摘要：汽車在行駛過程中的安全是現(xiàn)在日常生活中很重要的問題，而其中由于側(cè)滑帶來的危害是很大的。提出一種基于ATmega16的汽車側(cè)滑檢測裝置。本系統(tǒng)介紹了以ATmega16單片機為核心，以及正負電源穩(wěn)定電壓，傳感器信號電壓抬升，數(shù)碼管的控制和一些警報提示電路等組成。實現(xiàn)了汽車側(cè)滑檢測的誤差不超過0.1的側(cè)滑檢測裝置。經(jīng)過在車間的試驗，本系統(tǒng)的誤差依然不超過0.1，可以滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。
關鍵詞：ATmega16單片機；汽車側(cè)滑檢測；正負電源；電壓抬升

    隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車對人們的生活與工作產(chǎn)生了很大的影響，同時對于汽車使用中的安全問題也就成了我們?nèi)粘Ｉ钪斜仨氷P注的部分。其中，汽車的側(cè)滑是指某一軸的車輪或兩軸的車輪出現(xiàn)橫向移動，這樣的情況是很危險的，因此需要對其進行檢測以便調(diào)整。為此，我們實現(xiàn)了對側(cè)滑臺傳感器數(shù)據(jù)的采集，通過運放電路將傳感器傳出的電壓從±2．5 V調(diào)整為0～5 V，在通過ATmega16內(nèi)置的AD轉(zhuǎn)換，
最終通過AVR單片機ATmega16對數(shù)據(jù)進行分析來實現(xiàn)對汽車側(cè)滑量的檢測。

1 檢測裝置的組成和基本原理
    本裝置主要由汽車側(cè)滑試驗臺、位移傳感器、AVR單片機和顯示模塊組成，其連接方式如圖1所示。

    檢測汽車的側(cè)滑時時，使汽車前輪在汽車側(cè)滑試驗臺的檢測滑板上通過，汽車行駛過程中會使得檢測滑板向內(nèi)或向外移動。這個移動量就是由于汽車的側(cè)滑照成的。我們可以通過位移傳感器將移動的量值傳出來，經(jīng)過ATmega16單片機的處理之后就可以將數(shù)據(jù)進行顯示。檢測滑板的寬度長度為1 M，滑板位移量的量級為mm，通過單片機的處理，可將汽車的側(cè)滑量轉(zhuǎn)變?yōu)橐訫／kM的單位數(shù)值進行顯示。汽車側(cè)滑的結(jié)果的絕對值如果大于5 M／kM則為不合格，否則為合格。

2 AVR單片機控制模塊設計
    整個控制模塊包括傳感器供電模塊、傳感器信號電壓抬升模塊和數(shù)碼管顯示控制模塊組成。每個模塊都有其特定的功能。
2．1 傳感器供電模塊
    傳感器最主要的部分是一個電路的橋組成的，其輸出和加在橋兩側(cè)的電壓以及一個可變電阻都有關系。其中可變電阻是在傳感器確定后就已經(jīng)確定的，沒辦法改變。而電壓則是通過控制箱加在傳感器上的，為了使傳感器的輸出電壓比較穩(wěn)定，則需要在傳感器供電模塊進行相應的設計，使得供電電壓更穩(wěn)定。其工作原理如圖2所示。

    開關電源給出的電壓經(jīng)過整流橋后，再經(jīng)過量級濾波后再接7815和7915的輸入端。后級為0．1μF的電容作用是通過充放電原理把交流成分去掉。7815和7915的輸出端經(jīng)兩個33 k高精度電阻分壓后接放大器LM358的反相輸入端，LM358的同相輸入端接地，放大器LM358的輸出端接7915的公共端。R17，R18為高精度電阻，7815，7915的輸出端又經(jīng)過由兩個47 μF／25 V的電解電容濾掉其交流成分，最后經(jīng)過1～2個0．1 pF的濾波電容慮掉其交流成分，則輸出端為穩(wěn)定的直流+15 V和-15 V電壓。可以將其加在傳感器的激勵端，使傳感器的輸出更加穩(wěn)定。
2．2 傳感器信號電壓抬升模塊
    本側(cè)滑試驗臺使用的傳感器傳出的電壓值范圍是-2．5～2．5 V，而Atmega16的內(nèi)置AD可采集的電壓為0～5 V，所以需要將這個電壓值抬升，這樣才可以采集到正確的電壓值。電壓的抬升電路如圖3所示。
    在通過運放進行抬升電壓的時候，兩端的電壓是通過7805，7905產(chǎn)生的，因此，電壓都相對穩(wěn)定，所以抬升以后的電壓也是比較穩(wěn)定的，輸入和輸出電壓的關系為：
   
    可以看出，調(diào)整后的電壓為原電壓的兩倍加上5 V，即：原電壓為-2．5～2．5 V，則調(diào)整后的電壓為0～10 V，且變化為線性關系。之后再通過電位計對電壓進行調(diào)整，使其符合0～5 V的標準，且是線性相關的，這樣就可以將抬升后的電壓直接接到AD轉(zhuǎn)換的端口上，通過AD轉(zhuǎn)換就可以讓AVR單片機得到現(xiàn)在位移的數(shù)據(jù)，從而達到檢測的目的。
2．3 數(shù)碼管顯示控制模塊
    對數(shù)碼管進行控制，需要分別對數(shù)碼管的位選和段選進行控制，也就是說需要兩路信號來進行控制。同時，ATmega16的輸出的電壓為5 V，而數(shù)碼管的電壓應為1．8 V左右，所以在單片機的輸出和數(shù)碼管之間應接一個鎖存器，即可以實現(xiàn)降壓，又可以將一些信號進行鎖存，使得一些數(shù)值可長時間顯示。數(shù)碼管的控制方式如圖4所示，其中P1為片選的控制輸出，P2為位選的控制輸出。而且圖4同時給出了信號輸入
ATmege16和一些提示信號的輸出。

    對數(shù)碼管的控制由單片機完成，顯示需要顯示的內(nèi)容由單片機對每個數(shù)碼管的顯示進行循環(huán)刷新，這樣就可以讓數(shù)碼管顯示出的數(shù)據(jù)為連續(xù)的、可見的。達到對檢測結(jié)果顯示的目的。
2．4 整體模塊
    單片機模塊是將相應的模塊連接在一起。然后需要一些LED燈的報警提示，LED燈的連接方法在圖4中也相應的給出。單片機和傳感器的連接為傳感器供電模塊提供傳感器的激勵信號，傳感器信號電壓抬升模塊接收傳感器的信號，并將其抬升至0～5 V，然后提供給ATmega16。

3 軟件部分設計
    本系統(tǒng)需要軟件對其AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果進行分析并顯示，而且是需要采集滑動板在汽車行駛過程中的最大值，以確定汽車的側(cè)滑量，而且需要對得出的數(shù)據(jù)進行對應的轉(zhuǎn)換之后再顯示。軟件的流程圖如圖5所示。

    其中標定時有最大值標定和最小值標定。在標定最大值時，需要將滑動板向外移動1 cm，并由單片機記錄傳感器此時相應的電壓值。標定最小值時，需要將滑動板向內(nèi)移動1 cm，并由單片機記錄傳感器相應的電壓值。有了這兩個值，并且知道滑動板左有各移動1 cm，即兩個電壓對應的滑動板距離差為2 cm。再根據(jù)傳感器由滑動板的移動而引起的電壓變化為線性的，我們就可以確定傳感器移動距離與電壓變化的關系。在之后的檢測中就可以通過電壓的變化值來確定滑動板移動的距離。
    在檢測時，剛開始對傳感器的電壓進行采集200次，并進行平均，這個值作為本次檢測的零點電壓值。此后進行采集5次平均，目的是確保可采集更多的數(shù)據(jù)，將最大電壓值得出。采集過程中，得到的每一個電壓值都與零點電壓值進行比較，并將兩個電壓差值最大的點緩存下來。當點擊結(jié)束檢測的時候，緩存的電壓值與零點電壓值的差為此次測量得出的結(jié)果的反映。在經(jīng)過電壓與滑動板位移的關系就可以得出本次測量過程中汽車在滑動板上走過后，滑動板的最大位移量。最后經(jīng)過單位的轉(zhuǎn)化就得出了此次檢測的側(cè)滑量。側(cè)滑量通過數(shù)碼管進行顯示。如果側(cè)滑量大于5 m／km或小于-5 m／km，則汽車側(cè)滑不合格，單片機控制蜂鳴器報警。之后返回到選擇階段。

4 檢測結(jié)果
    設計安裝完畢之后，首先對本系統(tǒng)進行標定，之后進行檢測測試。已知滑動板長為1 m，即滑動板每移動1 mm則最終側(cè)滑量為1 m／km。表1為檢測結(jié)果。

    由表1可知，檢測結(jié)果的誤差均不超過0．1。國家對側(cè)滑檢測標準的誤差規(guī)定為不超過0．2。而且此數(shù)據(jù)為車間測試結(jié)果。車間的噪聲干擾較大，但檢測結(jié)果依然準確。所以此系統(tǒng)可以實用。

5 結(jié)束語
    本側(cè)滑檢測系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可以準確的采集傳感器的電壓并得出測量過程中準確的側(cè)滑值。且本系統(tǒng)采用ATmega16，功耗低，效率高，集成度高，節(jié)約空間。在信號采集的過程中，使用了多次采集然后平均的方法，由于信號電壓一般是帶有毛刺的，所以多次采集后的平均有較大可能將電壓的毛刺去掉。此外本系統(tǒng)最好的地方是使用了很穩(wěn)定的正負電源，使得給傳感器的信號電壓也很穩(wěn)定。再加上之后對傳感器信號電壓的一些濾波處理，這樣給ATmega16進行處理的信號電壓就很穩(wěn)定，所以得出的結(jié)果就很準確。由測試結(jié)果也可以知道，本設計可以在實際中進行應用。