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新型汽车车速里程表信号采集与处理研究
来源:汽车电器  作者:佚名  2014-09-08 08:07:57


    4.2.1.2滤波
    滤波电路一般分两级,一是通过低通滤波电路滤掉高频干扰信号,二是通过设置门槛电压滤掉信号的小幅扰动。
    1)低通滤波电路:可采用简单的无源RC滤波器或者有源的Butterworth滤波器。Butterworth滤波器可有效地消除负载效应,但考虑到成本的原因,在实际上一般使用简单的RC低通滤波器(图6)。

无论使用无源还是有源低通滤波器,都要先根据仪表的相关参数计算出最大的可能频率,计算公式如下

    式中:fmax一最大频率,Hz;  max一仪表可指示的最大车速,km/h) ; K—仪表每公里接收到的脉冲数,N pulse/km。
    计算出最大频率后,就可以设定截止频率,截止频率一般要略大于最大频率,然后根据截止频率可以计算出dB频率,从而得出R、C等相关电子器件的参数值。
    2)门槛电路:门槛电路的设置一般是用来处理信号中的小幅扰动,由于整车电气系统相互影响干扰等原因,实际线路上传输的PWM波形是不稳定的,存在一定幅度的扰动,如图7所示。

    如果扰动幅度较大,就会导致误触发,使MCU捕捉到错误的信号,这就需要采用门槛电路进行限制,将触发电平控制在扰动的范围之外。门槛电路一般采用类似于Schmitt触发器的形式,可直接组建触发电路或者选用电压比较器等具有类似作用的集成器件。在电路中,需要的门槛电压设置为参考电压,车速信号则作为进行比较的另外一端的输入,然后通过上拉的形式将比较结果输入至MCU,如图8所示。

门槛电压UT值通过公式ft3计算。当输入的车速里程信号电压高于UT时,输出低电平;而信号低于UT时,则可输出高电平,通过设定不同的R3与R4的值,可以得到想要的任意UT值,这样就很好地实现了门槛电压控制。门槛电压设定值需根据整车车速里程信号的实际情况而定,一般设定在(1/3~1/2)U(理论车速里程信号的幅值)处。

    4.2.2数据处理
    对于PWM(信号)式车速里程表,数据处理分为软件滤波和信号故障处理两部分。
    4.2.2.1软件滤波
    软件滤波是指采用特定的算法,将已经过硬件滤波处理的信号再次修正,以期得到最接近的真实值。
    软件滤波首先需要针对计算出的fmax进行数值限幅,将采集到的过高的数值作为无效值处理,防止指针抖动甚至跑出量程;然后通过滑动(先入先出)平均滤波法等算法对连续采到的有效数据进行计算,每次处理的数据数量需要严格限制,数据太多则灵敏度太低,太少则平滑度很差导致指针跳动。
    4.2.2.2信号故障处理
    由于受PWM信号本身携带信息的限制,仪表的信号故障处理只能是针对信号发送中断进行,处理方式也很简单。在信号中断时,车速表停在“0”位,里程表停止计数且维持显示上一个有效里程。

    5 结束语
    本文结合实际应用,从开发要求的角度,按总线和PWM两种输入信号的形式,对新型车速里程表的信号采集、数据处理等方面进行了详细的阐述,并对开发中需要注意的问题进行了汇总和分析,对新式车速里程表开发具有一定的参考作用。

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