CN1862233B - 模拟速度信号发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种模拟速度信号发生器，以单片机为控制核心，加上显示驱动电路、按键输入电路、输出驱动电路、看门狗电路及软件组成模拟速度信号发生器。通过设计的应用软件可以进行精确计算，实现高精度的速度信号输出，它可以作为模拟汽车行驶过程中发出行驶速度信号作为汽车行驶记录仪的标准速度输入源，用于检测汽车行驶记录仪的速度记录误差，用于汽车行驶记录仪、汽车速度表、里程表、出租车计价器等产品的研发、生产过程中的速度测量性能的调试与检验，由于本装置的组成简单，集成度高，因而生产成本低，装置长期工作的稳定性、可靠性较高，可重复操作性好，信号精度优于国家标准的要求，可以作为系列产品进行生产，有良好的社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种信号发生器，具体涉及模拟汽车行驶过程中发出行驶速度信号的装置，该装置发出的速度信号作为汽车行驶记录仪的标准速度输入源，用于检测汽车行驶记录仪的速度记录误差。
背景技术
汽车行驶速度的测量原理：U＝S/t，汽车行驶速度U(km/h)等于汽车行驶里程S(km)除以经过这段里程的时间t(h)。安装在汽车上的车速传感器当车轮每转动一圈便发出一定数量的脉冲，通过计算脉冲的频率，便可以计算出汽车行驶速度。脉冲的频率越高，车速越快。
对于汽车行驶速度测量误差的检测，目前，公知的方法有三种：第一种是采用《GB/T 12548-1990汽车速度表、里程表检验校正方法》中规定的方法，用标杆设定合适的测量路段L，汽车分别以不同的速度匀速地驶过测量路段，用秒表测定汽车通过测量路段的时间，取不少于6点的速度，每种速度各测定2次，通过公式计算得出实际速度从而可计算出速度测量误差。第二种是采用标准的速度测试仪与实车测量值比对(默认标准速度测试仪所测速度为实际速度)；第三种是采用模拟速度信号发生器产生标准的速度信号进行测量(默认模拟速度信号发生器产生的速度信号为实际速度)，第一、二种方法需要上路进行实车试验，只适用于低中速，由于受试验车、道路、气候等因素影响，测量结果的不确定度大于第三种方法，检测成本也高于第三种方法。
另外，在申请号为CN00800914.7，名称为《供燃气涡轮发动机用来微调过敏推力用的速度修正系统》的中国发明专利文件公开了一种风扇速度指示系统，它使操作人员能控制发动机的旋转速度以使特定的推力性能可与飞行需要相匹配。该发明可以调节在制造或大修时测得的发动机推力的变化。在一个实施例中，该发明向飞行控制设备提供一个模拟速度信号。该发明也可设计成向发动机功率管理控制设备提供数字速度信号。
对于模拟速度信号发生器的设计，目前已知的技术方案为：采用直流可调稳压电源、电机、转速传感器等组成机电一体化的模拟速度信号发生装置，通过调节稳压电源的输出电压调节电动机的转速，从而调节转速传感器的输出脉冲频率。这种方案结构复杂，成本较高，可重复操作性较差，精度的提高难度大。
发明内容
经过发明人的研究分析，得出：模拟速度信号发生器实质上是一种能够按照规定的车速产生相应的脉冲的装置。故用了一种全新的技术方案，经过反复研究、测试，做出了样机，然后通过实地测试、具体方法应用比对，完成了本发明。
本发明模拟速度信号发生器，以单片机为控制核心，加上显示驱动电路、按键输入电路、输出驱动电路、看门狗电路及软件组成模拟速度信号发生器。通过数学模型的建立，完成了单片机应用软件设计，通过软件可以进行精确计算，实现高精度的速度信号输出。操作时只需按下“设定”按钮选择车速后，再按下“启动”按钮，单片机便自动控制装置输出与当前车速相对应的稳定且足够精确的脉冲信号。
上述的模拟速度信号发生器，控制器采用8位单片机1-1，样机选用性价比较高的ATMEL AT89C51(也可采用其他型号的8位单片机)。AT89C51是一种低功耗高性能的8位CMOS微处理器，其指令集和管脚与MCS-51系列单片机相兼容，片内带有4K字节的可重复编程闪速存储器，128字节的RAM，32条I/O线，两个16位定时器/计数器，一个五源两级的中断结构，一个双工的串行口，具有片上振荡器与时钟电路。AT89C51单片机是本装置的控制核心。
上述的模拟速度信号发生器，其显示驱动电路1-7由74HC164(8位串行输入/并行输出移位寄存器)、LED数码管组成，通过二条信号线(数据、时钟)连接到AT89C51单片机的I/O接口线P3.6、P3.7，在单片机程序的控制下接收、驱动、显示当前的车速值。
上述的模拟速度信号发生器，其按键输入电路由设定按钮1-2、启动按钮1-3、PC817光电耦合器组成，启动按钮1-3连接到AT89C51单片机的I/O接口线P1.5，设定按钮1-2连接到AT89C51单片机的I/O接口线P1.6。
上述的模拟速度信号发生器，其输出驱动电路1-9由PC817光电耦合器、IN222三极管、电阻组成，AT89C51单片机的输出信号从P0.6，P0.7，P2.0，P2.1四个口同时输出，分别经过光电隔离1-8、输出驱动1-9后输送到输出接口端子OUT1、OUT2、OUT3、OUT4。
上述的模拟速度信号发生器，其看门狗电路由NE555、74HC123及电阻电容组成。
上述的模拟速度信号发生器，其软件包含主程序、中断服务程序、显示子程序、设定值采样子程序、数据处理子程序，本装置的软件由汇编语言编制，经编译后固化在89C51内的闪速存储器中。
本发明的有益效果是：本装置作为模拟汽车行驶过程中发出行驶速度信号的装置，该装置发出的速度信号作为汽车行驶记录仪的标准速度输入源，用于检测汽车行驶记录仪的速度记录误差。本装置还可以作为一种标准的汽车行驶速度信号发生仪器，用于汽车行驶记录仪、汽车速度表、里程表、出租车计价器等产品的研发、生产过程中的速度测量性能的调试与检验。
由于本装置的组成简单，集成度高，因而生产成本低，装置长期工作的稳定性好、可靠性较高，可重复操作性好，信号精度优于国家标准的要求，可以作为一种产品进行生产，有良好的社会效益和经济效益。
附图说明
图1是本发明的硬件原理示意图。
图2是本发明的前面板示意图。
图3是本发明的后面板示意图。
图4是本发明的软件流程示意图。
在图1中其中，1-1是单片机，1-2设定按钮，1-3是启动按钮，1-4是复位电路，1-5是看门狗电路，1-6是输入接口，1-7是显示驱动电路，1-8光电隔离电路，1-9是输出驱动电路，1-10是晶振电路，1-11是+5V电源，1-12是+12V电源，1-13电源滤波电路，1-14是5V开关电源，1-15是12V开关电源，输出端子4个是OUT1、OUT2、OUT3、OUT4。样机中只连接了二个输出端子OUT1、OUT2到面板上的输出接口1#3-1、输出接口2#3-2，另二个输出端子OUT3、OUT4作为备用，未连接到面板上。P1.6、P1.5、P3.2、P3.6、P3.7、P0.6、P0.7、P2.0、P2.1均是表示单片机的接口线或简称口线、接口。
在图2中，2-1是总的输入电源开关，2-2是数码管，1-2设定按钮，1-3是启动按钮。
在图3中，3-1是输出接口1#、3-2输出接口2#。、3-3是接电源插座。
在图4中，4-1是主程序、4-2是是否是程序跑飞判断、4-3是系统初始化、4-4是显示默认设定速度20(km/h)设置状态标志为设定状态、4-5是状态标志判断、4-6是采样设定值并显示4-7是数据处理、4-8是按“启动”按钮否判断、4-9是将状态标志置为输出状态、4-10是恢复处理、4-11是显示当前设定值、4-12是从四个输出口同时输出当前速度的脉冲信号并启动定时中断、4-13是显示速度值、4-14是按“启动”按钮否判断、4-15是关闭定时中断并将状态标志设置为设定状态。.
在附图1硬件原理示意图中，样机控制器选用ATMEL的AT89C51单片机1-1。AT89C51是一种低功耗高性能的8位CMOS微处理器，其指令集和管脚与MCS-51系列单片机相兼容，片内带有4K字节的可重复编程闪速存储器，128字节的RAM，32条I/O线，两个16位定时器/计数器，一个五源两级的中断结构，一个双工的串行口，具有片上振荡器与时钟电路。单片机的AT89C51处理器是本样机装置的控制核心。
显示驱动电路1-7由74HC164移位寄存器，它是一种8位串行输入/并行输出移位寄存器，和LED数码管(5022C)组成，通过数据、时钟二条信号线连接到AT89C51单片机的I/O接口线P3.6、P3.7上，在单片机程序的控制下进行接收、驱动、以及显示当前的车速值。例如：当设定车速为145km/h时，则数码管显示“145”km/h。显示驱动电路采用74HC164的益处在于可以节省单片机的I/O口线(仅占用2条)，若用其他方式对于三位8段LED显示需占用单片机的11条I/O口线。显示电路采用74HC164的另一益处是：当显示位数增加时，只需相应增加74HC164和LED数码管的数量，软件中只需调整显示位数的定义即可，单片机主控电路硬件不需作任何改动。
按键输入电路由启动按钮1-2、设定按钮1-3、PC817光电耦合器组成，启动按钮1-2连接到AT89C51单片机的I/O口线P1.5，设定按钮1-3连接到P1.6。系统上电初始化时默认车速为20Km/h并显示。按一下设定按钮1-3，车速改变一次。当按下启动按钮1-2时，当前显示的车速信号便输出给连接的被测仪器。输入电路1-6采用光电耦合器的目的是为了抗电磁干扰以及防止静电或意外漏电损坏单片机的I/O口。软件上也采用了软件滤波、去抖动等抗干扰措施。
输出驱动电路1-9由PC817光电耦合器、IN222三极管电阻组成。AT89C51单片机的输出信号从P0.6，P0.7，P2.0，P2.1四个接口同时输出，分别经过光电隔离、驱动后输送到输出接口端子OUT1、OUT2、OUT3、OUT4。
看门狗电路1-5由NE555、74HC123及电阻电容组成。是为了增强整个装置的抗干扰性，防止死机现象而设计的，其工作原理是：NE555、74HC123及电阻电容组成一套定时器，AT89C51单片机的I/O接口P3.2与该定时器的清除端相连，该定时器的溢出时间为100ms，溢出翻转信号连接到AT89C51单片机的复位端。当AT89C51单片机软件正常运行时，每隔约10ms从P3.2输出一个脉冲使该定时器清零，从头开始计时，这样该定时器便不会发生溢出；一旦AT89C51单片机发生程序跑飞或死机，就不能发信号给该定时器清零，超过100ms该定时器便发生溢出，溢出翻转信号使单片机复位通过程序控制恢复正常工作。而100ms对人来说是察觉不到的，所以说采用了本看门狗电路，可以增强整个装置的抗干扰性，防止死机现象。
在本发明的前面板示意图2中，将模拟速度信号发生器的总的输入电源开关2-1，数码管2-2，设定按钮1-2，启动按钮1-3安装前面板上，在外接电源接入以后，打开电源开关2-1，用设定按钮1-2设定输出的速度，可发出20、40、60、65、100、145、220(km/h)7个标准速度信号，完全符合国家标准《GB/T19056-2003汽车行驶记录仪》的要求，满足汽车行驶记录仪的速度记录误差测量的需求。数码管2-2显示出设定的速度信号数值，按下启动按钮1-3，即将设定的标准速度信号从输出接口1#3-1、输出接口2#3-2进行输出。本发明还可根据需要增加输出速度信号，只需对软件稍作改动即可实现，硬件不必作任何改动，可形成系列产品。
在本发明的后面板示意图3中，外接电源插座3-3与外接AC220工作电源接通，提供本模拟速度信号发生器的220V交流电源。输出接口1#3-1红夹接到要求检测的汽车行驶记录仪的+12V、黄夹接到其速度传感器信号线上，黑夹接到地线上。输出接口2#3-2红夹接到要求检测的汽车行驶记录仪的+12V、黄夹接到其速度传感器信号线上，黑夹接到地线上。
图4是本发明的软件流程示意图。
发明人找出汽车行驶速度与脉冲频率之间的数学关系，车辆特征系数为车辆行驶每公里里程时驱动速度传感器的转数(r/km)，由于速度传感器每转动一圈发出8个脉冲，因此车辆特征系数也可以表示为车辆行驶每公里里程时驱动速度传感器发出的脉冲数M，当汽车行驶速度为U时，车辆行驶每公里(S＝1)里程需时间t＝S/U＝1/U，则脉冲频率f＝M/t＝M*U/3600＝(M/3600)*U，式中车辆特征系数M为常数。
通过建立数学模型应用汇编语言表达出数学模型的关系，编制出控制软件。
本发明的软件由主程序、中断服务程序、显示子程序、设定值采样子程序、数据处理子程序组成，经编译后固化在89C51内的闪速存储器中。
本发明的软件设计分为初始处理和正常运行两部分。
初始处理：单片机先根据内存中设置的标志判断是正常开机还是程序跑飞后的自复位4-2。若是正常开机，则进行系统初始化4-3：设置速度为20(km/h)，设置相应的标志，系统自检并显示“08516517220”(也可设定为其他任意字符)，再显示20(km/h)，设置状态标志为设定状态4-4，转到4-5；若是程序跑飞后的自复位，则进行自恢复处理4-10：释放中断，释放堆栈指针。根据内存中的标志显示当前的速度值4-11，转到状态标志判断4-5。以上为软件的初始处理。
状态标志判断4-5为整个程序正常运行时的循环入口处。只要不关机，不受严重干扰造成程序跑飞，本软件将一直处于正常运行部分。正常运行部分程序包含速度设定处理和速度输出处理两个分支，通过一个状态标志BZ0进行区分。在系统初始化时设置BZ0＝0，即在速度设定处理状态，在此状态中按下启动按钮1-2时，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后令BZ0＝1，结束速度设定处理状态，转为速度输出状态。而在速度输出状态中若按下启动按钮1-2时，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后令BZ0＝0，结束速度输出处理状态，转为速度设定状态。
4-5为判断状态标志BZ0＝0吗？若BZ0＝0，程序运行速度设定处理分支4-6、4-7、4-8、4-9；若BZ0＝1，程序运行速度输出处理分支4-12、4-13、4-14、4-15。
速度设定处理：设计了设定值采样子程序进行速度设定值的采样及显示4-6：当按下设定按钮1-3时，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后将当前速度值存储单元指针加1，取出当前速度值调显示子程序进行速度值显示，数据处理子程序根据当前速度值存储单元指针取出当前速度值，将速度值通过数学模型计算处理转化为相应的脉冲频率值并存入单片机的内存中4-7。程序设计为循环扫描方式，循环周期约为300us(即0.3ms)，能保证及时响应每一次按钮的操作(人按动按钮所需时间大于100ms)。速度值存储区共设计了256个字节，最大可存放128个速度值。在此期间若按下启动按钮1-2时，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后令BZ0＝1，结束速度设定处理状态，转到速度输出处理状态。
速度输出处理：取出当前速度值相应的脉冲频率值，定时器初始化，启动定时中断，通过定时中断服务程序从四个输出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同时输出与当前速度值相应的脉冲信号4-12，调速度显示子程序刷新速度显示4-13，程序设计为循环扫描加定时中断方式，循环周期约为100us(即0.1ms)，既能保证连续输出与当前车速相对应的稳定且足够精确的脉冲信号，又能保证及时响应每一次按钮的操作(人按动按钮所需时间大于100ms)。在此期间若按下启动按钮1-2时，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后令BZ0＝0，结束速度输出处理状态，转到速度设定处理状态。
具体实施方式：
设定车辆特征系数M＝5256，则f＝(M/3600)*U＝1.46U。单片机的晶振选用12MHz。在GB/T 19056中要求的各速度点的标准频率f(由f＝1.46U计算得出)、计量部门测试本样机的实际频率f′及精度￡见下表1：
表1 速度、标准频率f、本样机的实际频率f′及精度￡列表
| 速度(Km/h) | 20 | 40 | 60 | 65 | 100 | 145 | 220 |
| 标准频率f(Hz) | 29.20 | 58.40 | 87.60 | 94.90 | 146.00 | 211.70 | 321.20 |
| 实际频率f′ (Hz) | 29.24 | 58.49 | 87.73 | 94.67 | 146.22 | 212.25 | 320.92 |
| 精度￡ | 0.14％ | 0.16％ | 0.15％ | 0.25％ | 0.15％ | 0.26％ | 0.09％ |
注：精度计算公式￡＝|(f′-f)÷f |*100％
根据国家标准《GB/T 19056-2003汽车行驶记录仪》的规定：模拟速度信号的精度应优于或等于0.5％，从表1可见实施例的最大精度值为0.26％，故本实施例的信号精度优于国家标准的要求。
实施例
输出接口为两组输出接口1#3-1、输出接口2#3-2，每组输出内容：+12V电源(红夹)，地线(黑夹)及速度信号(黄夹)。每组最大负载能力：45W。
实施例1，20(km/h)具体测量过程包括精度：
连接被测仪器于本发明装置的输出接口1#3-1和(或)输出接口2#3-2，红夹接+12V、黄夹接速度传感器信号线，黑夹接到地线。打开电源开关2-1，此时单片机上电复位从主程序入口开始运行4-1，系统初始化4-3，数码管2-2显示20(km/h)4-4，进入速度设定处理程序分支：数据处理子程序根据当前速度值存储单元指针取出当前速度值20(km/h)，将速度值通过数学模型计算处理转化为相应的脉冲频率值并存入单片机的内存中4-7。按下启动按钮1-2时，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后令BZ0＝1，结束速度设定处理状态，转到速度输出处理状态，通过定时中断服务程序从四个输出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同时输出与当前速度值相应的脉冲信号4-12，向被测仪器进行相应的速度信号输出，精度为￡＝|(f′- f)÷f |*100％＝0.14％。
若正处于其他速度输出时，先按一下启动按钮1-2结束输出状态4-15，进入速度设定处理程序分支。再按下设定按钮1-3进行速度设定(4-6)，直到数码管2-2显示速度是20(km/h)，按下启动按钮1-2 4-9，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后令BZ0＝1，结束速度设定处理状态4-15，转到速度输出处理状态，通过定时中断服务程序从四个输出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同时输出与当前速度值相应的脉冲信号4-12，向被测仪器进行相应的速度信号输出，精度为￡＝|(f′- f)÷f |*100％＝0.14％。
实施例2，40(km/h)具体测定过程包括精度：
连接被测仪器于本发明装置的输出接口1#3-1和(或)输出接口2#3-2，红夹接+12V、黄夹接速度传感器信号线，黑夹接到地线。打开电源开关2-1，此时单片机上电复位从主程序入口开始运行4-1，系统初始化4-3，数码管2-2显示20(km/h)4-4，进入速度设定处理程序分支：调设定值采样子程序进行速度设定值的采样及显示4-6：当按下设定按钮1-3时，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后将当前速度值存储单元指针加1，取出当前速度值40(km/h)调显示子程序进行速度值显示，数据处理子程序根据当前速度值存储单元指针取出当前速度值40(km/h)，将速度值通过数学模型计算处理转化为相应的脉冲频率值并存入单片机的内存中4-7。按下启动按钮1-2时，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后令BZ0＝1，结束速度设定处理状态，转到速度输出处理状态，通过定时中断服务程序从四个输出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同时输出与当前速度值相应的脉冲信号4-12， 向被测仪器进行相应的速度信号输出，精度为￡＝|(f′-f)÷f |*100％＝0.16％。
若正处于其他速度输出时，先按一下启动按钮1-2结束输出状态4-15进入速度设定处理程序分支。再按下设定按钮1-3进行速度设定4-6，直到数码管2-2显示速度是40(km/h)，按下启动按钮1-2 4-9，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后令BZ0＝1，结束速度设定处理状态4-15，转到速度输出处理状态，通过定时中断服务程序从四个输出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同时输出与当前速度值相应的脉冲信号4-12，向被测仪器进行相应的速度信号输出，精度为￡＝|(f′-f)÷f |*100％＝0.16％。
实施例3 100(km/h)具体测定过程包括精度：
连接被测仪器于本发明装置的输出接口1#3-1和(或)输出接口2#3-2，红夹接+12V、黄夹接速度传感器信号线，黑夹接到地线。打开电源开关2-1，此时单片机上电复位从主程序入口开始运行4-1，系统初始化4-3，数码管2-2显示20(km/h)4-4，进入速度设定处理程序分支：调设定值采样子程序进行速度设定值的采样及显示4-6：当按下设定按钮1-3时，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后将当前速度值存储单元指针加1，取出当前速度值调显示子程序进行速度值显示，数据处理子程序根据当前速度值存储单元指针取出当前速度值，将速度值通过数学模型计算处理转化为相应的脉冲频率值并存入单片机的内存中4-7。多次按下设定按钮1-3直到数码管2-2显示速度是100(km/h)时按下启动按钮1-2时，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后令BZ0＝1，结束速度设定处理状态，转到速度输出处理状态，通过定时中断服务程序从四个输出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同时输出与当前速度值相应的脉冲信号4-12，向被测仪器进行相应的速度信号输出，精度为￡＝|(f′- f)÷f |*100％＝0.15％。
若正处于其他速度输出时，先按一下启动按钮1-2结束输出状态4-15，进入速度设定处理程序分支。再按下设定按钮1-3进行速度设定4-6，直到数码管2-2显示速度是100(km/h)，按下启动按钮1-24-9，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后令BZ0＝1，结束速度设定处理状态4-15，转到速度输出处理状态，通过定时中断服务程序从四个输出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同时输出与当前速度值相应的脉冲信号4-12，向被测仪器进行相应的速度信号输出，精度￡＝|(f′-f)÷f |*100％＝0.15％
实施例4 145(km/h)具体测定过程包括精度：
连接被测仪器于本发明装置的输出接口1#3-1和(或)输出接口2#3-2，红夹接+12V、黄夹接速度传感器信号线，黑夹接到地线。打开电源开关2-1，此时单片机上电复位从主程序入口开始运行4-1，系统初始化4-3，数码管2-2显示20(km/h)4-4，进入速度设定处理程序分支：调设定值采样子程序进行速度设定值的采样及显示4-6：当按下设定按钮1-3时，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后将当前速度值存储单元指针加1，取出当前速度值调显示子程序进行速度值显示，数据处理子程序根据当前速度值存储单元指针取出当前速度值，将速度值通过数学模型计算处理转化为相应的脉冲频率值并存入单片机的内存中4-7。多次按下设定按钮1-3直到数码管2-2显示速度是145(km/h)时按下启动按钮1-2时，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后令BZ0＝1，结束速度设定处理状态，转到速度输出处理状态，通过定时中断服务程序从四个输出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同时输出与当前速度值相应的脉冲信号4-12，向被测仪器进行相应的速度信号输出，精度￡＝|(f′- f)÷f|*100％＝0.26％。
若正处于其他速度输出时，先按一下启动按钮1-2结束输出状态4-15，进入速度设定处理程序分支。再按下设定按钮1-3进行速度设定4-6，直到数码管2-2显示速度是145(km/h)，按下启动按钮1-24-9，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后令BZ0＝1，结束速度设定处理状态4-15，转到速度输出处理状态，通过定时中断服务程序从四个输出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同时输出与当前速度值相应的脉冲信号4-12，向被测仪器进行相应的速度信号输出，精度￡＝|(f′-f)÷f |*100％＝0.26％
实施例5 220(km/h)具体测定过程包括精度：
连接被测仪器于本发明装置的输出接口1#3-1和(或)输出接口2#3-2，红夹接+12V、黄夹接速度传感器信号线，黑夹接到地线。打开电源开关2-1，此时单片机上电复位从主程序入口开始运行4-1，系统初始化4-3，数码管2-2显示20(km/h)4-4，进入速度设定处理程序分支：调设定值采样子程序进行速度设定值的采样及显示4-6：当按下设定按钮1-3时，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后将当前速度值存储单元指针加1，取出当前速度值并调显示子程序进行速度值显示，数据处理子程序根据当前速度值存储单元指针取出当前速度值，将速度值通过数学模型计算处理转化为相应的脉冲频率值并存入单片机的内存中4-7。多次按下设定按钮1-3直到数码管2-2显示速度是220(km/h)时，按下启动按钮1-2时，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后令BZ0＝1，结束速度设定处理状态，转到速度输出处理状态，通过定时中断服务程序从四个输出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同时输出与当前速度值相应的脉冲信号4-12，向被测仪器进行相应的速度信号输出，精度： ￡＝|(f′-f)÷f|*100％＝0.09％。
若正处于其他速度输出时，先按一下启动按钮1-2结束输出状态4-15，进入速度设定处理程序分支。再按下设定按钮1-3进行速度设定(4-6)，直到数码管2-2显示速度是220(km/h)，按下启动按钮1-2 4-9，单片机接受到输入信号经过滤波处理确认后令BZ0＝1，结束速度设定处理状态4-15，转到速度输出处理状态，通过定时中断服务程序从四个输出口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4同时输出与当前速度值相应的脉冲信号4-12，向被测仪器进行相应的速度信号输出，精度￡＝|(f′-f)÷f|*100％＝0.09％
本发明模拟速度信号发生器可同时连接8台被测对象长时间工作(连续20天以上)，可通过设定按钮1-3选择输出的速度，按一下设定按钮1-3切换一个速度，设定所需速度后，按下启动按钮1-2即向被测仪器进行相应的速度信号输出。操作非常简便。
Claims (5)
1.一种模拟速度信号发生器，其特征在于以AT89C51单片机为控制核心，加上由74HC164移位寄存器及5022C数码管组成的显示驱动电路，由设定按钮、启动按钮及PC817光电耦合器组成的按键输入电路，由PC817光电耦合器、IN222三极管及电阻组成的输出驱动电路，由NE555、74HC123及电阻电容组成，在AT89C51单片机之外，其作用是监视AT89C51单片机是否正常工作的抗干扰用看门狗电路及软件组成模拟速度信号发生器，它可以实现高精度的速度信号输出，操作时只需按下“设定”按钮选择车速后，再按下“启动”按钮，便自动控制装置输出与当前车速相对应的稳定且足够精确的脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的一种的模拟速度信号发生器，其特征在于其显示驱动电路(1-7)由8位串行输入/并行输出移位寄存器74HC164、LED数码管5022C组成，通过数据、时钟二条信号线连接到AT89C51单片机的I/O接口线P3.6、P3.7，在程序的控制下接收、驱动和显示当前的车速值。
3.根据权利要求1所述的一种的模拟速度信号发生器，其特征在于其按键输入电路由设定按钮(1-2)、启动按钮(1-3)、PC817光电耦合器组成，启动按钮(1-3)连接到AT89C51单片机的I/O接口线P1.5，设定按钮(1-2)连接到AT89C51单片机的I/O接口线P1.6。
4.根据权利要求1所述的一种的模拟速度信号发生器，其特征在于其输出驱动电路(1-9)由PC817光电耦合器、IN222三极管、电阻组成，AT89C51单片机的输出信号从P0.6，P0.7，P2.0，P2.1四个口同时输出，分别经过光电隔离(1-8)、输出驱动(1-9)后输送到输出接口端子OUT1、OUT2、OUT3、OUT4。
5.根据权利要求1所述的一种的模拟速度信号发生器，其特征在于其抗干扰用看门狗电路由NE555、74HC123及电阻电容组成，在AT89C51单片机之外，其作用是监视AT89C51单片机是否正常工作。
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