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在汽车设计时，为了使其具有转向轻便、准确和行使稳定的性能，在转向轮上设计有专项定位参数，但在汽车使用过程中，由于车架、转向机构的变形与磨损，很容易造成这些定位参数失准，导致汽车行驶时转向车轮向前滚动的同时产生滑移现象，即车轮侧滑。车轮侧滑会造成滚动阻力增加、行驶方向稳定性变差、轮胎磨损加剧、运行油耗增加以及转向沉重等现象，影响汽车的使用性能和经济性能，且容易造成行车事故。为了防止定位参数变形过量，保障车辆行驶安全，国家标准规定，车轮侧滑量应小于或等于5 m/ km。所以，定期对汽车转向轮侧滑量进行检测，发现问题及时排查，对汽车的使用性能和经济性能具有重要意义。
针对汽车侧滑试验台的应用工况，提出检测智能仪表应具备的功能和主要技术指标。设计了一种新型侧滑检测系统，并给出其工作原理、硬件构成设计方法。通过输入、输出电路和单片机构成的系统，把直线位移传感器输出的信号转化成对应的侧滑量，并具有显示和报警提示。测量系统也可通过串行口把测量的结果发送到上位机上。
该文介绍了采用计算机技术检测汽车前轮侧滑量的方法和工作原理，着重讨论了检测系统的硬件设计，这种设计较好地解决了动态检测过程中测量速度与测量精度之间的矛盾。本设计以MCS—51单片机为核心，配有少量外围电路，集自动检测、判别、报警及数显于一体，具有精度高、速度快、体积小、造价低、稳定可靠等特点。
关键词 侧滑;位移传感器;单片机;动态检测;串行通信
1绪论
1.1 背景
国际汽车制造商协会(OIC)A公布，2004年世界汽车产量为6395.6万辆，比2003年增长5.6%。其中轿车产量4410万辆，增长5.1%；商用车产量1985.7万辆，增长66%(具体为轻型商用车1672 3万辆，增长5.3%，重型载货车产量289.2万辆，增长14.6%，大型客车产量24.2万辆，增长7.3%。我国的汽车工业发展很快，汽车产量从1980年的2万辆快速增长到2005年的570万辆，仅次于德国居世界第四位，己成为世界汽车生产大国。其中，轿车产量27万辆，比上年增长19.71%。随着汽车工业的快速发展，我国的汽车需求量也在不断增长，据统计，到2010年我国潜在的汽车需求总量为100万辆，在2005年570万辆基础上增长75%。轿车需求增速超过总体汽车需求75%的增长速度，需求达到40万辆以上，汽车千人保有量迅速增加，从1991年的5.2万辆发展到2005年的24万辆。
随着全国千人汽车保有量的大幅上升，高速公路、高等级公路的不断建设，汽车正逐渐进入家庭，成为人们生活中的一部分。而驾驶员非职业化、车流密集化和车辆高速化，则对车辆的安全性能提出更高的要求，交通安全问题也随之日益突出。据统计，2005年我国道路交通事故死亡人数己达到98738人，46991人受伤。据统计，中国汽车保有量占世界的1.9%，而交通事故死亡人数却占到17%以上；中国的机动车保有量是美国的1/16，而交通事故死亡人数是美国的35倍；和日本相比，我国的汽车保有量是其1/9，而交通事故死亡人数是他们的2倍，中国已经成为世界上交通事故最严重的国家之一。所以对汽车各系统、各总成的检测理论与检测技术的研究及保证汽车技术状况处于良好状态都具有十分重要的意义。
1.2 汽车检测技术的状况及重要性
汽车技术状况是定量测得的表征某一时刻汽车外观和性能的参数值的总和，而评价汽车使用性能的物理量和化学量统称为汽车技术状况参数。汽车检测技术就是基于研究汽车技术状况变化规律，采用先进的仪器设备与技术，在汽车不解体的条件下，通过检测有关技术状况参数，迅速准确地反映整车技术性能及各系统总成的技术状况，以便掌握它们的变化规律，发现并及时排除故障，保持或恢复其良好的技术状况和使用性能。
汽车检测主要内容包括三个方面：
一是汽车主要技术参数检测(包括整车技术参数、主要总成技术状况参数、照明与信号装置技术参数等)；
二是主要技术性能检测(包括动力性、燃油经济性、制动性、平顺性和操纵稳定性等)；
三是排放、噪声检测。
汽车本身是一个复杂的系统，在运行当中，各个总成之间都在运动，随着时间的推移，各系统的技术状况都会发生变化，其技术状况将不断恶化，造成汽车的各种性能的下降，从而使其发生故障的机会逐渐增加，造成交通安全隐患的大量聚合。随着道路质量的提高和高等级公路及高速公路的飞速发展，汽车行驶速度愈来愈快，因此对汽车各种性能及检测标准的要求愈来愈严格。
作为汽车底盘重要组成部分的转向系统的汽车转向轮侧滑量反映了转向系统转向轮定位参数之间的匹配情况，若侧滑量超出规定范围(GB7258一2004《机动车运行安全技术条件》规定不大于5m/km) 时，将影响汽车的操纵稳定性和转向轻便性，严重者将导致交通事故。一般认为，汽车转向轮侧滑量的存在意味着转向轮所受的侧向力的存在，侧滑量越大，侧向力越大，对车辆使用性能的影响越大。转向轮侧滑量对车辆使用性能的影响主要反映在以下几方面：
1. 影响汽车直线行驶稳定性。汽车转向轮定位调整不当，会造成轮胎上存在侧向力，减弱车轮的回正力矩，使汽车直线行驶稳定性变差即车辆易偏离原来的行驶方向。试验表明：汽车转向轮侧滑量对汽车直线行驶稳定性影响很大，侧滑量越大，车辆跑偏量越大，而且负侧滑量(OUT) 比正侧滑量(工N)对车辆直线行驶稳定性的影响更大。侧滑量增大，汽车直线行驶稳定性变差，这样就增加驾驶员维护车辆正常行驶的操作次数，从而影响交通安全。
2. 影响汽车的操纵轻便性。汽车转向轮侧滑量的存在会减弱转向轮回正力矩，这样就强化了侧向力的作用效果。当车辆转弯需回正时，因回正力矩的减弱需在方向盘上施加较大的操纵力矩，严重时甚至出现转向轮卡死而不能回正的现象，极大地影响了行车安全。试验也证实了这一点：汽车的操纵轻便性是随着侧滑量的增加而逐渐恶化，当侧滑量为负侧滑(0UT)时更加明显。当侧滑量由0增加到5m/km时，方向盘最大转矩增加5%，平均转矩增加40%。这样就极大地增加了驾驶员的劳动强度，影响行车安全。
3. 对燃油消耗的影响。汽车转向轮侧滑量越大，车轮所受到的侧向力就越大。车辆在运行时，不仅要克服一些必要的行驶阻力，而且还要克服地面给予轮胎的横向力，这必然导致车辆滑行阻力的增加。汽车滑行阻力的直观反映是汽车的滑行距离。汽车滑行阻力越大，滑行距离越短。汽车滑行阻力是评价汽车底盘技术状况的重要参数，它直接影响到车辆动力性能的发挥及燃油消耗。试验表明：汽车转向轮侧滑量越大，滑行阻力越大，滑行距离越短。如EQ140型汽车，转向轮侧滑量每增加lm/km，其滑行阻力将增加3.5N，滑行距离将减少10—12m，油耗将增加约1.5%。
4. 对轮胎磨损的影响。一般认为，汽车转向轮定位不当是造成轮胎正常磨损的主要原因。汽车转向轮侧滑量越大，车轮受到地面的横向力越大，轮胎在地面上的滑动量越大，这必然加剧轮胎的磨损及导致轮胎的偏磨，从而缩短轮胎的使用寿命。车轮胎磨损量随转向轮侧滑量的增加而增大，并且侧滑量越大，其轮胎磨损量增加越明显，且负侧滑量(OUT)比正侧滑量对轮胎磨损影响更大。当侧滑量(OUT)由0m/km增加到3m/km时，轮胎磨损增加48%；当侧滑量由0m/km增加到5m/km时，轮胎磨损增加98%。当侧滑量达到10m/kin时，轮胎磨损大约增加200%。
为保证交通安全、减少事故，一方面要不断研制性能优良的汽车；另一方面要借助检测和修理，恢复其技术状况。在近几年，由于各方面技术，尤其是电子技术的突飞猛进，促进了检测技术、检测设备不断的发展和更新。因此，在汽车转向轮侧滑检测中，按照国家标准进行检测，对提高汽车的安全性具有十分重要的意义。
目 录
1 绪论 1
1.1 背景 1
1.2 汽车检测技术的状况及重要性 1
1.3 汽车检测技术的研究 3
1.4 汽车检测技术的发展趋势 4
1.5 侧滑的提出 5
1.5.1 目的 5
1.5.2 侧滑的原因 5
1.5.3 汽车侧滑检测中存在的问题 5
2 新型侧滑台设计及检测原理 6
2.1 侧滑产生机理 6
2.2 预防侧滑的对策 8
2.3 新型侧滑台设计 9
2.3.1侧滑台平面布置原理 9
2.3.2 侧滑试验台的结构和工作原理 10
2.4 侧滑检测原理 11
3 系统硬件设计 12
3.1 位移传感器 12
3.2 倍频电路 14
3.3 单片机 14
3.3.1 AT89S51 单片机引脚及功能 15
3.3.2 AT89S51 的时钟电路 18
3.3.3 复位电路设计 19
3.3.4 AT89S51 单片机系统的存贮器组织 20
3.3.5 计数及定时装置 21
3.4 显示报警电路 21
3.4.1 显示译码器CD4511 23
3.4.2 MC1413 达林顿管 24
3.5 接口电路及上位机 27
3.5.1 RS-232C 通讯协议特性 27
3.5.2 RS-232C 与 TTL 电平转换 28
4 误差分析 31
致 谢 31
参考文献 32
