汽车试验是发现汽车设计开发中各种问题的重要手段，依据试验结果能对汽车各种性能做出客观的评价。作为汽车工业的基础工程之一，汽车试验在汽车工业的整体发展中发挥了重要作用。汽车性能测试系统是汽车试验工程的关键组成部分，它由若干相互联系、相互作用的传感器和仪器设备等元件组成，为实现对汽车各项性能的测试而构成一个有机整体，其性能往往对整个汽车试验的效用产生重要影响。

一、系统总体结构设计

汽车试验主要包括动力性能、燃油经济性、操纵稳定性和排放特性等测试项目，主要性能参数有速度、加速度、燃油消耗量、温度以及操纵稳定性试验中的动态运动参数等。通过传感器得到的这些参数的测试信号，经过前端处理模块处理（整形、滤波、放大等）后送入 C8051F020 微处理器，在单片机内部进行模数转换和数据处理后，通过串口实现与 Zigbee 终端节点的连接，再由终端节点在 WLAN 中将数据发出；Zigbee 中心节点接收到数据后经串口与上位机进行通信。中心节点也可将上位机的命令发送给终端节点，控制终端节点执行。系统总体结构如图 1 所示。

图 1　系统总体结构框图

二、前端处理模块

传感器将各种常见的非电量信号转换为电量信号，一般都较微弱，前端处理模块将这些信号进行处理后送至单片机的 A/D 转换端口。本系统共有 8 路传感器信号，包括 2 路压变传感器信号、2 路 −5～+5 V 电压信号、2 路 4～20 mA 电流信号和 2 路热电偶信号的前端处理，其中压变传感器信号的前端处理硬件电路如图 2 所示。

图 2　压变传感器信号前端处理电路

AD620 是一款低成本、高精度仪表放大器，仅需 1 个外部电阻设置增益，增益范围为 1～10000。对压变传感器信号的前端处理采用 AD620、AD705 组成的放大电路：该部分采用单电源供电，AD705 是电压跟随器，为 AD620 提供输出电压的零点；将 VREF、AGND 送至 MCU 的 8 位精度 A/D 转换器的 AIN1.0、AIN1.1 端口，利用软件程序实现该路信号的参考电压和模拟地的计算。

热电偶传感器用来测量汽车关键部件温度，其前端处理电路采用 OP07 构成的可调增益放大电路。OP07 是一种低噪声、非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路，具有非常低的输入失调电压；低失调、高开环增益的特性使得 OP07 特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等场合。在对精确度要求不高的场合，OP07 的失调电压可忽略；该电路中 R25 和 R24 用来调整系统放大倍数，在选用不同类别的热电偶时可适当调整两者的阻值。