(1,2)2=EQ\F(1,2)(2-16)式中:——質(zhì)量(kg);——行駛速度(m/s);——整體等效轉(zhuǎn)動慣量(kgm2);——車輪轉(zhuǎn)動角速度(rad/s)。制動過程中，假設(shè)車輪只有純滾動，有=(2-17)式中：——車輪滾動半徑(m)。把公式(2-17)代入公式(2-16)=2(2-18)制動過程中汽車具備慣性，使得先后車輪承受了一種法向慣性力，慣性力促使汽車先后車輪摩擦功、制動力矩及等效轉(zhuǎn)動慣量都發(fā)生了變化。2.車輪角速度依照制動開始時汽車初始速度，可以得到=／（3.6）(2-19)==(2-20)=-=-(2-21)其中：——車輪初始角速度(rad/s);——汽車初始速度(km/h)?！囕喗菧p速度(rad/s2);——車輪瞬態(tài)角速度(rad/s);——時間。2.5本章小結(jié)本章詳細(xì)簡介了盤式制動閘構(gòu)造和工作原理，在此基本上總結(jié)了國內(nèi)外在此方面研究現(xiàn)狀。建立了汽車制動閘制動動力學(xué)模型，得到了制動性能參數(shù)之間互相影響關(guān)系，為檢測系統(tǒng)設(shè)計提供基本性理論指引。闡述了制動閘需要滿足基本性能規(guī)定，簡介了各種不同類型制動閘發(fā)呈現(xiàn)狀和應(yīng)用場合;簡介了盤式制動閘構(gòu)成、工作原理和構(gòu)造特點。分析了盤式制動閘存在重要問題，指出研制制動閘摩擦在線檢測系統(tǒng)必要性。在線檢測系統(tǒng)是當(dāng)代設(shè)備必然規(guī)定和發(fā)展趨勢，它能有效保障人身和設(shè)備安全、提高設(shè)備工作可靠性和自動化限度，使得設(shè)備管理更加合理化、科學(xué)化。

3盤式制動閘制動性能檢測系統(tǒng)總體方案3.1總體方案3.2系統(tǒng)重要功能與技術(shù)指標(biāo)3.2.1重要功能1、對客車用制動系統(tǒng)盤形閘參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測；采用基于單片機開發(fā)數(shù)據(jù)采集器采集制動力矩、閘間隙和制動減速度傳感器輸出模仿量信號；2、盤形閘工作間隙位置校準(zhǔn)；通過對串口接受檢測數(shù)據(jù)分析解決與融合，得到制動性能參數(shù)，對盤式制動閘制動性能進(jìn)行評判；3、靜態(tài)數(shù)據(jù)斷電后可以長期保存；4、具備自恢復(fù)功能，可以避免干擾引起系統(tǒng)“死機”現(xiàn)象。依照現(xiàn)場實際狀況，面對所需要解決實際問題，擬定方案原則:1、系統(tǒng)適應(yīng)持續(xù)工作;2、準(zhǔn)的確時測量;3、可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離觀測和控制;4、系統(tǒng)可靠性高;5、具備較好性價比?；谝陨显瓌t設(shè)計出了系統(tǒng)方案，系統(tǒng)由兩某些構(gòu)成:上位機和下位機。上位機由計算機和通信接口構(gòu)成，計算機安裝有專門監(jiān)測軟件，監(jiān)測軟件借用計算機強大功能實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時觀測和控制，通信接口則完畢通信電平轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)通信。下位機則以微控制器為核心，輔以有關(guān)外圍電路完畢盤形閘工作參數(shù)實時監(jiān)測，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集解決和通信。3.2.2重要技術(shù)指標(biāo)1、工作間隙測量范疇:0一3mm2、測量誤差:士10%3、轉(zhuǎn)換精度:<10%4、測量周期:<400ms5、電源電壓:220V或127V6、主機工作電壓:+5V7、環(huán)境溫度:0一70℃3.3系統(tǒng)設(shè)計流程檢測技術(shù)也稱測試技術(shù)，它涉及測量和實驗兩方面。測量，就是把被測對象某些特性信息提取出來，并加以度量;實驗，就是通過某種人為辦法，運用專門裝置，把被測系統(tǒng)所存在某種特性信息，激發(fā)出來并加以提取測量。微電子技術(shù)發(fā)展，推動了檢測技術(shù)進(jìn)步，使得儀器儀表不斷地向智能化、數(shù)字化、小型化、多功能化方向發(fā)展。檢測技術(shù)中數(shù)據(jù)解決能力和在線檢測、實時分析能力大大增強，儀器儀表功能得以擴大，精度和可靠性有了很大提高。信息提取普通采用傳感器件來完畢。傳播信息載體是信號，為了便于對被測信息進(jìn)行后續(xù)解決，普通是將被測信息轉(zhuǎn)換成電信號，也就是把被測信號轉(zhuǎn)換成電壓、電流或其他電路參數(shù)(電阻、電感、電容)等電信號輸出。普通來講信號轉(zhuǎn)換存儲與傳播需要中間轉(zhuǎn)換裝置來完畢，普通是把信號轉(zhuǎn)換成便于傳播、功率足夠大，并具備一定驅(qū)動功能電壓或者電流。總來講，檢測技術(shù)具備如下三種功能:(1)過程中參數(shù)測量功能;(2)過程中參數(shù)監(jiān)測控制功能;(3)測量數(shù)據(jù)分析判斷功能。檢測系統(tǒng)由硬件和軟件兩大某些構(gòu)成。一方面要全面、對的、均衡地分派軟、硬件功能，應(yīng)當(dāng)綜合考慮系統(tǒng)規(guī)定、開發(fā)周期、產(chǎn)品成本、系統(tǒng)可靠性等多方面因素。增大硬件功能比例可以提高速度，減少所需存儲容量，有助于檢測和控制實時性，但同步會增長成本，電路變得復(fù)雜，減少了可靠性，并且開發(fā)周期較長。而軟件和硬件合理分派既可增強儀器功能，提高測量精度，又可使系統(tǒng)構(gòu)造更加簡樸和緊湊，節(jié)約投資。因而遵循原則是既能實現(xiàn)功能指標(biāo)，同步系統(tǒng)成本又最低?？紤]到本系統(tǒng)詳細(xì)狀況，應(yīng)盡量以軟件代替硬件來實現(xiàn)功能，減少成本，同步力求電路簡樸，工作可靠。本系統(tǒng)基于上述原則分派軟硬件功能：硬件重要功能是從現(xiàn)場獲取被測信號，完畢數(shù)據(jù)采集、解決、顯示、存儲以及通訊。軟件由2某些構(gòu)成：單片機系統(tǒng)軟件，用于完畢信號采集和傳播；計算機智能分析軟件，完畢程序界面開發(fā)，進(jìn)行進(jìn)一步分析解決并完畢顯示、存儲、報表生成與打印等工作?？傮w方案擬定之后，系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計工作可以同步進(jìn)行。硬件和軟件只有緊密配合，協(xié)調(diào)一致，才干構(gòu)成高性能智能檢測系統(tǒng)。在系統(tǒng)研制過程中，軟硬件功能總是不斷地調(diào)節(jié)，以便互相適應(yīng)，互相配合，達(dá)到最佳性價比。一方面，依照設(shè)計方案進(jìn)行有關(guān)資料文獻(xiàn)檢索，擬定芯片選型、選取功能擴展電路、接口電路方案，完畢硬件電路原理圖。再次，在完畢硬件某些設(shè)計同步，應(yīng)進(jìn)行單片機、計算機智能分析軟件模塊開發(fā)和編程。在擬定電路原理和硬件均無重大問題狀況下，對已設(shè)計系統(tǒng)軟件分模塊逐個進(jìn)行調(diào)試，如有問題，及時修改，然后完畢單片機系統(tǒng)程序錄入。最后，集成各某些子系統(tǒng)，構(gòu)建整個系統(tǒng)，使其可以滿足現(xiàn)場應(yīng)用規(guī)定。3.4本章小結(jié)本章依照盤式制動閘制動性能檢測系統(tǒng)所要實現(xiàn)功能，對系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計：整個系統(tǒng)由傳感檢測某些、數(shù)據(jù)采集某些和系統(tǒng)監(jiān)控某些構(gòu)成；采用兩級分布式構(gòu)造，工控機作為上位機、數(shù)據(jù)采集器作為下位機；工控機和數(shù)據(jù)采集器之間采用多機主從串行通信方式。同步，本章對系統(tǒng)設(shè)計流程也進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

4檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計本章依照檢測系統(tǒng)功能規(guī)定進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計。為了直接測量制動力矩和迅速可靠地檢測出閘間隙，結(jié)合盤式制動閘構(gòu)造特點和現(xiàn)場應(yīng)用規(guī)定設(shè)計了制動壓力傳感器和霍爾位移傳感器。本章對傳感器設(shè)計和選型、數(shù)據(jù)采集器設(shè)計以及和工控機選型作了詳細(xì)簡介。4.1單片機選取單片機是整個檢測系統(tǒng)核心元件，負(fù)責(zé)對檢測信號進(jìn)行數(shù)據(jù)解決、顯示、存儲和報警功能。單片機選用原則是在滿足測試系統(tǒng)規(guī)定條件下，需要具備一定靈活性和一定擴展功能。單片機AT89C52是ATMEL公司生產(chǎn)一種低電壓，高性能8位單片機，片內(nèi)具有8kbytes可重復(fù)擦寫只讀程序存儲閘((EPROM)和256bytes隨機數(shù)據(jù)存儲(RAM)，它采用ATMEL公司高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容原則MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央解決閘和可擦寫Flash存儲單元，AT89C51單片機應(yīng)用于許多控制系統(tǒng)場合。單片機AT89C52重要性能參數(shù):①8K字節(jié)可編程閃速程序存儲閘，1000次擦寫周期，數(shù)據(jù)可以保存;②全靜態(tài)工作:0MHz——24MHz;③三級加密程序存儲閘，256x8位內(nèi)部RAM;⑤32條可編程v0口線;⑥3個16位定期閘/計數(shù)閘;⑦8個中斷源;⑧可編程串行UART通道;⑨低功耗空閑和掉電模式;單片機AT89C52長處是:①內(nèi)部包括存儲閘，在系統(tǒng)開發(fā)過程中能很容易地進(jìn)行程序修改，可大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。同步在外界電源損壞狀況下，仍能保存信息。②AT89C52內(nèi)部采用了FLASH存儲閘，在編程浮現(xiàn)錯誤時可以隨時修改，直到修改對的為止，以便顧客編程。③用AT89C52設(shè)計系統(tǒng)，可以重復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)實驗、調(diào)試，每次調(diào)試可以編入不同程序，這樣可以保證系統(tǒng)設(shè)計達(dá)到最優(yōu)，并且可以按照顧客需要隨時進(jìn)行修改，使設(shè)計系統(tǒng)能適應(yīng)顧客最新規(guī)定。④AT89C52設(shè)有靜態(tài)邏輯，可以在零頻率條件下工作，支持兩種軟件可選省電模式。在閑置模式下，CPU停止工作，但片內(nèi)RAM、定期閘/計數(shù)閘、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩閘，禁止所有其他片內(nèi)控制單元功能，直到下一次硬件復(fù)位為止。本系統(tǒng)以AT89C52為核心，完畢檢測存儲功能。系統(tǒng)上電后，AT89C52一方面要對有關(guān)外圍器件進(jìn)行初始化設(shè)立和自身功能設(shè)定，然后循環(huán)檢測各路傳感器信號，儲存數(shù)據(jù)傳送上位機。

4.2傳感器選取傳感器是連接被測對象和檢測系統(tǒng)接口，它采集信息是系統(tǒng)進(jìn)行解決和判斷根據(jù)，在很大限度上影響和決定了系統(tǒng)功能精確性。傳感器是作為一種把輸入非電量(物理量、化學(xué)量、生物量等)信息轉(zhuǎn)換成電量信號輸出器件或裝置，其構(gòu)成核心是能把非電量信息轉(zhuǎn)換電信號轉(zhuǎn)換元件。這種轉(zhuǎn)換功能，對物性型傳感器可一次完畢，實現(xiàn)“被測非電量一有用電量”直接轉(zhuǎn)換;而構(gòu)造型傳感器必要通過前置敏感元件預(yù)轉(zhuǎn)換后才干完畢，即實現(xiàn)“被測非電量一有用非電量一有用電量”間接轉(zhuǎn)換。此時，傳感器就由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和其她輔助元件構(gòu)成。對于不同檢測量，要依照被檢測量特性及其在實驗過程中變化狀況來選用符合實際狀況傳感器。以單片機為信息解決核心檢測系統(tǒng)具備較強功能，可以實現(xiàn)檢測信號顯示，具備數(shù)據(jù)解決和判斷功能。通過本檢測系統(tǒng)研制，可以對制動系統(tǒng)進(jìn)行檢測，通過測試數(shù)據(jù)，可以對系統(tǒng)進(jìn)行分析，同步可以實現(xiàn)實時對系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行判斷和故障診斷?？傊?，通過對制動系統(tǒng)實時在線檢測，可以及時發(fā)現(xiàn)故障苗頭，使問題剛開始浮現(xiàn)時就能得到及時解決，對事故發(fā)生和擴大將起到有效防止作用。1.運用電阻測量傳感器有:電阻應(yīng)變式傳感器和電位器式。1)電阻應(yīng)變式傳感器是一種運用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號構(gòu)造型傳感器。壓電式位移傳感器，由于壓電元件特性，它只能用于不斷變化位移測量;應(yīng)變片式傳感器，用于由力或熱產(chǎn)生變形測量。2)電位器式是運用移動電位器觸點變化電阻值，來測量位移。電位器式傳感器可用于中、小位移(幾十毫米內(nèi)位移量)，用于精度規(guī)定不高場合。長處是構(gòu)造簡樸、成本低。2.運用電感位移傳感器有:自感式、互感式、電渦流式、感應(yīng)同步器。1)自感式是通過變化磁路磁阻使線圈自感變化，運用線圈自感變化來實現(xiàn)非電量與電量轉(zhuǎn)換。當(dāng)前慣用有三種類型:變氣隙型、變面積型、螺管插鐵型。其基本構(gòu)造含線圈、鐵芯、活動銜鐵等三個某些。電感式傳感器重要用于小位移量測量，測量精度高，用于小偏差測量可達(dá)亞微米精度。傳感器輸出阻抗小，有較強抗干擾能力。廣泛用于各種測量，涉及加工中測量，它能用于幾至幾百赫茲變化量測量。2)互感式(變壓閘式)是通過變化互感來檢測，互感式傳感器又稱變壓器式傳感器，它與電感式傳感器不同在于互感式傳感器是先把被測量變化轉(zhuǎn)換成線圈互相互感變化，再經(jīng)變換成為電壓信號輸出。變壓閘式傳感器以差動形式為最慣用，差動變壓閘式傳感器又簡稱差動變壓器。變壓器式傳感器特點與應(yīng)用范疇大體與電感式傳感器相似，但高精度場合以用電感傳感器為多。3)電渦流式傳感器是運用電渦流現(xiàn)象變化線圈自感、阻抗原理，電渦流式傳感器基本構(gòu)造涉及探頭和變換器兩某些。變換器由測量電路構(gòu)成，探頭重要是由一種固定在框架上扁平線圈構(gòu)成，普通放在端部(線圈可繞制在框架槽內(nèi)，也可用粘合劑粘結(jié)在端部)。它重要用于尺寸和位移參數(shù)測量，可用于不接觸測量，精度可達(dá)微米級。電渦電流式辨別率好，但易受被測物體材料、形狀、加工質(zhì)量影響。4)感應(yīng)同步器是運用兩個平面繞組互感隨位置不同而發(fā)生變化原理來測量，感應(yīng)同步器重要用于大線位移測量，可測量長達(dá)幾米線位移測量，它輸出阻抗低，抗干擾能力強，對環(huán)境規(guī)定不高。3.磁電式傳感器是通過磁電作用將被測量(如振動、位移、轉(zhuǎn)速等)轉(zhuǎn)換成電信號一種傳感器。運用磁電效應(yīng)位移傳感器有:霍爾式、磁柵式、磁敏式。1)霍爾式傳感器是運用半導(dǎo)體霍爾元件霍爾效應(yīng);2)磁柵式傳感器是運用磁頭和磁柵相對移動，從而在磁頭上感應(yīng)出電信號，此類傳感器屬于數(shù)字式傳感器一種，與此外一種數(shù)字式傳感器一感應(yīng)同步器特點及使用范疇相似，其精度略低于感應(yīng)同步器。磁柵式傳感器用于大線位移與360度內(nèi)角位移測量。3)磁敏式傳感器是以固體中磁電轉(zhuǎn)換效應(yīng)為基本，由于載流半導(dǎo)體在磁場中有磁電效應(yīng)(霍爾效應(yīng))而輸出電勢，該類傳感器重要有磁阻傳感器、磁敏二極管和磁敏三極管等。4.運用電容傳感器有:電容式、容柵式1)電容式傳感器是通過變化電容量來進(jìn)行測量，電容式傳感器是將被測非電量變化轉(zhuǎn)換為電容變化一種傳感器，它具備構(gòu)造簡樸、敏捷度高、動態(tài)響應(yīng)好、可實現(xiàn)非接觸測量、具備平均效應(yīng)等長處。電容式傳感器重要用于小位移、尺寸偏差等測量，可實現(xiàn)不接觸測量，頻率響應(yīng)高(可達(dá)數(shù)千赫)，敏捷度高。它輸出阻抗高，傳感器電容值小，易受外界環(huán)境因素干擾，使用時需采用妥善屏蔽辦法，在采用可靠屏蔽辦法條件下可達(dá)很高精度(可達(dá)微米至幾十納米)。2)容柵式傳感器是運用通過變化電容量或加以勉勵電壓來產(chǎn)生感應(yīng)電勢原理來測量，運用容柵可實現(xiàn)大位移測量(量程達(dá)數(shù)百毫米)。容柵構(gòu)造簡樸、尺寸小(與柵等相比)，慣用于數(shù)顯量具中，精度可達(dá)幾微米。5.光電式傳感器有:普通形式、光纖式、光學(xué)編碼器式、光柵式1)普通形式是先通過變化光路光通量，再運用各種光電器件光電效應(yīng)將信號轉(zhuǎn)換成電信號一種傳感器。2)光柵式傳感器，先運用光柵形成莫爾條紋和位移之間關(guān)系，再運用各種光電器件光電效應(yīng)將光信號轉(zhuǎn)換成電信號一種傳感器。光柵式傳感器用于大線位移測量。3)光纖式傳感器，運用光導(dǎo)纖維傳播特性或材料效應(yīng)或傳光，再用各種光電器件光電效應(yīng)將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。4)激光干涉?zhèn)鞲衅?、多普勒效?yīng)、衍射及光電器件來測量，激光干涉?zhèn)鞲衅髦匾糜诖罅砍?、高精度測量，每米可達(dá)0.1-0.2微米。

本系統(tǒng)通過壓力傳感器和位移傳感器接受檢測部位信息，通過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入到單片機中，在單片機中對檢測信號進(jìn)行數(shù)據(jù)解決，然后傳給上位機。位移傳感器，本系統(tǒng)采用電渦流傳感器，它由探頭，延伸電纜，前置器及被測體構(gòu)成基本工作系統(tǒng)圖。圖4-1電渦流傳感器系統(tǒng)圖前置器中高頻振蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈，在探頭頭部線圈中產(chǎn)生交變磁場。如果在這一交變磁場有效范疇內(nèi)沒有金屬材料接近，則這一磁場能量會所有損失;當(dāng)有被測金屬體接近這一磁場，則在此金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，電磁學(xué)上稱之為電渦流。與此同步該電渦流場也產(chǎn)生一種方向與頭部線圈方向相反交變磁場，由于其反作用，使頭部線圈高頻電流幅度和相位發(fā)生變化(線圈有效阻抗)，這一變化與金屬體磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、線圈幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導(dǎo)體表面距離等參數(shù)關(guān)于。普通假定金屬導(dǎo)體材質(zhì)均勻且性能是線性和各項相似性，則線圈和金屬導(dǎo)體系統(tǒng)物理性質(zhì)可由金屬導(dǎo)體電導(dǎo)率σ磁導(dǎo)率ζ尺寸因子τ頭部體線圈與金屬導(dǎo)體表面距離D，電流強度I及頻率ω參數(shù)來描述，則線圈特性阻抗可用Z=F（τ，ζ，σ，D，I，ω）函數(shù)來表達(dá)。普通咱們能做到控制τ，ζ，σ，I，ω這幾種參數(shù)在一定范疇內(nèi)不變，則線圈特性阻抗Z就成為距離D單值函數(shù)，雖然其整個函數(shù)為非線性，其函數(shù)特性為“S”型曲線，但可以選用它近似為線性一段，通過前置器電子線路解決，將線圈阻抗Z變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流變化。輸出信號大小隨探頭到被測體表面之間間距而變化，電渦流傳感器就是依照這一原理實現(xiàn)對金屬物體位移，震動等參數(shù)測量。其工作過程是，當(dāng)被測金屬與探頭之間距離發(fā)生變化時。則探頭中線圈Q值發(fā)生變化，Q值變化引起振蕩電壓幅度變化，這個隨距離變化振蕩電壓通過檢波、濾波、線性補償、放大歸一解決轉(zhuǎn)化成電壓(電流)變化。最后完畢機械位移(間隙)轉(zhuǎn)換成電壓(電流)。本系統(tǒng)選取位移傳感器型號為:CZF∕BZF系列電渦流位移傳感器它技術(shù)參數(shù)為:1)線性范疇:0-6(mm)2)線性誤差:0.6%-3.0%3)探頭外徑:18(mm)4)信號輸出:4-20mA.5)工作溫度:傳感閘:<100°C，前置閘<65°C6)工作電源:正負(fù)24VDC產(chǎn)品長處:非接觸電渦流式位移傳感器，具備非接觸測量、線性范疇寬、敏捷度高、抗干擾能力強、無介質(zhì)影響、穩(wěn)定可靠、易于解決等長處。壓力傳感器作用是檢測制動壓力大小。在設(shè)計中選用KYC01型絕壓/壓力傳感器，最小量程范疇:0一200kPa;最大量程范疇:0一700kPa;壓力傳感器采用12V供電，滿量程輸出為20mV，由于需要制動力比較小，故在設(shè)定期量程范疇為0一0.6MPa，即當(dāng)壓力值為0.6MPa時，輸出為20mV。壓力傳感器尺寸外形如圖所示。圖4-2壓力傳感器外形圖由于傳感器輸出電壓幅值在0-20mv之間，信號立雖然用，需要對信號進(jìn)行放大解決。制動壓力傳感器輸出口有3個，分別是地線，直流電壓和輸出線。在設(shè)計放大電路中輸入口也與壓力傳感器相應(yīng)。由于傳感器輸出信號較弱，往往包具有工頻，靜電和電磁耦合等共模干擾，這就需要放大電路需要很高共模抑制比以及高增益，低噪聲和高輸入阻抗，電路構(gòu)造圖如下所示。圖4-3壓力傳感電路轉(zhuǎn)速傳感器選取,選用光電式傳感器測轉(zhuǎn)速。這種傳感器把旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速變?yōu)橄鄳?yīng)頻率脈沖，然后用測量電路測出頻率，由頻率值就可以懂得所測轉(zhuǎn)速值。這種測速辦法具備傳感器構(gòu)造簡樸，可靠，測量精度高特點，是當(dāng)前慣用一種測量轉(zhuǎn)速辦法，如圖4-4所示，它由測速齒盤1，光源2，光敏元件3構(gòu)成。從光源發(fā)出光通過測速齒盤上齒槽射到光電元件上，使光電元件感光。測速齒盤上有30個齒槽，當(dāng)測速齒盤旋轉(zhuǎn)一周，光敏元件就能感受到與開孔數(shù)相等次數(shù)光次數(shù)，因而產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)量電脈沖信號。圖4-4轉(zhuǎn)速測量原理4.3信號調(diào)理電路設(shè)計信號調(diào)理電路重要功能是將制動壓力傳感器輸出0~20mv信號調(diào)理放大為0~5V原則電壓信號，放大電路增益放大倍數(shù)為250。同步，放大電路設(shè)計還要考慮傳感器輸出電特性。由于制動壓力傳感器輸出信號是從高共模電壓中檢測出薄弱差分電壓信號，規(guī)定放大電路具備高輸入阻抗和共模抑制比。為此放大器采用由三個運算放大器構(gòu)成二級運放電路，放大電路原理圖如圖4-5所示。U1和U2構(gòu)成第一級差動放大電路，該電路放大倍數(shù)為，由U3構(gòu)成第二級放大電路放大倍數(shù)為，整個放大電路放大倍數(shù)為。以此擬定電阻元件大小為，，，，放大電路增益為250，該電路輸入阻抗高達(dá)幾十兆歐，共模抑制比高達(dá)160dB，滿足制動壓力傳感器信號放大規(guī)定。圖4-5制動壓力傳感器信號放大電路4.4A/D轉(zhuǎn)換器選取由于單片機不能解決模仿信號，因此需要A/D轉(zhuǎn)換器來將模仿信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后再進(jìn)行解決。選取A/D轉(zhuǎn)換器時重要考慮如下兩個因素:①轉(zhuǎn)換速度，它反映了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間。ADC型號不同，轉(zhuǎn)換速度有很大差別。②轉(zhuǎn)換精度，ADC轉(zhuǎn)換精度取決于模仿誤差和數(shù)字誤差。模仿誤差是由比較器解碼網(wǎng)絡(luò)中電阻值以及基準(zhǔn)電壓波動等引起誤差。數(shù)字誤差重要涉及丟失碼誤差和量化誤差，前者屬于非固定誤差，與器件制造質(zhì)量關(guān)于系，后者與輸出數(shù)字量位數(shù)關(guān)于，位數(shù)越多，誤差越小。ADC0809是TI公司生產(chǎn)12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，運用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完畢A/D轉(zhuǎn)換過程。開關(guān)電容設(shè)計可以使它在整個溫度范疇內(nèi)有較小轉(zhuǎn)換誤差。除了高速轉(zhuǎn)換器和通用控制能力外，本器件尚有一種片內(nèi)多路器可以在各種輸入通道內(nèi)部自測試電壓中任意選取一種。這種形式通道速度較慢，但硬件開銷少，對轉(zhuǎn)換速度規(guī)定不高系統(tǒng)比較適當(dāng)。由于是串行輸構(gòu)造，可以節(jié)約單片機I/O資源，且價格適中，辨別率較高。ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一種8通道多路開關(guān)，它可以依照地址碼鎖存譯碼后信號，只選通8路模仿輸入信號中一種進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。是當(dāng)前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛8位通用A/D芯片重要特性1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即辨別率為8位。2）具備轉(zhuǎn)換起停控制端。3）轉(zhuǎn)換時間為100μs(時鐘為640kHz時)，130μs（時鐘為500kHz時）4）單個+5V電源供電5）模仿輸入電壓范疇0～+5V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)6）工作溫度范疇為-40～+85攝氏度7）低功耗，約15mW2．內(nèi)部構(gòu)造ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部構(gòu)造如圖所示，它由8路模仿開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定期電路構(gòu)成。圖4-6ADC0809內(nèi)部構(gòu)造和外部特性3．外部特性（引腳功能）IN0～I(xiàn)N7：8路模仿量輸入端2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模仿輸入中一路ALE：地址鎖存容許信號，輸入，高電平有效START：A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一種正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一種高電平（轉(zhuǎn)換期間始終為低電平）OE：數(shù)據(jù)輸出容許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一種高電平，才干打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量CLK：時鐘脈沖輸入端。規(guī)定期鐘頻率不高于640KHZREF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓Vcc：電源，單一+5VGND：地ADC0809工作過程一方面輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模仿輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，批示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完畢，EOC變?yōu)楦唠娖?，批示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，成果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換成果數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳送A/D轉(zhuǎn)換后得到數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機進(jìn)行解決。數(shù)據(jù)傳送核心問題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換完畢，由于只有確認(rèn)完畢后，才干進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。（1）定期傳送方式對于一種A/D轉(zhuǎn)換其來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標(biāo)是已知和固定。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128μs，相稱于6MHzMCS-51單片機共64個機器周期?？蓳?jù)此設(shè)計一種延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換必定已經(jīng)完畢了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片由表白轉(zhuǎn)換完畢狀態(tài)信號，例如ADC0809EOC端。因而可以用查詢方式，測試EOC狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換與否完畢，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式把表白轉(zhuǎn)換完畢狀態(tài)信號（EOC）作為中斷祈求信號，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不論使用上述哪種方式，只要一旦擬定轉(zhuǎn)換完畢，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。一方面送出口地址并以信號有效時，OE信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接受。圖4-7AD模塊接線圖4.5電源設(shè)計檢測裝置能否穩(wěn)定、可靠工作，穩(wěn)定供電電源設(shè)計是非常重要。數(shù)據(jù)采集器采用12V供電。從前面電路設(shè)計可知，單片機工作電壓為5V，位移、制動壓力和油壓傳感器工作電壓為5V，同步還要提供精密穩(wěn)定電源5V給A/D轉(zhuǎn)換作為參照電壓。因而，需要設(shè)計一種穩(wěn)定電源電路供應(yīng)不同器件不同電壓值，以滿足其工作需要。集成穩(wěn)壓塊7805作用為把非穩(wěn)定12V直流電壓變換成穩(wěn)定5V直流電壓，僅有輸入端、輸出端和公共端，在芯片內(nèi)部設(shè)有過流、過熱保護(hù)以及調(diào)節(jié)管安全保護(hù)電路，使用簡便，具備保護(hù)功能好、安全可靠、輸出穩(wěn)定度高等特點。在使用時需在其輸入端和輸出端與公共端之間各并聯(lián)一種電容C1和C2，C1用以抵銷輸入端較長接線電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩；C2是防止在瞬時增減負(fù)載電流時引起輸出電壓有較大波動。為了提高電路抗干擾性能，在VCC與電源地之間安放一種去耦電容以消除來自電源高次諧波干擾。同步在VCC與電源地之間接入發(fā)光二極管，以批示電源狀態(tài)。

圖4-8電源模塊4.6串行通訊電路由于單片機輸出為TTL電平，實現(xiàn)RS-485通訊時一方面需要將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-485原則電平，才干有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳播。選用MAX1487電平雙向轉(zhuǎn)換芯片，可實現(xiàn)半雙工RS-485通訊方式。MAX1487輸入引腳DI直接與單片機TXD引腳相連，輸出引腳RO與單片機RXD引腳相連，MAX1487內(nèi)部驅(qū)動器與接受器是三態(tài)，通過驅(qū)動器輸出高電平使能端DE和接受器低電平使能端RE進(jìn)行發(fā)送與接受，發(fā)送與接受兩種控制信號是反相，可將兩者接同一控制信號(在本系統(tǒng)中接ENI)，即“1”電平控制發(fā)送，“0”電平控制接受，可嚴(yán)格保證收發(fā)信號在時間上錯開。A、B端接信號傳播線，實現(xiàn)多機聯(lián)網(wǎng)。詳細(xì)接線圖如圖4-9所示。圖4-9通訊模塊

RS-485接口設(shè)計時還應(yīng)考慮如下兩點：（1）故障保護(hù)依照RS-485原則規(guī)定，接受器敏捷度為±200mV，即接受端差分電壓(Ua-Ub)≥+200mV時，接受器輸出邏輯“1”；(Ua-Ub)≤-200mV時，輸出邏輯“0”；介于±200mV之間時，接受器輸出為不擬定狀態(tài)。在總線空閑即傳播線上所有節(jié)點都為接受狀態(tài)和傳播線開路或短路故障時，接受器也許輸出高電平也也許輸出低電平。如果其輸出低電平，就會使串行接受器(UART)找不到起始位，從而引起通信異常。因而在設(shè)計時需要在總線上加偏置電阻，當(dāng)總線空閑或開路時，將總線偏置在一種擬定狀態(tài)。詳細(xì)設(shè)計為將A上拉到VCC，B下拉到地，電阻詳細(xì)參數(shù)選取隨電纜電容變化而變化，本設(shè)計中選用100K。（2）防雷擊和抗靜電放電沖擊RS-485接受器差分輸入端對“地”共模電壓容許在-7V到+l2V之間，若超過此范疇，器件也許損壞。使用時，雷電在傳播線上產(chǎn)生電壓瞬變也許會引起過壓、過流，從而損壞器件。同步，RS-485接口芯片在使用、焊接或設(shè)備運送中也許會受到靜電沖擊而損壞。因而設(shè)計時需要考慮防雷電和抗靜電放電沖擊問題。MAX1487自身帶有抗靜電放電沖擊功能，設(shè)計時還可以采用外加鉗位電路辦法。如圖4-22所示，采用穩(wěn)壓管D1和D2構(gòu)成鉗位電路，瞬變電壓信號被鉗位，不能通過接口電路進(jìn)入下位機，故能明顯提高器件工作可靠性和抗靜電放電沖擊能力。4.7硬件抗干擾設(shè)計由于盤式制動閘制動性能檢測裝置不可避免地存在內(nèi)部及外部干擾，它們直接影響信號獲取質(zhì)量以及系統(tǒng)正常工作。因而，為了提高系統(tǒng)可靠性，在系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計上都必要采用相應(yīng)抗干擾辦法。本文所采用硬件抗干擾辦法如下：（1）在元器件布局方面，把互有關(guān)于元件盡量集中放置，例如，時鐘芯片、晶振、CPU時鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，因而它們位置比較接近。（2）在核心元件電源入口處設(shè)立了去耦電容，以消除來自電源高次諧波干擾。實際印制電路板走線、引腳連線和接線等均有也許具有較大電感效應(yīng)。大電感也許會在VCC走線上引起嚴(yán)重開關(guān)噪聲尖峰，本系統(tǒng)對此解決辦法就是在VCC與電源地之間安放一種去耦電容。（3）系統(tǒng)輸入信號線采用雙絞屏蔽線以制止耦合干擾侵入。（4）電路板設(shè)計除了需要滿足設(shè)計規(guī)定外，還必要滿足如下設(shè)計規(guī)范，從而使得電路性能得到保障，消除電路布線帶來信號噪聲和不穩(wěn)定影響：地線布局決定了電路板抗干擾能力，因而一方面必要保證接地點對的，另一方面必要保證接地牢固。前者用來防止系統(tǒng)各某些之間串?dāng)_，后者可以使各接地點處在零阻抗，以防止接地線上電壓降。本系統(tǒng)設(shè)計印制電路板時，將模仿地和數(shù)字地分開，采用一點接地和就近接地，將其地線構(gòu)成閉環(huán)形式以提高電路抗干擾能力；此外，如果地線較細(xì)，地線電阻會比較大，導(dǎo)致接地電位隨電流變化而變化，致使信號電平不穩(wěn)，因而本系統(tǒng)在布線空間容許狀況下，使地線盡量粗；為了改進(jìn)接地點問題，本系統(tǒng)設(shè)計時使地線面積盡量寬，并使用了大面積敷銅。在布線工作最后，用地線將電路板底層沒有走線地方鋪滿，有助于增強電路抗干擾能力。4.8本章小結(jié)本章通過對制動系統(tǒng)檢測規(guī)定分析，建立了測控系統(tǒng)模塊與整合，對電路各個模塊進(jìn)行部件選型與設(shè)計，主電路分電源模塊，單片機模塊，信號調(diào)理模塊，通訊模塊，AD轉(zhuǎn)化模塊，為下一章軟件設(shè)計提供基本。

5檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計檢測系統(tǒng)軟件開發(fā)是在硬件設(shè)計基本上進(jìn)行，其重要作用是在既有硬件平臺上盡量完善系統(tǒng)功能，充分發(fā)揮硬件潛力，滿足設(shè)計功能規(guī)定，提高實用性和可靠性。良好軟件開發(fā)是實現(xiàn)系統(tǒng)功能重要環(huán)節(jié)，也是提高系統(tǒng)性能核心所在。它們重要實現(xiàn)如下功能：（1）單片機系統(tǒng)軟件：采集位移、壓力、轉(zhuǎn)速傳感器輸出模仿信號，并實現(xiàn)單片機和工控機串行通信；（2）工控機智能分析軟件：提供和諧人機交互界面，實現(xiàn)工控機和各種數(shù)據(jù)采集器多機串行通訊，讀取它們采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、解決、融合、顯示、存儲和打??；對盤式制動閘制動性能進(jìn)行智能分析與評價。在本系統(tǒng)軟件開發(fā)過程中必要遵循原則是：（1）模塊化、規(guī)范化設(shè)計，為以便軟件維護(hù)、更改和升級，將系統(tǒng)軟件劃提成若干個具備單一功能獨立模塊。由于各模塊間相對獨立，從而提高了系統(tǒng)可靠性和易維護(hù)性；（2）優(yōu)化界面設(shè)計，為以便顧客使用，軟件開發(fā)時盡量使界面簡樸實用；（3）使用編制、修改、調(diào)試、運營和升級以便可視化編程語言。5.1單片機系統(tǒng)軟件開發(fā)單片機軟件開發(fā)重要完畢傳感器信號采集和工控機串行通信。數(shù)據(jù)采集器軟件流程圖如圖5-1所示。單片機軟件采用主程序加串行中斷程序構(gòu)造。主程序重要功能是完畢單片機系統(tǒng)初始化并循環(huán)采集傳感器輸出信號；串行中斷程序功能是完畢單片機系統(tǒng)與工控機串行通信。采用這種程序構(gòu)造因素是，工控機與單片機采用主從輪詢通信方式，單片機不懂得工控機何時讀取自身數(shù)據(jù)，采用中斷方式避免了程序中無效等待，使得主程序不斷采集和更新傳感器輸出信號，保證了工控機讀取數(shù)據(jù)是傳感器最新狀態(tài)。圖5-1數(shù)據(jù)采集器程序流程圖5.2數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊功能由單片機實現(xiàn)，按照數(shù)據(jù)流動方向可以分為三個方面：傳感器通道選??；啟動A/D轉(zhuǎn)換；將轉(zhuǎn)化后數(shù)據(jù)讀入單片機。依照多路開關(guān)與單片機接口電路，要使芯片CD4051工作，必要復(fù)位PC3端口，詳細(xì)選通通道由PC0~PC2端口狀態(tài)決定，PC0~PC28種端口狀態(tài)相應(yīng)CD40518個輸入通道。A/D芯片上電后，需要一種初始化操作以使得芯片可以正常工作。單片機對A/D芯片控制及讀取A/D轉(zhuǎn)換成果是通過SPI口實現(xiàn)。SPI(SerialPeripheralInterface——串行外設(shè)接口)，只需4根控制線就可擴展具備SPI接口控件，具備通信簡樸實用，控制以便，通信速率快長處。單片機SPI通信是通過SPCR(控制寄存器)、SPSR(狀態(tài)寄存器)和SPDR(數(shù)據(jù)寄存器)三個寄存器實現(xiàn)。其中，SPCR(控制寄存器)可以設(shè)立SPI口工作時中斷、工作模式和時鐘頻率等，是SPI通信中最重要寄存器。在本設(shè)計中，設(shè)立為0B01110000，詳細(xì)意義是：采用查詢方式發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)高位在前，單片機SPI口為主機模式0，工作頻率為四分之一單片機晶振頻率。單片機對A/D芯片初始化和采樣程序如下：void

Init_ADC(

)//初始化程序

{CS3545_A

=

0;

CS3545_A

=

0；//這里是把拉低2us，ADC初始化把拉低至少1個SCLK時鐘

CS3545_A

=

1；

}

void

Sample_ADC(

)//采樣程序

{

uint8k；

EA

=

0；

EA

=

1；

CS3545_A

=

0;

SPIDAT

=

0x77;

//寫SPIDAT產(chǎn)生SCLK時鐘

while

(!ISPI);

datah

=

SPIDAT;

//收ADC發(fā)出前8位，第一種字節(jié)

SPIDAT

=

0x77；

while

(!ISPI)；

datal

=

SPIDAT；//收后8位，第二個字節(jié)

SPIDAT

=

0x77;

//繼續(xù)給SCLK時鐘，直到24thSCLK之后釋放cs

do

{

k

=

0；

}while(k);

//遲延時間，讓ADC在24個SCLK周期后才得以釋放

dUw0

=

((datah<<8)

+

(datal&0xfc))；

CS3545_A

=

1；

}5.3串行通訊模塊本系統(tǒng)可將工控機看作主機，數(shù)據(jù)采集器作為從機，主機與從機之間采用RS-485總線型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。本文設(shè)計串行通信選用RS-485半雙工工作模式，工控機和數(shù)據(jù)采集器分時使用傳播線，即在每一時刻只能有一種串行口發(fā)送器輸出處在有效狀態(tài)，否則會浮現(xiàn)各種發(fā)送器信號競爭,導(dǎo)致無法實現(xiàn)對的數(shù)值通信。由于RS-485合同只提供電氣與機械規(guī)范，必要設(shè)計工控機與各種數(shù)據(jù)采集器之間通信合同。工控機只需讀取數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)，無需寫入數(shù)據(jù)以對數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行控制，因此本文設(shè)計通信合同如下：工控機在總線上廣播要讀取數(shù)據(jù)采集器地址，數(shù)據(jù)采集器執(zhí)行串口中斷，接受廣播地址并進(jìn)行匹配檢查，若地址匹配，則將自身地址以及采集數(shù)據(jù)發(fā)送給工控機，工控機接受后，進(jìn)行地址匹配檢查，若地址匹配則保存數(shù)據(jù)，否則丟掉數(shù)據(jù)，再次發(fā)送該數(shù)據(jù)采集器地址，為防止系統(tǒng)出錯導(dǎo)致“死鎖”，規(guī)定持續(xù)3次接受不到對的數(shù)據(jù)，進(jìn)行報錯解決，然后再廣播下一種數(shù)據(jù)采集器地址以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集器輪詢讀取數(shù)據(jù)。通訊前需對串口進(jìn)行初始化。初始化串口涉及串口工作模式和波特率設(shè)立，通過SCON和PCON設(shè)立來實現(xiàn)。本系統(tǒng)中設(shè)計串口工作模式1，波特率38400bps，設(shè)定SCON、PCON分別為#50H和#00H。由于工作模式1波特率由定期器控制，為此采用定期器1作為波特率發(fā)生器。設(shè)定定期器模式控制字TMOD為#21H，定期器1TH1和TL1都是#0FDH。數(shù)據(jù)采集器串行口初始化和中斷子程序代碼如下：初始化程序：MOVSCON,#50H;設(shè)立成串口1方式MOVPCON,#00HMOVTMOD,#21H;波特率發(fā)生器T1工作在模式2上MOVTH1,#0FDH;T1初始化，設(shè)定波特率為38400MOVTL1，#0FDHSETBTR1;啟動波特率發(fā)生器SETBEASETBES;容許串口中斷串行中斷子程序：SSERVER：MOV34H，A;保護(hù)現(xiàn)場 CLRES JNBRI，KZHD CLRRIMOVA，SBUF CJNEA，#02H，KZHD;若地址不匹配，開串口中斷并中斷返回 MOVSBUF，#02H;若匹配，發(fā)送自身地址 JNBTI，$ CLRTIMOVR1，#40H;發(fā)送采集數(shù)據(jù) MOVR4，#16JIXU：MOVSBUF，@R1JNBTI，$CLRTIINCR1DJNZR4，JIXUMOVR1，#40H;將采集數(shù)據(jù)存儲區(qū)清零 MOVR4，#16QL：MOV@R1，#00INCR1DJNZR4，QLKZHD：SETBES;開中斷FANHUI：MOVA，34H;還原現(xiàn)場RETI;中斷返回5.4工控機智能分析軟件開發(fā)工控機作為整個系統(tǒng)上位機某些，其分析軟件重要用于將數(shù)據(jù)匯總，分析解決及融合以得到盤式制動閘制動性能參數(shù)，提供應(yīng)顧客便于操作和控制和諧界面，同步繪制數(shù)據(jù)歷史曲線、分析數(shù)據(jù)并存儲。開發(fā)軟件應(yīng)滿足如下規(guī)定：（1）顧客界面和諧：所有操作都可以通過鼠標(biāo)點擊完畢，數(shù)據(jù)輸入輸出除用表格形式外，還需采用曲線形式，使表達(dá)更為直觀。（2）具備智能分析功能：依照對數(shù)據(jù)分析，能完畢制動力矩和制動減速度計算，并具備歷史數(shù)據(jù)和故障查詢功能。（3）軟件擴展能力強：在該軟件基本上進(jìn)行二次開發(fā)，就可實現(xiàn)對提高機整個后備保護(hù)功能。（4）軟件可靠性高：設(shè)計軟件應(yīng)當(dāng)可以捕獲錯誤陷阱，并具備錯誤解決能力，使得其在使用過程中有高度可靠性。軟件開發(fā)需要有適當(dāng)開發(fā)工具。文本式編程語言靈活，但生成圖形顧客接口比較麻煩，而圖形化編程語言可以設(shè)計出美觀人機界面，但靈活性又局限性。針對這一狀況，本系統(tǒng)應(yīng)用軟件選用文本式可視化編程語言VisualBasic6.0，運用這種語言開發(fā)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備開發(fā)周期短、界面和諧、使用以便及易移植等長處。VB語言是一種事件驅(qū)動、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言，提供集成性及可視化顧客界面，具備強大數(shù)據(jù)庫開發(fā)功能，可以輕松擴展、編程靈活。VB語言可縮短儀器儀表開發(fā)周期，擴展功能，提高精準(zhǔn)度，縮小體積，減少成本，從而達(dá)到智能化、微型化和多功能目。其特點如下：（1）功能擴展以便，采用VB語言進(jìn)行編程，可縮短開發(fā)周期，以便擴展功能，變化儀器功能單一缺陷。如需增長系統(tǒng)功能或項目，在不增長儀器成本條件下，只需對軟件程序作些調(diào)節(jié)，相應(yīng)增長VB控件及其程序，而不必做較大改動。（2）編程效率高，具備可視化特點，即“所見即所得”，編程中只需拖動鼠標(biāo)，即可創(chuàng)立諸如命令按鍵、開關(guān)，定期器等圖形，與其她高檔語言如C語言等相比，具備編程效率高，功能強，程序便于閱讀，直觀，界面和諧等特點。（3）對串行接口及外部事件解決功能強，VB語言與其他高檔語言相比另一優(yōu)勢是VB提供了串行接口組件和外部事件解決等功能，可以便與下位機進(jìn)行通訊。（4）強大數(shù)據(jù)庫訪問能力，VisualBasic提供豐富數(shù)據(jù)庫功能，將數(shù)據(jù)控件綁定到不同類型數(shù)據(jù)源，即可建立與數(shù)據(jù)庫連接?；谝陨咸攸c，本系統(tǒng)軟件運用VB語言實現(xiàn)對串口數(shù)據(jù)采集、記錄、界面繪制和顯示功能。5.5顧客界面模塊良好系統(tǒng)界面和顧客操作環(huán)境，使操作和繁瑣數(shù)據(jù)解決變得直觀、快捷。本系統(tǒng)軟件所有操作均運用按鈕和下拉式菜單進(jìn)行驅(qū)動和控制，簡樸易學(xué)，操作以便，并且在Windows程序管理器下產(chǎn)生運營文獻(xiàn)程序組和形象圖標(biāo)，用鼠標(biāo)雙擊圖標(biāo)即可運營應(yīng)用程序。圖5-2顧客界面操作流程圖工控機系統(tǒng)啟動后，啟動盤式制動閘制動性能智能檢測系統(tǒng)軟件，就進(jìn)入主監(jiān)控界面，如圖5-2。依照現(xiàn)場實際狀況，閘瓦監(jiān)控界面可依照盤式制動閘個數(shù)自行調(diào)節(jié)，每副閘均有閘瓦間隙、貼閘壓力、空動時間等3個性能參數(shù)，界面中間顯示總制動力矩。在監(jiān)控界面中，界面上方下拉式菜單包括文獻(xiàn)、界面切換、歷史查詢和功能鍵四個選項，可執(zhí)行如下功能：（1）文獻(xiàn)菜單：退出：退出監(jiān)控系統(tǒng)，只有在停車時，才干退出。（2）界面切換菜單：在速度監(jiān)控界面和閘瓦監(jiān)控界面之間切換。閘瓦監(jiān)控界面：本系統(tǒng)運營主界面。（3）歷史查詢菜單：故障查詢：查詢盤式制動閘故障記錄和制動閘瓦磨損量。（4）功能鍵菜單：啟動/停止監(jiān)控：只有在制動停機狀態(tài)下，才干啟動或停止。參數(shù)設(shè)定：系統(tǒng)初次安裝后，對制動器參數(shù)、位移值、閘瓦磨損量和高速計數(shù)脈沖等參數(shù)進(jìn)行初始化設(shè)定。報警使能：報警使能后，當(dāng)浮現(xiàn)故障時，才干輸出信號。5.6數(shù)據(jù)管理模塊數(shù)據(jù)管理模塊是串行通訊、顯示分析模塊基本，是整個系統(tǒng)核心某些。工控機要完畢對采集數(shù)據(jù)存儲和歷史記錄查詢功能，就必要建立一種數(shù)據(jù)庫來管理這些數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫把大量數(shù)據(jù)按一定模式組織起來，使系統(tǒng)可以以便、及時精確地與數(shù)據(jù)庫互換信息。當(dāng)通訊模塊接受下位機系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)管理模塊就把這些數(shù)據(jù)存入相應(yīng)數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)其她模塊需要使用這些數(shù)據(jù)時，就通過本模塊打開所需數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行相應(yīng)查詢、記錄、分析和打印等操作。本系統(tǒng)通過VB中ADO數(shù)據(jù)控件訪問MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫，以MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫中表形式存儲各種數(shù)據(jù)，結(jié)合SQL查詢語句實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、查詢、記錄、打印和圖形分析等功能。VisualBasic提供了強有力數(shù)據(jù)庫訪問功能，可用數(shù)據(jù)訪問接口有三種：ActiveX數(shù)據(jù)對象ADO(ActiveXDataObjects)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問對象RDO(RemoteAccessObjects)和數(shù)據(jù)訪問對象DAO(DataAccessObjects)。ADO是DAO和RDO相結(jié)合產(chǎn)物，易于使用、速度快、內(nèi)存支出少和占用磁盤空間較少。它是以ActiveXServer庫形式提供，包括了較少對象、更多屬性、辦法和事件。ADO對象模型定義了一種可編程分層對象集合，重要由三個對象成員Connection、Command和Recordset以及集合對象Errors、Parameters和Fields等所構(gòu)成。Connection對象重要功能是建立與數(shù)據(jù)庫連接；Command對象重要功能是向數(shù)據(jù)庫傳送數(shù)據(jù)查詢命令；Recordset對象重要功能是建立數(shù)據(jù)查詢記錄集，可以瀏覽、增長、修改、刪除記錄。本系統(tǒng)中運用ADO對象編程訪問數(shù)據(jù)庫詳細(xì)用法如下：一方面，在Access中建立名為Datamb.mdb數(shù)據(jù)庫，表中存儲了制動壓力、閘間隙、油壓、運營速度和安全回路狀態(tài)，以及相應(yīng)數(shù)據(jù)采集時間。另一方面，通過引用ADO對象建立數(shù)據(jù)庫中表與數(shù)據(jù)源連接：Ado1.ConnectionString＝"Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0；DataSource="&DataPath.Text&"；PersistSecurityInfo=False"Ado1.CommandType=adCmdTableAdo1.RecordSource="datamb"再次，對數(shù)據(jù)表進(jìn)行操作，涉及更新和清空：Ado1.RefreshIfAdo1.Recordset.RecordCount>0ThenAdo1.Recordset.MoveFirstWhileNotAdo1.Recordset.EOFAdo1.Recordset.DeleteAdo1.Recordset.MoveNextWendEndIf最后，對數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行操作，涉及增長、修改、刪除記錄，如下是增長新記錄程序代碼：WithAdo1.Recordset.AddNew’新增長一條記錄.Fields(1).Value=Date’數(shù)據(jù)采集日期.Fields(2).Value=Time’數(shù)據(jù)采集時間Fori=3to54.Fields(i).Value=DataCom(i-2)’將采集到數(shù)據(jù)值賦給相應(yīng)字段Nexti.MoveNextEndwith工控機系統(tǒng)軟件在完畢串口數(shù)據(jù)采集同步，將數(shù)據(jù)存入預(yù)先設(shè)好文獻(xiàn)名數(shù)據(jù)庫，即完畢了數(shù)據(jù)保存，克服了普通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完畢數(shù)據(jù)采集后忘掉保存數(shù)據(jù)缺陷。通過調(diào)用VisualBasicADO控件，結(jié)合文獻(xiàn)操作命令，即可以便實現(xiàn)對數(shù)據(jù)訪問，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析和輸出工作帶來極大便利。5.7報表生成模塊VB中進(jìn)行報表打印生成辦法有好幾種，第一類為調(diào)用VB辦法Printform進(jìn)行窗口打印操作，該辦法可以使用默認(rèn)打印機打印當(dāng)前Form中可視區(qū)域，因此只需要設(shè)計一種適當(dāng)Form，就可以非常容易地打印出抱負(fù)效果。這種辦法人機交互能力不強，普通顧客不會操作，難達(dá)到抱負(fù)效果；另一種辦法采用Printer對象，Printer對象是一種與設(shè)備無關(guān)圖片空間,支持用Print、Pest、Line、PaintPictureCircle辦法在Printer對象上創(chuàng)立文本和圖形。并能設(shè)立輸出文本字體,當(dāng)完畢在Printer對象中放置信息后,可用EndDoc辦法將輸出傳送到打印機。每次應(yīng)用程序結(jié)束時，它們會自動使用EndDoc辦法，將打印機對象中任何未擬定信息送到打印機。這種辦法最大缺陷是編程量大，需要編程人員計算和控制打印位置，在Printer對象中打印位圖也需要耗費較多時間，減少了應(yīng)用程序性能。對于廣大普通顧客，都習(xí)慣了使用Word進(jìn)行文字、圖標(biāo)打印工作，因而，如果能在Word中自動生成報表并在顧客參加下完畢報表打印將使操作更加簡樸。本系統(tǒng)基于面向?qū)ο笏枷耄瑧?yīng)用微軟提供Word對象，在VB中調(diào)用Word對象，從而實現(xiàn)報表自動生成與打印工作。5.8軟件抗干擾設(shè)計系統(tǒng)運營過程中，干擾對系統(tǒng)軟件沖擊，將直接導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集可靠性減少、控制失靈和數(shù)據(jù)出錯等一系列后果，因而在本系統(tǒng)開發(fā)過程中，不但對硬件系統(tǒng)進(jìn)行了抗干擾設(shè)計，還采用了軟件冗余設(shè)計，以保證所采信號可靠性。當(dāng)單片機測試系統(tǒng)受干擾浮現(xiàn)錯誤時，程序便脫離正常軌道亂飛。在本系