【正文】 ，就可以知道編碼器單位時間內的旋轉圈數(shù)，通過計算求得車速。PB0引腳可用作T/C0定時計數(shù)器。 車速檢測環(huán)節(jié)硬件設計車速檢測環(huán)節(jié)的傳感器采用光電編碼器，光電編碼器輸出脈沖序列經過整形后送入單片機PB0口進行計數(shù)。L1和C1用于直流的濾波，電阻R1用于限流。圖43 檢測模塊電路原理圖圖中R為多圈電位器，通過分壓原理進行電壓采集。轉換結果為0x3FF。 檢測環(huán)節(jié)硬件設計 方向盤角度檢測環(huán)節(jié)硬件設計 方向盤角度檢測模塊采用電位器的分壓原理，通過電壓與電位器轉角的關系來推算出電位器的轉角度數(shù)，從而得出方向盤的轉角度數(shù)。其抗干擾能力強，波動小，精度高，電路簡單，使用方便。本設計采用單端輸入電壓進行采集的方式，其電路結構簡單，轉換方便。單端電壓輸入以0V（GND）為基準，單次轉換的結果為： (41)其中，ADC：A/D轉換的結果；：輸入的電壓；：基準電壓（）。 單片機ADC轉換原理電位器檢測來的電壓必須經過ADC轉換才能被單片機所識別，從而進行進一步的數(shù)據(jù)處理。速度檢測環(huán)節(jié)采用PB0口，此接口有定時和計數(shù)功能。 圖42 ATmega16的引腳圖本設計方向盤角度檢測環(huán)節(jié)采用單片機的PA0口，路面傾角檢測環(huán)節(jié)采用單片機的PA1口。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATmega16的數(shù)據(jù)吞吐率高達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有先進的RISC結構，131條指令，大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期，32個8位通用工作寄存器，全靜態(tài)工作，工作在16MHz時性能高達16MIPS；并且有非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲器，16K字節(jié)的系統(tǒng)內可編程Flash擦寫壽命10000次，有512字節(jié)的EEPROM擦寫壽命100000次；具有32個可編程的I/O口，編程簡單；ATmega16兼PIC及8051優(yōu)點于一身，具有優(yōu)秀的品質，在結構、性能和功能方面都有明顯優(yōu)勢[8]。圖41 系統(tǒng)總體硬件框圖 ATmega16單片機介紹本系統(tǒng)的控制中心采用ATmega16單片機[7]。將檢測的車速和理論最大車速進行比較，從而確定系統(tǒng)是否需要報警。方向盤角度檢測模塊和路面傾角檢測模塊都采用電位器的分壓原理，電位器輸出的電壓信號經過處理傳送給單片機，單片機經過采樣保持電路及自身集成的A/D轉換器將模擬電壓信號轉換為數(shù)字信號，從而為單片機控制所用，通過方向盤轉角和地面傾角就可以確定理論上的最大車速。廣西大學畢業(yè)設計論文 第四章 方向盤角度檢測系統(tǒng)的硬件設計第四章 方向盤角度檢測系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)總體硬件框圖本設計以ATmega16單片機為核心，系統(tǒng)的主要組成部分包括數(shù)據(jù)采集部分，信號處理部分，數(shù)據(jù)處理部分及顯示部分等。 將這些數(shù)據(jù)代入公式(313)，可得汽車轉彎時的最高車速應近似為： (314)其中，為車速；為路面傾角；為方向盤轉角。為安全起見，留一定裕量，取 。一般晴天時。因此在設計時，當車速接近路面允許的最大車速時，系統(tǒng)應該報警，警告駕駛員轉彎車速過高。根據(jù)圓周運動公式可知，汽車轉彎時，車速，轉彎半徑與向心力有以下關系： (312)將公式(37)~(311)代入公式(312)可知： (313)其中，為車速；為路面傾角；為車輪轉角。汽車轉彎時所受橫向摩擦力如公式(311)所示。汽車所受重力由公式(310)所示。由圖可知，轉彎時，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。汽車轉彎時的受力情況如圖39所示。 汽車轉彎模型分析汽車轉彎時，轉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。比較小，因此當，當汽車轉向角為時，轉彎半徑可近似由公式(38)得出。轉彎的圓心為轉向輪的垂直線與后軸的延長線的交點O處。圖38 小車轉彎模型圖中L為小車前后輪的軸距，R為小車轉向時的轉彎半徑，223。一般小車的轉向輪為前輪，后輪為驅動輪。圖37 汽車轉向輪轉角與方向盤轉角的對應關系 車輪轉角與轉彎半徑之間的關系汽車在轉彎時都有轉彎半徑，由于轉向輪的轉角大小不一樣，轉彎時的轉彎半徑也不一樣。 (37) 其中為汽車方向盤轉動角度；為轉向輪的轉動角度。(左轉為“”，右轉為“+”)，一般汽車的方向盤轉動角度和汽車轉向輪的旋轉角度存在線性關系。汽車車輪的轉動范圍為45176。 方向盤轉角與車輪轉角之間的關系汽車方向盤的轉動范圍一般為720176。 (35)其中，為車速；為測速周期； 為時間內的脈沖總數(shù)；為車輪半徑； 為編碼器的線數(shù)。這樣，知道了汽車車輪單位時間內轉動的圈數(shù)，車速便自然得知。由此可知，計算單位時間內脈沖數(shù)的多少，就可以知道編碼盤轉動的圈數(shù)。圖36 單路輸出編碼器輸出脈沖波形編碼盤有多少透光的縫隙，轉動一圈，便會產生多少個脈沖。 圖33 單路輸出光電編碼器結構原理圖 編碼器的碼盤上有許多透光的縫隙，光線透過縫隙，便會被光敏管吸收，光敏管根據(jù)光電轉換原理輸出高電平，若光線被編碼盤擋住，光敏管接收不到光信息，便會輸出低電平。 汽車車速檢測原理汽車車速檢測采用單路輸出增量式光電旋轉編碼器[6]作為傳感器件。圖32 電位器輸出電壓與路面傾角的關系當然，實際中路面的傾角一般不會超過45176。 (33) 即 (34)其中，：電位器采集的電壓值；：路面的傾角值。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)定此時的電位器轉角為0176。電位器的輸出電壓與方向盤角度的對應關系如圖31所示。 (31)即 (32)其中，：電位器采集的電壓值；：方向盤轉角值。為配合ATmega16單片機ADC轉換。本設計采用的電位器線性度極高，而方向盤的轉角精度不要求太高，精確到1176。電位器應與方向盤同軸安裝，從而保證方向盤與電位器的角位移一致，并且安裝時初始值要一致。自然狀態(tài)下順時針轉動（右轉）為“+”，自然狀態(tài)下逆時針轉（左轉）“”，即凡是在中心位置左邊的角度都為“”，右邊的都為“+”。~+720176。 方向盤角度檢測原理一般方向盤的轉動范圍為四圈，即從自然狀態(tài)開始，向左打死兩圈，向右打死同樣是兩圈。系統(tǒng)硬件部分放在論文第四章進行詳細介紹，軟件部分放在第五章進行介紹。廣西大學畢業(yè)設計論文 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)設計包括硬件設計和軟件設計兩大部分，硬件電路包括信號采集電路、ADC轉換電路、單片機外圍系統(tǒng)電路及LED顯示電路等。 本章小結本章首先根據(jù)系統(tǒng)設計的要求，介紹了系統(tǒng)的構建，然后詳細闡述了系統(tǒng)的設計方案，對系統(tǒng)的三個模塊：檢測模塊、控制模塊及顯示模塊分別進行方案的設計。5. 成本低廉。3. 可實現(xiàn)角度的連續(xù)測量，線性度好。本設計采用旋轉電位器實現(xiàn)角度檢測，有以下優(yōu)點：1. 制作簡單，安裝方便。其專利是利用兩節(jié)相互嵌套的齒輪來實現(xiàn)方向盤4圈的角度檢測。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,本設計采用四位共陰極LED發(fā)光二極管作為顯示單元。 顯示系統(tǒng)方案設計顯示器是一個典型的輸出設備，而且其應用是極為廣泛的，幾乎所有的電子產品都要使用顯示器，其差別僅在于顯示器的結構類型不同而已。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用場合PCPLC大復雜高好工業(yè)生產DSP較大較復雜較高好嵌入式單片機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