1 概述
汽車天窗是為滿足消費(fèi)者乘車健康和舒適度的要求而設(shè)計(jì)的,，因此人們對(duì)天窗性能的要求不僅僅停留在美觀、豪華上,，還必須滿足安全,、可靠、運(yùn)行自如等全方位的要求,。所以,，在汽車天窗裝車前要首先對(duì)其進(jìn)行耐久性和安全性測試，以確保其裝車后符合技術(shù)和用戶的要求,。而現(xiàn)有汽車天窗存在行程不到位,，天窗打不開；行程不到位,，天窗關(guān)不嚴(yán),，對(duì)汽車防盜防雨構(gòu)成威脅；控制開關(guān)失靈,，出現(xiàn)夾人現(xiàn)象等隱患和問題,。
目前，國內(nèi)天窗測試大都采用單機(jī)式的下位機(jī)系統(tǒng),。該類系統(tǒng)雖能進(jìn)行常規(guī)測試,，但不能記錄或反饋測試信息。我們?cè)O(shè)計(jì)的汽車天窗測試系統(tǒng)分上,、下位機(jī),，下位機(jī)具有控制天窗的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不但可以控制天窗的往返等動(dòng)作,，完成測試項(xiàng)目,，而且還具備自動(dòng)辨別故障功能，能自動(dòng)記錄天窗電機(jī)故障時(shí)間,。通過上位機(jī)顯示耐久測試次數(shù),、顯示故障。依靠上位機(jī)和下位機(jī)的可靠通訊，實(shí)現(xiàn)了測試運(yùn)行,、信息傳遞和信息反饋,。
2 電動(dòng)天窗耐久性測試系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 硬件技術(shù)特性
本硬件系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)天窗的開到位，關(guān)到位,，中途停和電機(jī)必要休息的判斷,。主要由檢測電路和控制電路兩部分組成，其系統(tǒng)原理圖如圖1所示：
圖1 電路原理圖
到位檢測電路：在系統(tǒng)中,，為了保證天窗測試臺(tái)的自身耐久性,，設(shè)計(jì)中采用非接觸式傳感器（紅外線光電式傳感器）代替易損的接觸式傳感器，而且可以靈活的調(diào)節(jié)天窗的開到位或關(guān)到位的位置,，方便用戶的需求,，天窗到位的電路工作原理為：電路由3D紅外線發(fā)射管和3E接收管以及運(yùn)放LM324構(gòu)成，當(dāng)天窗未開到位或未關(guān)到位,，無信號(hào)發(fā)出,，只有天窗到位，才發(fā)信號(hào)給單片機(jī),。
中途停檢測電路：系統(tǒng)中,，由于控制對(duì)象（天窗電機(jī)）的負(fù)載特性,，不允許天窗電機(jī)持續(xù)不停的工作,，防止電機(jī)過熱而影響正常工作。在獲取中途停信號(hào)的子系統(tǒng)中,，用取樣電阻采樣,、保持。為了保證信號(hào)的不失真,，可采用兩級(jí)放大電路,，經(jīng)過V/F和F/V轉(zhuǎn)換(因?yàn)槿⌒盘?hào)的地與電源地不能共地)，然后再經(jīng)一級(jí)放大,，經(jīng)過比較后接入到單片機(jī)中,。
報(bào)警控制電路：通過8255出來的信號(hào)經(jīng)過7405控制光耦，若檢測到系統(tǒng)堵轉(zhuǎn),，則聲音報(bào)警,。
過流保護(hù)控制電路：當(dāng)系統(tǒng)堵轉(zhuǎn)時(shí)，繼電器打開,，電機(jī)立即停止工作,。
電機(jī)控制電路：開到位信號(hào)（關(guān)到位信號(hào)）經(jīng)8255出來后,經(jīng)過7405控制光耦的導(dǎo)通，然后通過晶體管控制繼電器,，使電機(jī)停30秒,。
2.2 軟件技術(shù)特性
單片機(jī)部分：下位機(jī)部分由單片機(jī)及擴(kuò)展接口電路構(gòu)成，主要有8031，地址鎖存器74LS373,，用作片外程序存儲(chǔ)器的EPROM2764以及用于擴(kuò)展I/O口的8255,，然后通過RS-232接口與上位機(jī)通信。由于單片機(jī)輸入,、輸出電平是TTL電平,而PC機(jī)配置的是RS-232標(biāo)準(zhǔn)串行接口,，二者的電氣規(guī)范不一致，因此要完成單片機(jī)與PC機(jī)的數(shù)據(jù)通訊,，必須對(duì)單片機(jī)輸出的TTL電平進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換,。本電路中使用的是一種標(biāo)準(zhǔn)的RS-232芯片MAX232。下位機(jī)軟件由匯編語言編寫,，主要由主程序,、延時(shí)子程序、中斷子程序,、跳過電機(jī)啟動(dòng)子程序,、握手聯(lián)絡(luò)子程序和賦堵轉(zhuǎn)電流子程序組成。其功能如下：
圖2 單片機(jī)程序流程圖
主程序：完成系統(tǒng)的初始化,，分配調(diào)用各子程序以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能,；
延時(shí)子程序：為了滿足天窗電機(jī)的特性要求，控制電機(jī)不連續(xù)工作,；
中斷子程序：當(dāng)堵轉(zhuǎn)電流大于設(shè)定電流時(shí),，電機(jī)停止工作；
跳過電機(jī)啟動(dòng)子程序：當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流很大,，有可能超過堵轉(zhuǎn)電流,，此程序可使電機(jī)正常工作；
握手聯(lián)絡(luò)子程序：上,、下位機(jī)在通訊時(shí), 握手聯(lián)絡(luò)子程序起到保證通訊可靠,，減少誤動(dòng)作的作用；
堵轉(zhuǎn)電流子程序：設(shè)定堵轉(zhuǎn)電流值,，以控制電機(jī)工作,； 其部分代碼如下，程序流程圖如圖2所示：
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 000BH
LJMP TOT0
ORG 0030H
MAIN: MOV R6,#0FFH ; 延時(shí)子程序,，等待8255完全復(fù)位
MAIN1: DJNZ R6,MAIN1
MOV P1,#0FFH
MOV SP,#40H
MOV DPTR,#7FF3H ; 對(duì)8255寫控制字,，PA，PB.PC輸出,，0010 0100 0000 0011
MOV A,#80H
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#7FF0H ; PA輸出全01111111
MOV A,#00H
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0BFFFH
MOV A,#0FFH
MOVX @DPTR,A
MOV TMOD,#22H ; T1為波特發(fā)生器,，方式2，定時(shí).T0方式2,，定時(shí)
MOV TL1,#0F3H ; 波特為1200B/S
上位機(jī)部分：由PC機(jī)構(gòu)成,，具有人機(jī)接口界面,，如圖3所示。由于VISUAL BASIC語言有非常友好的界面,，很好發(fā)揮了其可視化特點(diǎn),，深受廣大編程人員的青睞。所以,，軟件編寫利用VB6.0語言環(huán)境,，界面操作方便直接。在本系統(tǒng)中要使用上下位機(jī)通訊,，則要用到串口技術(shù),。串口通訊一般采用RS232或者RS485等規(guī)范，并有專用芯片實(shí)現(xiàn)相關(guān)硬件通訊電路,。在Windows環(huán)境下我們可以調(diào)用API函數(shù)或直接使用Ac-tiveX串口通訊控件,，利用API函數(shù)編寫串口通訊程序比較復(fù)雜，而VB6.0的MSComm通訊控件為標(biāo)準(zhǔn)的通訊命令集,，提供了一個(gè)接口,，它允許程序員建立一個(gè)基于串行口的連接，可進(jìn)行命令的確認(rèn),、數(shù)據(jù)交換以及對(duì)串行接口處可能出現(xiàn)的各種事件或錯(cuò)誤進(jìn)行監(jiān)視,，并可做出反應(yīng)。另外VB6.0通過屬性方法,，提供了串行通訊口參數(shù)的設(shè)置,，可以較容易地解決串口通訊問題。而且MSComm控件屏蔽了通信過程中的底層操作,，使串口編程非常方便,。因此在進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)時(shí),，利用MSComm控件能起到縮短設(shè)計(jì)周期,、增加系統(tǒng)可靠性的作用。同時(shí),，只要了解自己需要的參數(shù)即可順序編寫上位機(jī)軟件,，所以此處采用MSComm控件編程來實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通訊。該控件的各項(xiàng)參數(shù)簡介如下：
CommPort:設(shè)置并返回通訊端口號(hào),；
PortOpen:設(shè)置并返回通訊端口狀態(tài)(true表示打開,，false表示關(guān)閉)；
InPut:從接收緩沖區(qū)返回并刪除數(shù)據(jù),；
Output:往發(fā)送緩沖區(qū)中寫數(shù)據(jù),；
InBufferSize:設(shè)置并返回接收緩沖區(qū)的大小,；
OutBufferSize:設(shè)置并返回發(fā)送緩沖區(qū)的大??；
InputLen:設(shè)置并返回Input屬性一次從接受緩沖區(qū)中讀取的字節(jié)數(shù)；
Settings:設(shè)置并返回波特率,、奇偶校驗(yàn),、數(shù)據(jù)位、停止位參數(shù),；
InputMode:設(shè)置并返回被Input屬性讀取的數(shù)據(jù)類型,；
InBufferCount:返回接收緩沖區(qū)中等待的字節(jié)數(shù)，設(shè)置為0時(shí)也可以用它來清除接收緩沖區(qū),；
OutBufferCount:返回在發(fā)送緩沖區(qū)中等待的字節(jié)數(shù),。設(shè)置為0時(shí)也可以用來清除輸出緩沖區(qū)；
圖3 測試系統(tǒng)界面圖
串口通訊程序設(shè)計(jì)首先初始化工作,，設(shè)定通訊波特率和傳送字符的格式,，包括字符的位數(shù)、停止位的位數(shù),、奇偶效驗(yàn)方法等,。本系統(tǒng)中通訊的波特率是1200b/s，傳送字符的格式是1位開始位,，8位數(shù)據(jù)位和1位停止位等,。通常的情況是字符的格式一旦被確定下來，那么在以后的通訊中就不會(huì)改變,。
3 結(jié)束語
我們研制開發(fā)的基于串口通訊的汽車天窗測試系統(tǒng),，通過上、下位機(jī)的聯(lián)合使用來實(shí)現(xiàn)測試運(yùn)行,、信息傳遞和信息反饋,，改善了單機(jī)式的下位機(jī)系統(tǒng)能進(jìn)行常規(guī)測試，但不能記錄或反饋測試信息的性能,，同時(shí)具備了故障辨別等更多功能,。考慮到汽車天窗可能還存在其他潛在的問題,，該測試系統(tǒng)留有對(duì)外接口,，以拓展、完善更多的測試功能,。
在我國積極倡導(dǎo)自主汽車產(chǎn)業(yè)的今天,，設(shè)計(jì)該汽車天窗的耐久性測試系統(tǒng)，為保證天窗在使用過程中具有較高的可靠性提供了有效的平臺(tái),，它可以極大的提高汽車產(chǎn)業(yè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,，具有廣闊的應(yīng)用前景。
4 本文作者創(chuàng)新點(diǎn)
該系統(tǒng)通過上,、下位機(jī)的聯(lián)合使用來實(shí)現(xiàn)測試運(yùn)行,、信息傳遞和信息反饋,。其中下位機(jī)控制天窗的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以控制天窗的往返,、開啟,、停止等，同時(shí)記錄天窗的往返次數(shù),；還可以自動(dòng)辨別各種故障,，記錄天窗電機(jī)故障時(shí)間，并隨時(shí)可以終止測試過程,。另外,，還提供電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流，以適應(yīng)各種天窗電機(jī)的要求,。上位機(jī)提供用戶友好界面,，顯示耐久測試次數(shù)、顯示故障,，具有記錄天窗的即行位置,、測試進(jìn)程、打印測試結(jié)果并記錄故障發(fā)生時(shí)間及地點(diǎn)的功能,，其核心是上位機(jī)和下位機(jī)的通訊可靠性,。在設(shè)計(jì)中對(duì)天窗電機(jī)的特性要求是工作一個(gè)循環(huán)，須停頓30秒,，而且此天窗電機(jī)具有中途停功能,。由于要對(duì)天窗進(jìn)行耐久性測試，因此我們擯棄常用的機(jī)械開關(guān),，采用耐久的光電開關(guān)傳感器,，增加了系統(tǒng)工作可靠性和反映速度，保證了測試數(shù)據(jù)的即時(shí)和準(zhǔn)確,。
鑒于對(duì)不同的車型,、不同的天窗設(shè)計(jì)功能，該系統(tǒng)的應(yīng)用略有差異,，功能需不斷完善,，由此創(chuàng)造的具體的經(jīng)濟(jì)效益還有待進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)和研究,。