【正文】 除了在學(xué)院實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)外，海老師還帶領(lǐng)我們?cè)O(shè)計(jì)小組到南寧微控設(shè)備廠進(jìn)行實(shí)地參觀，讓我們受益匪淺。首先，我要向辛勤培養(yǎng)我的指導(dǎo)老師海濤老師致以誠摯的感謝和崇高的敬意。2. 方向盤角度檢測系統(tǒng)的可靠性問題有待于進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和研究。本設(shè)計(jì)為一種汽車電子安全輔助裝置。6. 對(duì)系統(tǒng)的軟硬件抗干擾技術(shù)做了簡單的介紹。3. 對(duì)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的力學(xué)模型做了詳細(xì)的分析，通過建模，得出了汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的行駛狀態(tài)，為設(shè)計(jì)的進(jìn)一步進(jìn)行提供理論依據(jù)。廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第六章 總結(jié)與展望第六章 總結(jié)與展望 總結(jié)本設(shè)計(jì)針對(duì)汽車方向盤的跑偏及安全轉(zhuǎn)彎問題，設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的方向盤角度檢測裝置。4. 軟件陷阱軟件陷阱是在程序存儲(chǔ)器的未使用區(qū)域中，加上若干條空操作和無條件跳轉(zhuǎn)指令，無條件跳轉(zhuǎn)指令指向程序“跑飛”處理子程序的入口地址。本設(shè)計(jì)路面傾角信號(hào)采集及顯示部分都有需要相應(yīng)的濾波方法。為了進(jìn)行準(zhǔn)確測量和控制，必須消除被測信號(hào)中的噪聲和干擾。開機(jī)自檢程序通常包括對(duì)RAM、ROM、I/O口的狀態(tài)進(jìn)行檢測。圖58 報(bào)警系統(tǒng)子程序流程圖 軟件抗干擾技術(shù)由于干擾信號(hào)產(chǎn)生的原因錯(cuò)綜復(fù)雜，且具有很大的隨機(jī)性，因此，系統(tǒng)難免會(huì)受到干擾。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，如果車速大于轉(zhuǎn)彎允許的最高車速，就會(huì)出現(xiàn)向心力不足，汽車飛離跑道的現(xiàn)象發(fā)生，為避免事故發(fā)生，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了報(bào)警功能。圖56 車速檢測子程序流程圖 方向盤角度顯示子程序顯示模塊是將最終要測量的值直觀地顯示出來，為使用者提供必要的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。圖54 程序判斷濾波子程序流程圖路面傾角檢測模塊的程序流程圖如圖55所示。只是在路面傾角檢測時(shí)，由于汽車的顫動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致電位器產(chǎn)生誤測。圖52 ADC工作流程圖 方向盤角度檢測子程序方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)后帶動(dòng)電位器轉(zhuǎn)動(dòng)，電位器的輸出電壓也隨著變化。如果在轉(zhuǎn)換過程中選擇了另一個(gè)通道，那么ADC會(huì)在改變通道前完成這一次轉(zhuǎn)換。采集是將被測對(duì)象的狀態(tài)量通過檢測傳給單片機(jī)，數(shù)據(jù)采集軟件部分涉及A/D轉(zhuǎn)換程序。數(shù)據(jù)處理完之后，根據(jù)情況進(jìn)行相關(guān)的顯示和報(bào)警。自檢無誤后，便進(jìn)行初始化工作。 方向盤角度檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方向盤角度檢測系統(tǒng)軟件的主要功能是以硬件設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，將硬件采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成電壓與角度的標(biāo)度轉(zhuǎn)換、車速計(jì)算、車速比較等，通過相應(yīng)的判斷進(jìn)行顯示報(bào)警。他不僅包括了AVR C編譯器，同時(shí)也是一個(gè)集成IDE的AVR開發(fā)平臺(tái)，簡稱CVAVR 。對(duì)單片機(jī)有一定的了解后，進(jìn)行硬件的設(shè)計(jì)。2) PCB布線原理a：加粗地線b：電源和地是從電源的兩端接到印刷板上來的，電源一個(gè)接點(diǎn)，地一個(gè)接點(diǎn)，印刷板上有多個(gè)返回地線，這些都會(huì)聚到電源的那個(gè)接地點(diǎn)上，就是所謂的單點(diǎn)接地。4) 電源監(jiān)測：供電電壓出現(xiàn)異常時(shí)，給出報(bào)警指示信號(hào)或中斷請(qǐng)求信號(hào)。3) 模擬信號(hào)采樣抗干擾技術(shù)。這種電位器可以簡單實(shí)現(xiàn)出錯(cuò)診斷。1. 選擇良好的元器件與單片機(jī)硬件抗干擾技術(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)首選的抗干擾措施，它能有效抑制干擾源，阻斷干擾傳輸通道。圖48 系統(tǒng)外部復(fù)位與時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的硬件抗干擾技術(shù)由于硬件系統(tǒng)各個(gè)元件性能特點(diǎn)不同，加上工作環(huán)境的影響，干擾的存在在所難免，因此，應(yīng)該對(duì)采取相關(guān)措施，減小系統(tǒng)干擾。本設(shè)計(jì)中，當(dāng)按下開關(guān)K時(shí)，單片機(jī)的RESET引腳便產(chǎn)生一個(gè)低電平，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。轉(zhuǎn)換電路如圖47所示。 其它外圍電路設(shè)計(jì)1. +5V電源設(shè)計(jì)電源是系統(tǒng)的重要組成部分，它的穩(wěn)定與否涉及到線路是否能夠穩(wěn)定工作。報(bào)警電路設(shè)計(jì)如圖46所示。為節(jié)省資源，本電路采用兩片74HC595（8位串行輸入/并行輸出移位寄存器）來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，這樣大大節(jié)省了控制口資源。使用數(shù)碼管顯示時(shí)，采用動(dòng)態(tài)掃描方式。光電編碼器測速電路如圖44所示。設(shè)置T/C0控制寄存器TCCR0為0x07，即T/C0工作在普通方式，C0上升沿觸發(fā)。PB0引腳可用作T/C0定時(shí)計(jì)數(shù)器。L1和C1用于直流的濾波，電阻R1用于限流。轉(zhuǎn)換結(jié)果為0x3FF。其抗干擾能力強(qiáng)，波動(dòng)小，精度高，電路簡單，使用方便。單端電壓輸入以0V（GND）為基準(zhǔn)，單次轉(zhuǎn)換的結(jié)果為： (41)其中，ADC：A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果；：輸入的電壓；：基準(zhǔn)電壓（）。速度檢測環(huán)節(jié)采用PB0口，此接口有定時(shí)和計(jì)數(shù)功能。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega16的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾；ATmega16有先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)，131條指令，大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期，32個(gè)8位通用工作寄存器，全靜態(tài)工作，工作在16MHz時(shí)性能高達(dá)16MIPS；并且有非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash擦寫壽命10000次，有512字節(jié)的EEPROM擦寫壽命100000次；具有32個(gè)可編程的I/O口，編程簡單；ATmega16兼PIC及8051優(yōu)點(diǎn)于一身，具有優(yōu)秀的品質(zhì)，在結(jié)構(gòu)、性能和功能方面都有明顯優(yōu)勢[8]。將檢測的車速和理論最大車速進(jìn)行比較，從而確定系統(tǒng)是否需要報(bào)警。廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第四章 方向盤角度檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)第四章 方向盤角度檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體硬件框圖本設(shè)計(jì)以ATmega16單片機(jī)為核心，系統(tǒng)的主要組成部分包括數(shù)據(jù)采集部分，信號(hào)處理部分，數(shù)據(jù)處理部分及顯示部分等。為安全起見，留一定裕量，取 。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)車速接近路面允許的最大車速時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)該報(bào)警，警告駕駛員轉(zhuǎn)彎車速過高。汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所受橫向摩擦力如公式(311)所示。由圖可知，轉(zhuǎn)彎時(shí)，汽車的向心力由汽車重力沿路面方向的分力和汽車車輪與路面之間的橫向摩擦力提供。 汽車轉(zhuǎn)彎模型分析汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)彎的安全性非常重要，如果彎度過小，車速過高，就可能發(fā)生向心力不足，汽車甩出路面，造成事故。轉(zhuǎn)彎的圓心為轉(zhuǎn)向輪的垂直線與后軸的延長線的交點(diǎn)O處。一般小車的轉(zhuǎn)向輪為前輪，后輪為驅(qū)動(dòng)輪。 (37) 其中為汽車方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度；為轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。汽車車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為45176。 (35)其中，為車速；為測速周期； 為時(shí)間內(nèi)的脈沖總數(shù)；為車輪半徑； 為編碼器的線數(shù)。由此可知，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)的多少，就可以知道編碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)。 圖33 單路輸出光電編碼器結(jié)構(gòu)原理圖 編碼器的碼盤上有許多透光的縫隙，光線透過縫隙，便會(huì)被光敏管吸收，光敏管根據(jù)光電轉(zhuǎn)換原理輸出高電平，若光線被編碼盤擋住，光敏管接收不到光信息，便會(huì)輸出低電平。圖32 電位器輸出電壓與路面傾角的關(guān)系當(dāng)然，實(shí)際中路面的傾角一般不會(huì)超過45176。路面傾角檢測采用單圈電位器，電位器指針的初始位置定在電位器電阻的處，規(guī)定此時(shí)的電位器轉(zhuǎn)角為0176。 (31)即 (32)其中，：電位器采集的電壓值；：方向盤轉(zhuǎn)角值。本設(shè)計(jì)采用的電位器線性度極高，而方向盤的轉(zhuǎn)角精度不要求太高，精確到1176。自然狀態(tài)下順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（右轉(zhuǎn)）為“+”，自然狀態(tài)下逆時(shí)針轉(zhuǎn)（左轉(zhuǎn)）“”，即凡是在中心位置左邊的角度都為“”，右邊的都為“+”。 方向盤角度檢測原理一般方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為四圈，即從自然狀態(tài)開始，向左打死兩圈，向右打死同樣是兩圈。廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第三章 方向盤角度檢測系統(tǒng)的原理介紹第三章 方向盤角度檢測系統(tǒng)的原理介紹小車方向盤角度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分，硬件電路包括信號(hào)采集電路、ADC轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)外圍系統(tǒng)電路及LED顯示電路等。5. 成本低廉。本設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)電位器實(shí)現(xiàn)角度檢測，有以下優(yōu)點(diǎn)：1. 制作簡單，安裝方便。LED發(fā)光二極管電路簡單、安裝方便、成本低，并且可以滿足顯示三位角度值的要求，因此,本設(shè)計(jì)采用四位共陰極LED發(fā)光二極管作為顯示單元。表22 各控制系統(tǒng)的特性控制系統(tǒng)體積線路成本可靠性應(yīng)用場合PCPLC大復(fù)雜高好工業(yè)生產(chǎn)DSP較大較復(fù)雜較高好嵌入式單片機(jī)小簡單低較好嵌入式考慮到體積、成本及控制特性等問題，汽車方向盤控制系統(tǒng)采用單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制中心。本設(shè)計(jì)采用GZS3804系列增量式光電編碼器，其性能可靠，輸出為方波信號(hào)，波形規(guī)整，使用電壓范圍寬，每圈輸出脈沖數(shù)為500個(gè)，最大轉(zhuǎn)速4800rpm，消耗電流小于120mA，電源電壓：+5V，輸出電壓：高電平大于85%Vcc，響應(yīng)頻率：0~80KHz。常用的旋轉(zhuǎn)編碼器有增量式和絕對(duì)值式，一般測速選擇增量式。3. 車速檢測環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)方案道路彎度的大小決定了轉(zhuǎn)彎時(shí)的最高車速，如果車速超過轉(zhuǎn)彎時(shí)的極限車速時(shí)，汽車就有可能飛出，造成嚴(yán)重的交通事故。因此，電位器的輸出電壓也隨著改變，從而可測得路面的傾斜角度。因此，應(yīng)對(duì)路面傾角進(jìn)行測量。綜上所述，電位器輸出的電壓的大小與電位器轉(zhuǎn)角大小成正比關(guān)系。電阻做好后，、就固定不變。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。5%，功率2W；外徑22mm。各角位移傳感器的特性如表21所示。因此，選擇合適的檢測元件，對(duì)于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有非常重要的作用。整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖21所示?？刂颇K：方向盤角度檢測系統(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)