【正文】 在此，我要向海老師表示深切的致謝！此外，我還感謝電氣工程學(xué)院的各位老師，是他們培育了我，讓我得到了良好的教育；感謝同一畢業(yè)設(shè)計(jì)小組的同學(xué)們和王軍學(xué)長(zhǎng)，感謝他們?cè)谶@篇論文中給予我的寶貴意見(jiàn)；更要感謝我的父母，感謝他們?cè)谖业那髮W(xué)道路上的支持和無(wú)私的關(guān)懷！。除了在學(xué)院實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)外，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。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、開(kāi)明的思想、開(kāi)拓進(jìn)取的精神、認(rèn)真求實(shí)的工作作風(fēng)無(wú)一不是我們學(xué)習(xí)的榜樣。首先，我要向辛勤培養(yǎng)我的指導(dǎo)老師致以誠(chéng)摯的感謝和崇高的敬意。廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1] ，[2] 趙和平，[3] ,2005[4] 田娟，2001[5] 王俊杰. ，[6] 楊財(cái)，,2007[7] —，2008[8] ，2005[9] ，[10] ，2009[11] 王幸之，王雷，廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 致 謝致 謝在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的三個(gè)多月中，我學(xué)到很多有關(guān)單片機(jī)電路設(shè)計(jì)的理論知識(shí)。2. 方向盤(pán)角度檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題有待于進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和研究。因此，方向盤(pán)角度檢測(cè)系統(tǒng)有非常廣闊的發(fā)展前景。本設(shè)計(jì)為一種汽車(chē)電子安全輔助裝置。 研究展望汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車(chē)必不可少的最基本的系統(tǒng)之一，它也是決定汽車(chē)主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成。6. 對(duì)系統(tǒng)的軟硬件抗干擾技術(shù)做了簡(jiǎn)單的介紹。對(duì)系統(tǒng)硬件重要的幾個(gè)環(huán)節(jié)，包括方向盤(pán)角度檢測(cè)環(huán)節(jié)、路面傾角檢測(cè)環(huán)節(jié)、車(chē)速檢測(cè)環(huán)節(jié)和顯示報(bào)警環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的電路設(shè)計(jì)。3. 對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的力學(xué)模型做了詳細(xì)的分析，通過(guò)建模，得出了汽車(chē)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)。本文主要做了以下工作：1. 針對(duì)問(wèn)題所在，提出設(shè)計(jì)方案，選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方法。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(chē)方向盤(pán)的跑偏及安全轉(zhuǎn)彎問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的方向盤(pán)角度檢測(cè)裝置。除程序未用區(qū)域外，還可以在程序段之間（如子程序之間及一段處理程序完成后）及一頁(yè)的末尾處插入軟件陷阱，效果會(huì)更好。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(wú)條件跳轉(zhuǎn)指令，無(wú)條件跳轉(zhuǎn)指令指向程序“跑飛”處理子程序的入口地址。這種濾波方法對(duì)于穩(wěn)定顯示是非常需要的。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。數(shù)字濾波，就是經(jīng)過(guò)一定的計(jì)算或判斷程序減少干擾信號(hào)在可用信號(hào)中所占的比例，它實(shí)際上是一個(gè)程序?yàn)V波。為了進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量和控制，必須消除被測(cè)信號(hào)中的噪聲和干擾。主動(dòng)初始化不僅要保證上電復(fù)位后程序能正確地實(shí)現(xiàn)各種初始化，而且在程序中每次檢測(cè)前都進(jìn)行寄存器的刷新。開(kāi)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(cè)。軟件抗干擾成本低，見(jiàn)效快，有事半功倍的效果。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。為安全起見(jiàn)，本設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)彎允許最大車(chē)速設(shè)為實(shí)際計(jì)算允許最大車(chē)速的90%。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，如果車(chē)速大于轉(zhuǎn)彎允許的最高車(chē)速，就會(huì)出現(xiàn)向心力不足，汽車(chē)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。顯示程序流程圖如圖57所示。圖56 車(chē)速檢測(cè)子程序流程圖 方向盤(pán)角度顯示子程序顯示模塊是將最終要測(cè)量的值直觀地顯示出來(lái)，為使用者提供必要的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。從而計(jì)算出汽車(chē)的車(chē)速。圖54 程序判斷濾波子程序流程圖路面傾角檢測(cè)模塊的程序流程圖如圖55所示。程序判斷濾波法是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷確定兩次采樣允許的最大偏差ΔY，若先后兩次采樣值的差大于ΔY，則本次采樣表明輸入信號(hào)是干擾信號(hào)，應(yīng)該去掉；若小于ΔY，則本次采樣值有效。只是在路面傾角檢測(cè)時(shí)，由于汽車(chē)的顫動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致電位器產(chǎn)生誤測(cè)。方向盤(pán)角度檢測(cè)子程序流程圖如圖53所示。圖52 ADC工作流程圖 方向盤(pán)角度檢測(cè)子程序方向盤(pán)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。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ADC結(jié)果被送入ADC數(shù)據(jù)寄存器，且ADIF標(biāo)志置位。如果在轉(zhuǎn)換過(guò)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。在ATmega16單片機(jī)中，向ADC啟動(dòng)轉(zhuǎn)換位ADSC位寫(xiě)“1”可以啟動(dòng)單次轉(zhuǎn)換。采集是將被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)量通過(guò)檢測(cè)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。圖51 方向盤(pán)角度檢測(cè)系統(tǒng)軟件主流程圖 ADC轉(zhuǎn)換子程序數(shù)據(jù)采集是系統(tǒng)構(gòu)成的重要部分。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。系統(tǒng)初始化完畢之后，就進(jìn)入數(shù)據(jù)采集與處理階段，本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集包括電位器的電壓采集和編碼器的脈沖計(jì)數(shù)。自檢無(wú)誤后，便進(jìn)行初始化工作。 系統(tǒng)主程序主程序開(kāi)始即開(kāi)機(jī)復(fù)位，使CPU找到程序入口，同時(shí)完成必要的集成電路芯片的初始電平設(shè)置。 方向盤(pán)角度檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方向盤(pán)角度檢測(cè)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(lái)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(chē)速計(jì)算、車(chē)速比較等，通過(guò)相應(yīng)的判斷進(jìn)行顯示報(bào)警。CVAVR系統(tǒng)的安裝非常方便簡(jiǎn)單，通過(guò)簡(jiǎn)單的步驟就可以完成CVAVR的安裝。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(kāi)發(fā)平臺(tái)，簡(jiǎn)稱(chēng)CVAVR 。廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第五章 方向盤(pán)角度檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)第五章 方向盤(pán)角度檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) AVR單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹本設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言進(jìn)行單片機(jī)的軟件編程。對(duì)單片機(jī)有一定的了解后，進(jìn)行硬件的設(shè)計(jì)。由于多圈電位器為接觸式傳感器，因此，在滑動(dòng)觸點(diǎn)和電阻器的相互運(yùn)動(dòng)中，兩者會(huì)產(chǎn)生磨損，這影響到了電位器的使用壽命，因此，要定期對(duì)電位器進(jìn)行潤(rùn)滑。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(lái)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。1) PCB板元件布局a：線路板上的元件應(yīng)盡量按直線進(jìn)行排列；b：對(duì)于那些易產(chǎn)生噪聲的器件組成的電路，如電源線路等，應(yīng)與微弱信號(hào)電路分開(kāi)布局，尤其是應(yīng)該遠(yuǎn)離單片機(jī)的邏輯控制電路和存儲(chǔ)電路，如果可能的話，將這些電路另制成電路板，有利于抗干擾，提高電路工作可靠性。4) 電源監(jiān)測(cè)：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)。2) 掉電復(fù)位：當(dāng)電源失效或電壓降到某一電壓值以下時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。3) 模擬信號(hào)采樣抗干擾技術(shù)。電源干擾的抑制，通?？刹捎靡韵聨追N方法：1) 接地技術(shù)。這種電位器可以簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)出錯(cuò)診斷。兩路信號(hào)電位器可輸出兩路電壓信號(hào)，這兩路電壓信號(hào)相互補(bǔ)充，也就是信號(hào)A電壓+信號(hào)B電壓=輸入電壓。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。因此，減小干擾可從這三個(gè)方面著手。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。電容CC2的大小一般在20~30pF之間，R2與石英晶體并聯(lián)，作用是穩(wěn)定晶體的阻抗，提高震蕩電路的穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)中，當(dāng)按下開(kāi)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。單片機(jī)復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)，提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電壓穩(wěn)定后，撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)。轉(zhuǎn)換電路如圖47所示。汽車(chē)上直接使用的為直流+12V電壓源，因此需要將+12V電壓轉(zhuǎn)換為+5V供單片機(jī)使用。 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。單片機(jī)輸出信號(hào)經(jīng)三極管Q放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲，本設(shè)計(jì)采用固定頻率的有源蜂鳴器。報(bào)警電路設(shè)計(jì)如圖46所示。圖45 單片機(jī)與LED的連接電路原理圖 報(bào)警模塊硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)在輸出電路上加上蜂鳴器作為聲音報(bào)警。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(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，這樣大大節(jié)省了控制口資源。該方式的功耗較之靜態(tài)掃描要小。使用數(shù)碼管顯示時(shí)，采用動(dòng)態(tài)掃描方式。如果角度為正（中心位置偏右），則符號(hào)位顯示“0”，如果角度為負(fù)（中心位置偏左），則符號(hào)位顯示“”。光電編碼器測(cè)速電路如圖44所示。T/C1是16位計(jì)數(shù)器，在系統(tǒng)時(shí)鐘為4MHz條件下，這是其他8位單片機(jī)做不到的。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)。通過(guò)單位時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)值