【正文】 小車方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)畢業(yè)論文目錄摘 要 IAbstract II第一章 緒論 1 課題研究背景及意義 1 國(guó)內(nèi)外汽車電子的發(fā)展動(dòng)態(tài) 2 論文的主要工作 2第二章 方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)概述 4 方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 4 方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 5 本設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 9 本章小結(jié) 9第三章 方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)的原理介紹 11 檢測(cè)原理介紹 11 汽車轉(zhuǎn)彎性能研究 14 本章小結(jié) 17第四章 方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 18 系統(tǒng)總體硬件框圖 18 ATmega16單片機(jī)介紹 18 單片機(jī)ADC轉(zhuǎn)換原理 19 檢測(cè)環(huán)節(jié)硬件設(shè)計(jì) 20 系統(tǒng)的硬件抗干擾技術(shù) 25 本章小結(jié) 27第五章 方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 28 AVR單片機(jī)軟件開發(fā)環(huán)境介紹 28 方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 28 軟件抗干擾技術(shù) 35 本章小結(jié) 37第六章 總結(jié)與展望 38 總結(jié) 38 研究展望 38參考文獻(xiàn) 40致 謝 41廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第一章 緒論第一章 緒論 課題研究背景及意義自從1886年第一輛機(jī)動(dòng)汽車誕生以來(lái)，汽車一直作為人類最重要的交通工具。20世紀(jì)以來(lái)，汽車工業(yè)發(fā)展迅速，我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)也初見規(guī)模。隨著人們生活水平的不斷提高，汽車在生活中的重要性也在不斷地提升。在現(xiàn)代人的觀念中，汽車不單單是一輛交通工具，它更體現(xiàn)了一個(gè)人的品味、生活方式和價(jià)值觀念。在我國(guó)，汽車已成為小康生活的重要標(biāo)志。汽車走進(jìn)私人家庭，已不再是夢(mèng)想。隨著汽車數(shù)量的迅速增加，加上非專業(yè)汽車駕駛?cè)藛T的不斷增多，造成公路、街道、停車場(chǎng)、車庫(kù)等公共場(chǎng)所秩序混亂不堪，交通事故頻發(fā)，方向盤跑偏也成了事故焦點(diǎn)。汽車事故嚴(yán)重威脅著人們的生命安全和生活秩序，每年因?yàn)榉较虮P跑偏和高速行車時(shí)方向盤瞬間轉(zhuǎn)移角度過大而造成的撞車、翻車事故不在少數(shù)。方向盤是汽車轉(zhuǎn)向的直接操縱桿，其轉(zhuǎn)動(dòng)位置直接影響著汽車轉(zhuǎn)向時(shí)的安全?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的很大部分汽車上還沒有檢測(cè)方向盤轉(zhuǎn)角的電子儀器儀表，使得駕駛員在駕駛和泊車時(shí)不得不憑經(jīng)驗(yàn)和感覺去判斷方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)位置所在，這時(shí)難免發(fā)生感覺誤差，造成方向盤未回正或轉(zhuǎn)動(dòng)角度過大的現(xiàn)象發(fā)生，給開車和泊車帶來(lái)不便。方向盤位置跑偏，不但會(huì)給駕駛員的駕駛帶來(lái)疲勞感，更存在很大的安全隱患[1]。因此，方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)汽車行車停車安全至關(guān)重要，對(duì)提高汽車系統(tǒng)的可靠性有非常重要的意義。小車方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)屬于汽車電子系統(tǒng)研究的一部分，汽車方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)和車速信號(hào)經(jīng)過傳感器的檢測(cè)，將其送入控制中心進(jìn)行處理，從而判斷汽車的行駛狀態(tài)。沒有方向盤的角度檢測(cè)系統(tǒng)，汽車的安全性能會(huì)大打折扣。然而，國(guó)內(nèi)在這方面的研究非常的少，本課題的研究，將填補(bǔ)這方面的空白。 國(guó)內(nèi)外汽車電子的發(fā)展動(dòng)態(tài)隨著中國(guó)加入WTO，以及國(guó)內(nèi)龐大的汽車市場(chǎng)對(duì)世界各大汽車公司的吸引力，迄今為止，我國(guó)的汽車擁有量已經(jīng)突破5000萬(wàn)輛，汽車的產(chǎn)量也在迅猛提升。中國(guó)將成為繼美、日、歐之后的第四大汽車市場(chǎng)。據(jù)預(yù)測(cè)，21世紀(jì)全球范圍內(nèi)能夠存活的特大型汽車生產(chǎn)集團(tuán)將整合為六至八家[2]。目前國(guó)內(nèi)為整車企業(yè)進(jìn)行配套的汽車電子供應(yīng)商大多為中外合資企業(yè)，如博世、西門子、德爾福、偉世通等。這些供應(yīng)商都以O(shè)EM身份為整車企業(yè)配套，他們掌握著汽車零部件的核心技術(shù)[3]。另一方面，隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，汽車電子產(chǎn)品也越來(lái)越多，汽車電子化被認(rèn)為是汽車技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中的一次革命，當(dāng)今汽車電子化程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家汽車工業(yè)水平的重要標(biāo)志[4]。我國(guó)汽車電子技術(shù)研究起步較晚，主要集中在清華、北理工大、吉林工大、上海交大等一些高校，以及一汽、二汽等大型國(guó)企的研發(fā)中心?？傮w上，我國(guó)的汽車電子技術(shù)研發(fā)水平還比較薄弱，自主開發(fā)并生產(chǎn)的汽車電子產(chǎn)品主要集中在一些技術(shù)含量不高的產(chǎn)品上。面對(duì)國(guó)內(nèi)巨大的汽車市場(chǎng)，國(guó)外汽車電子供應(yīng)商積極介入我國(guó)的汽車電子領(lǐng)域。我國(guó)汽車電子企業(yè)中，70%以上為中外合資企業(yè)，然而國(guó)內(nèi)企業(yè)并沒有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和獨(dú)立的產(chǎn)品研發(fā)能力。因此，我國(guó)的汽車電子化與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有很大的距離。汽車方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)也隸屬于汽車電子，該研究無(wú)論從理論上還是實(shí)際應(yīng)用上都有較高的價(jià)值。 論文的主要工作論文主要闡述了一種小車方向盤角度檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)方法。此裝置用以測(cè)量方向盤的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)角，快速確定方向盤位置，以及在高速轉(zhuǎn)彎時(shí)予以報(bào)警，以避免方向盤跑偏和行車過程中方向盤轉(zhuǎn)角過大而造成的事故的發(fā)生。本論文在第一章先概述了課題研究的背景及意義，以及本論文的主要工作。接下來(lái)在第二章對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及小車方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行介紹，在確定了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案后，開始對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件及軟件設(shè)計(jì)。在第三章，講述了采用ATmeg16系列單片機(jī)為核心的小車方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括檢測(cè)電路、AD轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)外圍電路、角度顯示，報(bào)警電路等。第四章對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)中對(duì)于系統(tǒng)的工作流程進(jìn)行詳細(xì)介紹，并且介紹了一種AVR單片機(jī)基于C語(yǔ)言的編譯器和集成環(huán)境，在此環(huán)境下對(duì)ATmega16進(jìn)行編譯、開發(fā)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)的顯示及對(duì)其的控制。最后對(duì)論文作一個(gè)全文總結(jié)，并對(duì)系統(tǒng)的應(yīng)用做以展望。廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)概述第二章 方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)概述 方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求汽車方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)檢測(cè)方向盤轉(zhuǎn)角，測(cè)定轉(zhuǎn)彎速度，并在轉(zhuǎn)彎速度過高時(shí)進(jìn)行報(bào)警的裝置，系統(tǒng)由三部分組成：檢測(cè)模塊、控制模塊及顯示模塊。檢測(cè)模塊：由傳感器檢測(cè)方向盤實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)角信號(hào)、轉(zhuǎn)彎時(shí)的路面傾角信號(hào)及車速信號(hào)?？刂颇K：方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)的控制中心，主要對(duì)采集的信號(hào)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。顯示報(bào)警模塊：用于顯示方向盤的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)角，并高速轉(zhuǎn)彎存在安全隱患時(shí)進(jìn)行報(bào)警。按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，可將方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)分為硬件和軟件兩部分，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要由檢測(cè)模塊、控制模塊和顯示模塊構(gòu)成，軟件部分對(duì)不同的子系統(tǒng)分別進(jìn)行編程，便于調(diào)試和移植。整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖21所示。圖21 汽車方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖 方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)有三大模塊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案可根據(jù)三大模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。 檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)方案檢測(cè)環(huán)節(jié)是系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，用來(lái)感受被測(cè)信號(hào)，并將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為合適于系統(tǒng)后續(xù)處理的電信號(hào)。提獲取信息的正確與否，決定了測(cè)試系統(tǒng)的精度。因此，選擇合適的檢測(cè)元件，對(duì)于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有非常重要的作用。1. 方向盤角度檢測(cè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)方案方向盤角度檢測(cè)系統(tǒng)要測(cè)量的量為角位移。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電量測(cè)量技術(shù)已經(jīng)非常成熟，因此，可以通過電量的測(cè)量間接測(cè)量方向盤的角位移信號(hào)。目前用于角度檢測(cè)的傳感器主要有旋轉(zhuǎn)電位器、霍爾傳感器、光電編碼器及激光探測(cè)器等。各角位移傳感器的特性如表21所示。表21 各轉(zhuǎn)角傳感器的特性比較轉(zhuǎn)角傳感器接觸式非接觸式旋轉(zhuǎn)電位器霍爾傳感器光電編碼器激光探測(cè)器成本低高高高環(huán)境要求低高高高安裝簡(jiǎn)單較復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜體積小小較大大考慮到成本及環(huán)境影響問題，方向盤位置控制系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)電位器。本設(shè)計(jì)采用M22S10型精密多圈電位器,其特點(diǎn)如下：屬線繞多圈電位器；長(zhǎng)壽命， 旋轉(zhuǎn)壽命：500萬(wàn)轉(zhuǎn)以上；高可靠性；線性度好，線性精度：177。%，阻值公差177。5%，功率2W；外徑22mm。M22S10最大電氣轉(zhuǎn)角為3600176。（10圈），而一般汽車的方向盤最大轉(zhuǎn)角為1440176。（4圈），本設(shè)計(jì)采用專門定制的4圈精密電位器，材質(zhì)與M22S10相同，阻值為5KΩ。其實(shí)，電位器其實(shí)就是一個(gè)可變電阻，通過中間觸頭的位置變化，改變電位器的電阻大小，從而改變輸出電壓的大小。根據(jù)分壓原理，電位器輸出電壓與接入電路中的電阻有以下關(guān)系： (21) 其中，為電位器輸出電壓，為輸入電位器的電壓，為電位器接入電路中的電阻，為電位器總電阻。一般情況下，、為固定值，由此可知，電位器兩端的輸出電壓與接入電路的電阻大小成正比關(guān)系。一般電阻都存在以下基本關(guān)系： (22)其中，為電阻值，為電阻絲長(zhǎng)度，為電阻率，為電阻絲橫截面積。電阻做好后，、就固定不變