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加速度传感器在汽车电子上的应用.doc

加速度传感器在汽车电子上的应用

15岁懵懂花季
2017-12-24 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《加速度传感器在汽车电子上的应用doc》,可适用于综合领域

加速度传感器在汽车电子上的应用南京晓庄学院谢军江苏南京摘要:本课题以汽车电子为背景结合飞思卡尔C型车模双后轮驱动的特点以STMCT最小系统版为平台搭建硬件系统,通过加速度传感器检测到的倾斜角度及时调整小车行驶速度使小车能自动完成上下坡时的加速、减速。关键词:汽车电子加速度传感器倾斜角度绪论现在的汽车相较于以前的汽车来说在性能上更加的智能化而且人们在使用汽车的过程中会感到更加的轻便。因此现在在制造汽车的过程中所面临的挑战就是增加传感器的需求量。本文是以汽车电子为背景利用加速度传感器能够测量汽车在行驶过程中的倾斜角度以及加速度等信息来实时反馈汽车的动态信息并调整行驶速度满足人们的舒适性要求保证驾车人的安全。系统总体设计系统组成图系统组成框图系统工作原理本小车使用STMCT最小系统版作为主控单元当小车在平地(倾角范围,)行驶时PMW的值为这时小车会以相对较慢的速度匀速行驶。上坡时随着倾角范围不断增大(,)PWM的值也会逐渐增加电机的转速随之变快当倾角达到最大值时()PWM的值也达到峰值(可更改)为了保护车身不受损坏倾角大于电机停止运转。下坡时随着倾角范围不断增大(,)PWM的值会逐渐减小电机的转速随之变慢当下坡倾角达到最大值时()PWM的值也达到最小值(可更改)为了保护车身不受损坏倾角大于电机停止运转。在这个过程中可通过OLED液晶屏随时查看小车的运动状态包括车身周围的温度倾斜角度PWM值和加速度等信息。硬件设计主控电路设计STMCT最小系统版内有最新一代的嵌入式ARM处理器。因此这种芯片构成的最小系统功能部件种类全功能强。用STMCT最小系统版时只要将相关模块接上时钟电路和复位电路即可。如图所示STMCT单片机最小系统。其应用特点:()有可供用户使用的大量IO口线。()内部存储器容量有限。()应用系统开发具有特殊性。图STMCT单片机最小系统电机驱动电路的设计像直流电机这样大功率的外部器件能耗大对单片机的驱动能力有很高的要求而往往单片机提供不了那么大的驱动能力所以需要接驱动电路。电机驱动芯片的种类也有很多在此次设计中使用TBFNG作为电机驱动芯片。因为它的驱动能力强能耗低不易发热抗干扰能力强能够提供稳定的性能。TBFNG电机驱动芯片可以同时驱动两个直流电机而且它反应快速可以通过VCC引脚接电源后给芯片和电机供电。倾角传感器电路三轴加速度传感器主要是对它所采集到的信号进行放大滤波同时还可以检测环境温度等。MPU模块原理图如图所示。图MPU模块原理图陀螺仪的输出信号放大了倍左右并将零点偏置电压调整到工作电源的一半(V)左右。MPU它是一款轴运动处理组件。它集成了陀螺仪和加速度计于一体的芯片它极大程度上免除了独立使用的陀螺仪和加速度计在时间上的误差而且减少了占用PCB板的空间。软件设计简介本设计采用的是模块化的思路来进行设计和编写程序程序主要由主程序模块、驱动模块、显示模块等四大部分组成每一部分都针对相应的硬件电路。主程序模块程序控制设计小车的程序控制系统是由主程序模块、电机驱动模块、MPU三轴加速度传感器驱动模块、OLED显示模块四大模块组成编写程序让各个模块组成的系统能够顺利运行验证电路板的正确性。各个程序的功能不一样其中PWM波产生子程序是利用单片机的定时器产生的占空比进而控制电机的转速。电机控制子程序则是通过定义TBFNG的IN端口信号分别控制电机的起、停、前进。加、减速程序则是单片机检测P端口信号当信号由高电平变为低电平时开始控制左右电机的转速使小车转弯自动加速和减速。本次小车程序是利用C语言进行编程通过不同子模块的调用来实现小车自动加速和减速。主程序流程图图系统主程序流程图首先小车进行上电对单片机各个应用模块进行初始化还有对程序中的变量进行初始化。接下来单片机控制小车开始前进前进过程中单片机通加速度传感器模块不断检测小车与地面的倾角并将检测到的相关数据传送给单片机。当检测到小车与地面存在的倾角在程序规定范围内单片机控制电机驱动模块驱动电机完成小车的加速、减速OLED显示实时数据完成本设计的要求。主要控制函数说明角度计算函数本程序读取MPU模块的AD采用数值然后计算车模的倾角。对于读取的陀螺仪和加速度计的数值需要减去零偏值。在车模保持水平时读出两个通道的数值便是相应的零偏值。由于本函数调用的时间周期为ms。详细程序请参见程序代码:voidAngleCalculate(void){floatfDeltaValuegfGravityAngle=(VOLTAGEGRAVITYGRAVITYOFFSET)gfGyroscopeAngleSpeed=(VOLTAGEGYROGYROSCOPEOFFSET)fDeltaValue=(gfGravityAnglegfCarAngle)}GRAVITYADJUSTTIMECONSTANTGYROSCOPEANGLESIGMAFREQUENCYgfGyroscopeAngleIntegral=(gfGyroscopeAngleSpeedfDeltaValue)程序角度计算函数PWM输出设置函数最终电机驱动信号是通过单片机的PWM模块产生的。本函数计算两路电机的PWM输出占空比并设置PWM模块的寄存器。详细程序请参见程序代码:voidXianfuPwm(void){}if(angle>=angle=angleMoto=Moto=Amplitude平地行驶Moto=Moto=AmplitudeMoto=Moto=AmplitudeMoto=Moto=AmplitudeMoto=Moto=AmplitudeMoto=Moto=AmplitudeMoto=Moto=AmplitudeintAmplitude====PWM满幅是限制在Moto=Moto=Amplitude下坡if(angle>=angle=angleangleangleangleangleangleMoto=Moto=Amplitude上坡程序PWM输出函数结论此次设计是以STMCT最小系统版为核心以飞思卡尔C型车模为基础自己设计制作车架在结合MPU三轴加速度传感器、电机驱动模块、OLED显示模块等相关电路通过最后的安装、调试等工作完成智能小车硬件安装、软件调试实现了智能小车能够自动完成加速、减速等功能。参考文献胡寿松自动控制原理(第五版)M北京:科学出版社,丹尼斯,克拉克等机器人设计与控制北京:科学出版社蔡自兴世纪机器人技术的发展趋势J南京化工大学报():肖南峰智能机器人M广州:华南理工大学出版社:陈永真主编全国大学生电子设计竞赛试题精解选M北京:电子工业出版社年月高枫基于ARM的智能寻迹小车的设计与实现D山西:中北大学黄智伟主编全国大学生电子设计竞赛训练教程M北京:电子工业出版社年月刘崇翔基于ARM的智能小车的设计与研究江南大学硕士学位论文杨西明单片机编程与应用入门机械工业出版社丁镇生传感器及传感技术应用北京:电子工业出版社:作者简介:谢军出生男江苏徐州讲师毕业于兰州交通大学研究方向电路与系统硕士研究生百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网tocom,您的在线图书馆

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