1 引言

汽车的节气门一般与驾驶室内的油门踏板相连(传统式)或者与控制电机相连(电子控制式)，通过一定的控制方式来控制节气门开度，从而改变节气门进气通道的 截面积，调节发动机的进气量，达到改变发动机输出功率的目的[1]。节气门阀体内除了有节气门之外，还安装有节气门开度位置传感器、怠速开关信号传感器或 其它传感器，其中节气门开度位置传感器是电位器式传感器。电位器滑动臂与节气门轴同轴联接，当节气门开度改变时，节气门位置传感器的输出也发生改变。汽车上的电脑在综合节气门开度位置信号、油门踏板、怠速状况和其它方面的信息后，调节节气门开度位置，使其处在该工况下的最佳开度位置，从而获得满意的发动机 性能[1]。合格的节气门传感器输入和输出之间要求有较好的线性特性。由此可见，节气门传感器的线性特性的好坏，将直接影响到汽车发动机工作性能。

由于汽车的节气门是安装在汽车发动机之内，工作环境非常恶劣，受各种因素的影响，比如频繁起动、振动特性以及温度变化，甚或杂质气体等因素的影响。因此为了研制切实可行的节气门传感器，或者方便有效地检测正在使用的节气门传感器，都非常有必要开发出一套简便、有效的测试系统。

正基于以上的考虑，本文开发了用单片机实现节气门传感器检测的测试系统，这对研制节气门开度位置传感器，分析汽车的发动机的故障原因，检测传感器特性都具有重要的意义。

2 系统组成

2.1 系统功能

为了实现节气门传感器特性的自动测试，本文研制的基于单片机的传感器测试系统，完成的主要功能如图1所示。

图1 系统硬件结构图

(1) 能够实现对节气门传感器的特性进行自动测试;

(2) 能够检测节气门传感器测试时的工作环境状况(包括温度、振动状况等)，实现数据的采集、存储等;

(3) 能够显示输入、输出等当前工作状态，若检测到不正常状态能及时报警;

(4) 能够控制电机的转速(角度)，并能使其处于正、反转或者脱机状态;

(5) 能够利用液晶显示器(lcd)显示实验日期、测试人员代号、设备编号和测试数据等;

(6) 能够实现单片机与单片机之间的通讯;

(7) 能与上位机通讯，实现数据的统计，管理工作以及实验数据的分析等。

2.2 系统硬件结构

系统硬件框图如图1所示，其主要部件和工作原理如下:

(1) 双单片机结构

主要为了解决一片单片机资源不足的问题，其中一片单片机采用89c55芯片，而另一片采用89c52芯片。89c55芯片是该测试系统的主控器，此芯片内具有20k可编程程序存储器，减少了外部存储器的扩充，提高了系统的可靠性。它主要完成高速数据采集、控制，扩展了512k的ram，控制时钟芯片，以及 信号提取和反馈等。而89c52芯片是该测试系统的另一控制器，此芯片内具有8k的可编程序存储器，它主要完成电机的驱动，数据的处理、显示以及在不正常 状态下可实现报警功能等。并且在整个系统中，须实现两单片机芯片的通讯，由89c55芯片控制89c52芯片的工作;

(2) 信号变换

系统中输入量、输出量经被测传感器转换为电信号，在经变送器统一成标准的电信号后，通过a/d转换器送给单片机89c55;

(3) a/d转换

根据系统对转换范围精度的要求，在实现对被测传感器的测试数据的a/d转换时，a/d转换器采用的16位的ads7805芯片，而对于测试的环境状况进行采集时，所采用的a/d转换器为12位的max1292芯片，两芯片的输入、输出分时转换，既能满足系统对速度的要求，也能满足系统对精度的要求;

(4) 512k的ram存储器的扩展以及时钟芯片的控制

在本系统中，由于测试的数据量大，因此扩展了一片512k的静态ram存储器，便于存储现场采集的原始数据、运算结果等。静态ram存储器采用 hm628512biseries。另外，为了便于显示日期、时间，因此选用了一片时钟芯片，该芯片采用ds1302;

(5) 电机驱动

电机驱动器采用“四通电机”的两相混合式步进电动机驱动器sh20803，该驱动器可实现60～100v交流供电，适应最恶劣电网环境，h桥双极恒相流细 分驱动，各细分模式在线自由切换，最高64细分的七种运行模式，输入信号光电隔离，过流、过压、错相保护，脱机(free)保持功能，可选择 5v(ttl)或24v接口等特点，可很好地满足设计要求;

(6) 液晶显示

液晶显示模块可以采用“精电蓬远”公司的点阵字符显示模块系列，可以满足设计的要求;

(7) 适时报警

若检测不到正常的工作状态，可以及时报警;

(8) 与上位机通讯

系统一方面向上位机报告工作情况，控制系统的工作，从而采用rs232串口实现了与上位机的通讯;另一方面，是为了实现传感器测试数据的统计、分析、处理 等相关工作的需要。

3 系统软件编制

系统软件的编制主要包括单片机89c55程序的编制，单片机89c52程序的编制以及上位机程序的编制，另外，还须实现单片机89c55和单片机 89c52之间的通讯和单片机89c55与上位机之间的通讯。程序结构框图如图2、图3和图4所示。

4 实验结果及其分析

利用开发的测试系统，对我们所研制的节气门传感器进行了测试，并在上位机上对实验结果进行了分析、处理，结果如图5所示。

图5 节气门传感器的测试结果

通过对测试数据的计算分析得出:图5所测得的节气门传感器的线性度约为0.4%fs。满足了设计要求。

事实上，对于特性不满足要求的传感器，利用该测试系统可以发现其加工、装配等问题。根据传感器的实际测试曲线可以提供相应的改进措施，从而有效地保障了所研制的节气门传感器的性能。

5 结束语

本测试系统很好地实现了对汽车节气门传感器的自动测试，并通过其上位机的实时数据分析、处理与计算，及时给出节气门传感器的性能评估报告，为节气门传感器的研制、生产具有实用价值。