CPLD 在汽車制動性能檢測系統中的應用
CPLD APPLICATION IN THE DETECTING SYSTEM OF AUTOMOTIVE BRAKING PERFORMANCE

汽車制動性是汽車主動安全的主要性能之一，是汽車行駛安全的重要保
障。因此，汽車的制動性能的檢測研究為其制動性能試驗研究和生產檢測提供
了條件，為提高制動性能提供了指導。因此研制具有現代先進水平的汽車制動
性測控系統，對汽車制動性的檢測具有重要的現實意義。
由汽車在制動試驗臺上測試制動性的原理以及制動性參量檢測的技術指
標可知，實時性、測量數據的準確性、控制的可靠性和強抗干擾能力是系統設
計的關鍵。根據汽車制動力測量精度的要求和整個系統的控制邏輯提出了采用
單片機和CPLD 雙控制器的總體方案，并根據所要實現的功能設計了軟件。而
濾波和抗干擾是任何智能儀器系統都必須考慮的問題，在本設計中提出了
CPLD 在濾波和抗干擾中的應用，提出對測控系統外部干擾的措施，并根據誤
差理論提出幾種數字濾波方法進行比較，用CPLD 完成FIR 算法，應用于本系
統中。
最后根據分析結論對測量數據進行處理并進行了現場實驗。經過現場調試
和試驗，證明本文的汽車制動性能測控系統已實現了設計要求，檢測性能符合
國家有關規定和實際使用要求。
關鍵詞：汽車制動性 測控檢測系統 抗干擾 CPLD 數字濾波 FIR

1.2 汽車制動檢測系統............................................................................................... 2
1.2.1 汽車制動檢測系統開發的意義................................................................... 2
1.2.2 制動力檢測指標體系.................................................................................... 2
1.3 CPLD 的發展及應用........................................................................................... 4
1.3.1 CPLD 的發展概況........................................................................................ 4
1.3.2 CPLD 在信號處理中的作用和優勢............................................................ 5
1.4 本文的主要研究內容.......................................................................................... 6
第二章 汽車制動性能檢測系統的設計................................................................... 8
2.1 汽車制動性能檢測系統結構和原理及方案..................................................... 8
2.1.1 制動試驗臺工作原理.................................................................................... 8
2.1.2 汽車制動性能檢測相關標準....................................................................... 9
2.1.3 設計方案...................................................................................................... 10
2.2 輸入模塊的設計................................................................................................. 12
2.2.1 傳感器信號處理電路................................................................................. 12
2.2.2 A/D 轉換接口電路的設計.......................................................................... 18
2.3 CPLD 內部模塊的設計..................................................................................... 19
2.3.1 CPLD 芯片介紹........................................................................................... 19
2.3.2 CPLD 實現的功能模塊.............................................................................. 22
2.4 接口模塊的設計................................................................................................. 25
2.4.1CPLD 與單片機雙向串行通信原理........................................................... 25
2.4.2 雙控制系統的實現原理............................................................................. 30
2.5 輸出模塊的設計................................................................................................. 31
2.6 汽車制動性測控系統軟件設計........................................................................ 32
第三章 系統抗干擾設計............................................................................................ 34
3.1 濾波和抗干擾概述............................................................................................. 34
3.2 CPLD 在按鍵消抖抗干擾應用......................................................................... 35

3.3 測控系統外部干擾及其措施............................................................................ 37
3.3.1 屏蔽和隔離.................................................................................................. 37
3.3.2 正確接地...................................................................................................... 37
3.3.3 加去耦電容.................................................................................................. 38
3.4 軟件抗干擾......................................................................................................... 38
3.4.1 測控系統軟件失控原因............................................................................. 38
3.4.2 軟件抗干擾對策.......................................................................................... 39
第四章 數據處理方法的研究.................................................................................... 41
4.1 概述..................................................................................................................... 41
4.1.1 過失誤差的剔除.......................................................................................... 41
4.1.2 隨機誤差的消除.......................................................................................... 41
4.1.3 系統誤差的消除.......................................................................................... 43
4.2 曲線擬合............................................................................................................. 43
4.2.1 最小二乘原理.............................................................................................. 43
4.2.2 一元線性回歸.............................................................................................. 43
4.2.3 因變量具有誤差時線性回歸方程的確定................................................. 44
4.3 標度變換............................................................................................................. 45
4.3.1 線性參數標度變換...................................................................................... 46
4.3.2 非線性參數標度變換.................................................................................. 46
4.4 利用CPLD 設計FIR 數字濾波器................................................................... 47
4.4.1 FIR 結構簡介............................................................................................... 47
4.4.2 設計方案和模塊組成.................................................................................. 48
4.4.3 設計輸入...................................................................................................... 51
第五章 系統調試及數據分析.................................................................................... 52
5.1 制動過程分析..................................................................................................... 52
5.2 系統調試............................................................................................................. 52
5.3 系統標定............................................................................................................. 55
5.3.1 標定實驗...................................................................................................... 55
5.3.2 制動臺數據處理......................................................................................... 57