摘 要

随着车辆使用量增大，汽车行驶过程中造成的轮胎/道路噪声也越来越多，带来的环境污染情况也越来越严重。国内外，在噪声产生机理和消除方面都做了诸多研究，并也已形成了一套规范的研究体系。现有轮胎噪声测试方法中，对测试现场车速、温度、风速等都有明确的要求。如何实时监测各个参量数值，并提供预警对于减少噪声测试误差具有重大意义。

正是出于这种考虑，本次设计开发出了一套多参量的测量系统。系统分为硬件和软件两个部分：硬件电路选用STC12C5A60S2单片机为控制器，通过DS18B20温度传感器测量环境温度，利用光电编码器测量测试车辆车速，使用YGC-FS传感器测量风速。所有测得数据通过液晶屏LCD1602显示，同时发送给上位机LabView，用于显示及保存。系统上、下位机均可通过软件计算判断数值是否超过规定值，如果超过，相应的警示灯会亮起。本系统结构简单，功能齐全，而且从仿真试验的结果来看，本系统很好地完成了多参量的测量功能。

关键词：轮胎/路面噪声；单片机；传感器；LabView

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Abstract

With the increase of vehicle usage, the tire / road noise caused by the vehicle is more and more, and the environmental pollution has been more and more serious. At home and abroad, many researches have been done on the mechanism of noise production and the elimination of noise, and a standardized research system has been formed. In the existing tire noise testing methods, the test site speed, temperature, wind speed and so on have definite requirements. How to monitor the parameters of each parameter in real time and provide early warning is of great significance to reduce the error of noise test.

because of this consideration, a multi parameter measuring system has been developed. The system is composed of two parts, hardware and software. hardware use STC12C5A60S2 as controller, by measuring the ambient temperature DS18B20 temperature sensor, using photoelectric encoder to measure motor spindle speed measurement, simulating car-speed, YGC-FS sensor is used to measure wind speed. All measured data is displayed through the LCD1602 screen and sent to the LabView for display and storage. Both the upper and lower computer can judge whether the value exceeds the specified value through software calculation, and if it is, the corresponding warning light will be on. The system is simple in structure, complete in function, and can well measure various parameters.

Key Words: Tire / Road noise；Single-Chip Microcomputer；LabView

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究意义及现状 1

1.2 本课题主要研究工作 2

第2章 系统方案设计 3

2.1 传感器的选择 3

2.1.1 车速测量方案 3

2.1.2 温度测量方案 4

2.1.3 风速测量方案 4

2.2 微控制器的选择 5

2.3 上位机软件的选择 6

第3章 硬件电路介绍 7

3.1 单片机最小系统 8

3.2 测车速模块 11

3.2.1 直流电机 11

3.2.2 电机驱动模块 11

3.2.3 光电编码器 12

3.3 测温模块 12

3.3.1 DS18B20温度传感器介绍 12

3.3.2 DS18B20测温电路 14

3.4 风速测量模块 15

3.4.1 YGC-FS风速传感器介绍 15

3.4.2 YGC-FS测风速电路 16

3.5 LCD1602显示模块 16

3.6 经济性分析 17

第4章 软件程序设计 18

4.1 总体程序结构 18

4.2 初始化程序 19

4.3 中断服务程序 19

4.5 数据显示及串口发送程序 20

第5章 LabView操作界面设计 23

5.1 LabView的介绍 23

5.2 监控系统 23

5.3 VI程序设计 24

第6章 系统仿真测试 27

6.1 实验过程 27

6.2 结果分析 27

第7章 总结 29

参考文献 30

致 谢 31

第1章 绪论

1.1 课题研究意义及现状

人们的生活状态与科学技术的发展息息相关。近年来，随着科学技术取得的进步越来越多的应用在人们的日常生活中，一些负面影响逐渐被人们所关注。比如现代交通工具带来的环境噪声污染现象。噪声污染会带来听觉和非听觉器官的损伤，长期接触噪声还可能引起持续性症状，损害人们的记忆和表达能力。研究表明，当汽车行驶速度超过70km/h后，汽车噪声的主要为轮胎/路面噪声，大概占车辆行驶噪声的五分之四，所以降低轮胎/路面噪声对降低汽车噪声至关重要^[1]。相关环境保护和立法机构也开始对车辆辐射噪声做出严格规定。各大汽车制造商及轮胎生产厂家也争相成立研究小组，投入大量人力物力，对降低轮胎噪声进行摸索，以寻求可行办法。现阶段，国内外致力研究使用模型和计算方法进行轮胎/路面噪声的预测，不过其中机理复杂，难以做出准确的定量估计，因此实测仍是研究轮胎噪声特性的重要手段^[2]。在噪声测试中通过对噪声频谱线的分析可找到噪声产生原因，根据分析结果采取相应措施，如优化轮胎结构参数，从而实现轮胎噪声的降低。噪声检测是衡量轮胎环保性能的重要一项，具有很大的研究意义和经济价值。

轮胎噪声的测试方法因试验目的不同而分为：滑行法、拖车法以及实验室转鼓法^[3]。滑行法要求车辆发动机熄火，滑行通过试验区域，测定指定位置接收到的噪声信号。该方法可测量实际使用中的轮胎噪声，但是测量结果受车型影响。拖车法要求将被测轮胎安装在专用拖车上，拖行通过试验区域，是一种近场测试方法。该方法能够屏蔽外界噪声信号的干扰，有助于研究轮胎噪声产生机理，缺点是测试结果受环境影响较大。实验室转鼓法，要求被测轮胎以预定转速在转鼓表面转动，模拟轮胎/路面接触产生的噪声。该方法可重复测试，适用于研究轮胎花纹对轮胎噪声的影响，缺点是转鼓存在曲率，不能完全模拟轮胎路面接触产生的噪声，影响测量结果准确性。在汽车轮胎的行驶过程中,外界存在的各种不确定因素对轮胎噪声都有一定程度的影响。这些影响因素包括道路条件、试验车辆、轮胎使用条件还有外部环境等等。因此不同测试方法都制订了相应的测试规范，明确了试验方法、场地布置、环境参量等要求。本选题旨在设计开发一个多参量测量系统，在进行轮胎噪声测试时，对车速、温度和风速进行测量和记录，以便后期研究人员对测得噪声值进行修正和评判，使试验结果更加准确。