专利名称：一种汽车减震弹簧故障诊断仪的制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种汽车的辅助仪器，尤其是涉及一种汽车减震弹簧故障诊断仪。
背景技术：
汽车减震弹簧故障诊断仪，根据采样得到的减震弹簧的输入和输出数据，利用有 效的非线性系统辨识方法得到弹簧的振动方程，再利用多维傅里叶变换得到减震弹簧的非 线性传递函数的频域表示形式_广义频率响应函数GFRF。 GFRF是描述系统非线性传递特 性的一种非参数模型口它能够唯一地刻画系统传递特性的频域特征口因而系统故障前后 传递特性的非线性变化就能够通过GFRF被准确地反映。弹簧处于正常工作状态时，仅具有 一阶GFRF ;弹簧在疲劳失效后口最明显的变化是三阶GFRF大量出现l。分析弹簧系统的 GFRF口就可判断出弹簧的工作状态。目前国内对汽车减震弹簧的故障诊断还缺乏有效的手 段，因此该仪器具有很好的应用前景。

发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种工作稳定，诊断结果有效的汽车减震弹簧故 障诊断仪。 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括信号调理电路、DSP电路、 A/D转换电路、单片机电路、通信电路沐发明的人机交互，采用DSP与单片机协同工作的方 式以单片机为主机，通过通讯接口对DSP实现控制；同时利用单片机较强的外围设备管理 能力实现人机接口、显示等功能。主要工作流程是弹簧的输入输出信号经过滤波电路进行 调理后，由A/D转换器转换为数字信号，再进入DSP进行运算，得到的诊断结果通过通讯接 口电路送入单片机，单片机将结果显示在液晶显示器上，并经过串口送入到PC机。单片机 通过通讯接口控制DSP的工作状态。
本发明的有益效果 汽车减震弹簧故障诊断仪可直接用于汽车减震弹簧的故障诊断，断仪工作稳定， 诊断结果有效，在此故障诊断仪的对电路略加改动，就可将其用于更高频率信号系统故障 诊断中。


图1是本发明的原理框图； 图2是本发明的主程序的流程图。
具体实施例方式
—、硬件电路设计( — )、信号调理电路采用集成开关电容滤波器MAX280组成抗混叠滤波电路。MAX280是一个五阶低通滤波器，截止频率可调。当它的时钟管脚接内部时钟时，最大截止频率为1.4kHz ;而汽车减 震弹簧稳定工作时，信号的频率不超过500Hz，故设定滤波器的截止频率为700Hz。
(二)、DSP电路 DSP电路完成数据采集及数字滤波，利用内置的算法完成故障诊断等任务。本发明 中的DSP采用美国德州仪器公司(TI)生产的TMS320VC5409，它是TMS320C54xx系列的一 个高速、高性价比、低功耗的16位定点通用DSP芯片；DSP电路采用16位并行自引导模式， 对于TMS320VC5409，用户程序存储在外部数据空间(8000H FFFFH)中，因此外扩了一片 FLASH ROM作为数据存储空间。FLASH ROM采用INTEL公司的TE28F400B3T90 (256KX 16)， 它共分为15块(8块4K字，7块32K字)，可单独擦写其中的一块。编程电压只需3.3V，最 快的读取速度达到90ns。系统外扩了一片SRAM作为外部程序空间。SRAM采用CYPRESS公 司的CY7C1041BV33 (256KX 16)，存取速度达到10ns。 [OOM](三)、A/D转换电路 信号的采集和转换是由AD7874完成的。AD7874是AD公司生产的12位A/D转换 器。系统要求输入输出信号相位要同步，AD7874内置采样保持器，能够实现四路信号的同 步采样。同步采样能使系统的输入输出信号相位匹配的误差降到最小。A/D转换的启动由 上升沿触发，四路信号转换完成后，产生中断信号。每一路的采样频率可达29kHz。由于A/ D转换后输出的是TTL电平，而DSP工作在3. 3V的信号环境，因此在A/D的输出与DSP的输 入之间需要加入电平转换电路。在本系统中采用SN74LVC245实现电平转换。DSP系统的供 电由TI公司的电压转换模块TPS767D318PWP完成，能够输出3. 3V和1. 8V两路电压。
(四)、单片机电路 单片机电路实现键盘输入响应和液晶显示以及与PC机交互功能。本发明中所用的单片机为ATMEL公司的AT89C51。键盘管理通过键盘控制器8279
完成。液晶模块选用信利公司的VPG12864T (128 X 64点阵)，它内置T6963C控制器，能够工
作在文本或图形模式下。液晶显示界面程序比较大，所以外扩了一片AT28C256作为外部程
序存储器。PC机的RS-232串口的电平和单片机串口的TTL电平不兼容，使用MAX232完成
两种电平之间的转换。(五)、通信电路 通信电路实现单片机与DSP的通信。由于单片机与DSP间的数据通信量不大，因此 采用了一片8位双向锁存器实现数据交换。双向锁存器采用TI的SN74LVC543。当DSP向 AT89C51发送数据时，首先将数据锁存在SN74LVC543中，然后向AT89C51发中断，AT89C51 响应中断，从锁存器中取走数据。反之亦然。
二、软件设计 软件的设计主要包括DSP编程和单片机编程。DSP程序的主要任务是初始化、管理 DSP外围电路和完成故障诊断的算法。单片机程序包括键盘控制程序、液晶驱动显示程序、 与DSP及PC机通信的程序。DSP主程序见图2.
( 二 ) 、DSP程序的下载和引导 本发明中，FLASH ROM是TSOP封装，焊接在电路板上，无法通过烧录器烧写，只能 自己编写擦写程序。按照16位并行引导模式自举表(见表l)的格式写好程序代码，编译 链接后通过JTAG 口下载到DSP中；编写TE28F400B3的擦写程序，将程序下载到DSP中不同的位置。运行擦写程序，程序代码就被写入到FLASH中。要注意的是，由于FLASH的写速 度与DSP相比很慢，因此在每次写完一个字后，要延时足够的时间，否则就不能正常地写入 下一个字。写完后，需要将FLASH ROM重新设置为读模式，这样才能在开发环境CCS中看到 正确的结果。TE28F400B3的最大读取速度为90ns，而TMS320VC5409最大只能设置7个等 待状态，因此设置DSP的CLKMD1、 CLKMD2、 CLKMD3管脚，使DSP在上电复位时的系统时钟为 50MHz 。这样就能保证可靠地读取FLASH的数据。在完成引导过程后，必须首先将CLKMD寄 存器清零，然后重新设置CLKMD寄存器，使系统时钟为100MHz。 TE28F400B3的主要操作命 令如表2所示。 表116位并行引导模式的代码结构
命令第一总线周期第二总线周期操作地址数据操作地址数据
读与xx:xFFH
渎状态寄存 器写x:xx70 H读xxx寄存器数据
檫除写)億20 H写块地址D〇H
写写XXX4C'H写程序地址程序数据 表2TE28F400B3的主要操作命令
命令第一总线周期第二总线周期操作地址数据操作地址数据
读写XXXFFH
读状态寄存 器写xx<70 H读xxx寄存器数据
擦除写20 H写块地址D〇H
写写XXX40H写程序地址程序数据
权利要求
一种汽车减震弹簧故障诊断仪，包括信号调理电路、DSP电路、A/D转换电路、单片机电路、通信电路；本发明的人机交互，采用DSP与单片机协同工作的方式以单片机为主机，通过通讯接口对DSP实现控制；同时利用单片机较强的外围设备管理能力实现人机接口、显示等功能。主要工作流程是弹簧的输入输出信号经过滤波电路进行调理后，由A/D转换器转换为数字信号，再进入DSP进行运算，得到的诊断结果通过通讯接口电路送入单片机，单片机将结果显示在液晶显示器上，并经过串口送入到PC机。单片机通过通讯接口控制DSP的工作状态。
2. 根据权利要求1所述的一种汽车减震弹簧故障诊断仪，其特征在于单片机电路实现 键盘输入响应和液晶显示以及与PC机交互功能。
3. 根据权利要求1所述的一种汽车减震弹簧故障诊断仪，其特征在于DSP采用美国德 州仪器公司(TI)生产的TMS320VC5409，它是TMS320C54xx系列的一个高速、高性价比、低功 耗的16位定点通用DSP芯片。
全文摘要
一种汽车减震弹簧故障诊断仪，是涉及一种汽车的辅助仪器，尤其是涉及一种汽车减震弹簧故障诊断仪。本发明就是提供一种工作稳定，诊断结果有效的汽车减震弹簧故障诊断仪。本发明包括信号调理电路、DSP电路、A/D转换电路、单片机电路、通信电路；主要工作流程是弹簧的输入输出信号经过滤波电路进行调理后，由A/D转换器转换为数字信号，再进入DSP进行运算，得到的诊断结果通过通讯接口电路送入单片机，单片机将结果显示在液晶显示器上，并经过串口送入到PC机。单片机通过通讯接口控制DSP的工作状态。
文档编号G01M17/007GK101738310SQ20081022853
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月4日 优先权日2008年11月4日
发明者王亮 申请人:王亮