【正文】 rs, as well as the signal simulation and optimization, and simulation results show that the unit circuit functions of ply with the design requirements. Key words: CCD, Binarization, Proteus, AT89C51 single chip microputer. 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 1 頁 第 1 章 緒論 概述 懸 架 系 統(tǒng) 是 汽 車 的 重 要 組 成 部 分 之 一 。 【 10】 近年來，車輛懸架系統(tǒng)運(yùn)用了多種控制方法來設(shè)計。然而模糊控制是迅速發(fā)展起來的一種新型控制方法，用到的控制參數(shù)大多由經(jīng)驗(yàn)確定，往往不是最佳的。 而這些控制算法的數(shù)據(jù)都來源于傳感器，線陣 CCD 傾角傳感器就是眾多 傾角傳感器中的很好選擇，因?yàn)?CCD(Charge Coupled Device)電荷耦合器件是二十世紀(jì)六七十代發(fā)展起來的一種半導(dǎo)體新型大規(guī)模集成光電器件，由于它在攝取和記錄圖像信息的方面獨(dú)具有特色，并且又具有抗燒毀、分辨率高、體積小、功耗小和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，短短的 30年，在圖像檢測技術(shù)領(lǐng)域中 CCD 器件取得了很快的發(fā)展。 本文設(shè)計開發(fā)了以 AT89C51 單片機(jī)為主控件的半主動懸架控制系統(tǒng)，通過傳感器采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終通過單片機(jī)控制節(jié)流口可調(diào)節(jié)減震器來控制汽車懸架?；驹?就 是：用可調(diào)阻尼或 者 可調(diào)剛度彈簧的減振器 構(gòu) 成懸架，并 且以彈簧載質(zhì)量的加速度響應(yīng)等反饋 為輸出 信號， 然 后 來 控 制 可 調(diào) 阻 尼 或 者 可 調(diào) 剛 度 彈 簧 的 阻 尼 來 達(dá) 到 較 好 的 減 振 效 果 ， 半 主 動 懸 架 分 為 阻 尼 可 調(diào) 和 剛 度 可 調(diào) 。阻 尼 可 調(diào) 半 主 動 懸 架 又 可 分為 連 續(xù) 可 調(diào) 半 主 動 懸 架 和 有 級 可 調(diào) 半 主 動 懸 架 ，連 續(xù) 可 調(diào) 半 主 動 懸 架 的 阻 尼 系 數(shù) 在 一 定 的 范 圍 內(nèi) 可 連 續(xù) 變 化 ，而 有 級 可 調(diào) 半 主 動 懸 架 的 阻 尼 系 數(shù) 只 能 取 幾 個 離 散 的 阻 尼 值 。 然而懸架系統(tǒng)的開發(fā)依賴于傳感器的發(fā)展，隨著 MEMS 技術(shù)的發(fā)展，傾角傳感器件在過去的幾年中成為最成功 ,應(yīng)用最廣泛的器件之一，而線陣 CCD 的就是慣性傳感器件的杰出代表。 傾角傳感器模塊把 MEMS 加速度計， MCU， A/D 轉(zhuǎn)換電路，通訊單元等全都集成在一塊集成芯片上。四十年來， CCD 器件及其應(yīng)用技術(shù)的研究取得了驚人的進(jìn)展，尤其在非接觸測量領(lǐng)域和圖像傳感的發(fā)展更為迅速。因?yàn)樵撓到y(tǒng)具有精度高、測量速度快、穩(wěn)定性好、非接觸測量等特點(diǎn) ,適合檢測插針的直徑和各種線材 ,并且信號易于進(jìn)行數(shù)字化處理不需要模數(shù)轉(zhuǎn)換 ,可 以組成實(shí)時自動測量系統(tǒng)。例如降低彈簧剛度平順性會更好乘坐更舒適但會使操縱穩(wěn)定性變差相反增加彈簧剛度雖可提高操縱穩(wěn)定性但會使車輛對路面不平度更敏感平順性降低。貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 3 頁 而這些控制要依賴于傾角傳感器的準(zhǔn)確測量，線陣 CCD傾角傳感器就是這種 理想的傾角傳感器，能滿足汽車的行駛平順性、操縱穩(wěn)定性等方面的要求。例如降低彈簧剛度平順性會更好乘坐更舒適但會使操縱穩(wěn)定性變差相反增加彈簧剛 度雖可提高操縱穩(wěn)定性 但會使車輛對路面不平度更敏感平順性降低。電控懸架系統(tǒng)就是這種理想的懸架系統(tǒng)它通過對懸架系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行 實(shí)時控制使懸架的剛度、減振器的阻尼系數(shù)、車身高度能隨汽車的載荷、行駛速度、路面狀況等行駛條件變化而變化使懸架性能總是處于最佳狀態(tài) (或其附近 )同時滿足汽車的行駛平順性、操縱穩(wěn)定性等方面的要求 車輛懸架系統(tǒng)傳遞作用在車輪和車體間的一切力和力矩 ,緩和并衰減由路面不平引起的承載系統(tǒng)的振動 ,線陣 CCD 像元尺寸通常在 μ m 數(shù)量級且光敏面性態(tài)穩(wěn)定 ,在應(yīng)用中具有精度高 、 性能穩(wěn)定、分辨率好 等 特點(diǎn) ,在非接觸測量領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如尺寸 、 位移、圖像傳感 、 光譜分析 、 振動和 傾角 測量等 。 在一定有規(guī)律的時鐘脈沖的控制下 ,按順序輸出其光敏像元的信息 ,即可輸出端獲得與被測對象相對應(yīng)的光信息 。此方法測量精度高、速度快 ,在需要進(jìn)行數(shù)字化角度測量的場合有很強(qiáng)的實(shí)用性。 本課題的主要內(nèi)容 CCD 傾角傳感器 TCD1304AP 主要包括以下幾方面 : TCD1304AP 傳感器的信號輸出原理，為電路設(shè)計提供依據(jù)。 電路系統(tǒng)劃分為多個子電路單元。 AT89C51 單片機(jī)設(shè)計懸架控制軟件。在車輛行駛過程中，它的平順性、操作穩(wěn)定性，主要受到車輛懸架性能的影響。一般地說懸架的形式和結(jié)構(gòu)很多，分類也不盡相同，導(dǎo)向構(gòu)的形式，可分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架。其中彈簧 主 要 用 來 支 撐 簧 上 質(zhì) 量 的 靜 載 荷 。這 種 懸 架 系 統(tǒng) 的 剛 度 和 阻 尼 參 數(shù) 一 般 通 過 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè)計 或 優(yōu) 化 設(shè) 計 而 選 擇 。 而對 車 輛 懸 架 的 要 求 ：一 是 提 高 制 動 、轉(zhuǎn) 彎 等過 程 的 穩(wěn) 定 k 1 k 2 m 1 m 2 x 2 x 1 x 0 c k 1 k 2 m 1 m 2 x 2 x 1 x 0 c k 1 k 2 m 1 m 2 x 2 x 1 x 0 c 力發(fā)生器 圖 懸架模型 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 5 頁 性 ， 要 求 懸 架 具 有 較 高 的 阻 尼 系 數(shù) ；二 是為 隔 開 隨 機(jī) 路 面 不平 及 車 擾 動 ， 提 高 乘 坐 舒 適 性 ，要 求 較 低 的 阻 尼 系 數(shù)。 半 主 動 懸 架 ： 半 主 動 懸 架 的 簡 化 模 型 如 圖 2 .1 第 二 個 圖 所示 由 可 變 剛 度 的 彈 簧 和 減 振 器 組 成 。半 主 動 懸 架 在 產(chǎn) 生 力 的 方 面 近 似 于 被 動 懸 架 ， 但 其 阻 尼 系 數(shù) 或 剛 度 系 數(shù) 是 可 調(diào) 的 。另 外可 以 改 變 彈 簧 剛 度 達(dá) 到 半 主 動 控 制 的 目 的 。 【 8】 主動懸架：主動懸架的簡化模型如圖 第三個圖所示，由彈性元件和一個力發(fā)生器組成，力發(fā)生器的作用是改進(jìn)系統(tǒng)中能源的消耗并供給系統(tǒng)以能量，該裝置的控制目的是實(shí)現(xiàn)一個優(yōu)質(zhì)的隔振系統(tǒng)，而無須對系統(tǒng)作出較大的變化。這種懸架系統(tǒng)的減振效果非常的明顯。 傾角傳感器的簡介 傾角傳感器經(jīng)常用于系統(tǒng)的水平測量，從工作原理上可分為 “固體擺 ”式、 “液體擺 ”式、 “氣體擺 ”三種 傾 角 傳 感 器 ， 傾 角 傳 感 器 還 可 以 用 來 測 量 相 對 于 水平 面 的 角 度 變 化 量 。如 果 已 知 初 速 度 ，就 可 以 通 過 積 分 計 算 出 線 速 度 ，然 后 可 以 計 算 出 直 線 位 移 。當(dāng) 傾 角 傳 感 器 靜 止 時 也 就 是 側(cè) 面 和 垂 直方 向 沒 有 加 速 度 作 用 ，那么 作 用 在它 上 面 的 只 有 重 力 加 速 度 。 固體擺式慣性器件：固體擺在設(shè)計中廣泛采用力平衡式伺服系統(tǒng)，其由擺錘 、擺線、支架組成。如基于此原理的應(yīng)變式傾角傳感器。當(dāng) 殼 體 水 平 時 ，電 極 插 入 導(dǎo) 電 液 的 深 度 相 同 。 若 液 體 擺 水 平 時 ，則 R I =R I I I 。 左 邊 電 極 浸 入 深 度 小 ，則 導(dǎo) 電 液 減 少 ， 導(dǎo) 電 的 離 子 數(shù) 減 少 ， 電 阻 R I 增大 ，相 對極 則 導(dǎo) 電 液 增 加 ，導(dǎo) 電 的 離 子 數(shù) 增 加 ，而 使 電 阻 R I I I 減 少 ，即 R I R I I I 。在 液 體 擺 的 應(yīng) 用 中 也 有 根 據(jù) 液 體 位 置 變 化 引 起 應(yīng) 變 片 的 變 化 ，從 而 引起 輸 出 電 信 號 變 化 而 感 知 傾 角 的 變 化 。 氣 體 擺 式 慣 性 器 件 ：氣 體在 受 熱 時 受 到 浮 升 力 的 作 用 ，如 同 固 體 擺 和 液 體 擺 也 具 有 的 敏 感 質(zhì) 量 一 樣 ，熱 氣 流 總 是 力 圖 保 持 在 鉛 垂 方 向 上 ，因 此 也 具 有 擺 的 特 性 。 當(dāng) 腔 體 所 在 平 面 相 對 水平 面 傾 斜 或 腔 體 受 到 加 速 度 的 作 用 時 ，熱 線 的 阻 值 發(fā) 生 變 化 ，并 且 熱 線 阻 值 的 變化 是 角 度 或 加 速 度 的 函 數(shù) ，因 而 也 具 有 擺 的 效 應(yīng) 。 就 基 于 固 體 擺 、 液 體 擺 及 氣 體 擺 原 理 研 制 的 傾 角 傳 感 器 而 言 ， 它 們 各 有 所 長 。氣 體 是 密 封 腔體 內(nèi) 的 唯 一 運(yùn) 動 體 ，它 的 質(zhì) 量 較 小 ， 在大 沖 擊 或 高 過 載 時 產(chǎn) 生 的 慣 性 力 也 很 小 ，所 以 具 有 較 強(qiáng) 的 抗 振 動 或 沖 擊 能 力 。 固 體 擺 傾 角 傳 感 器 有 明 確 的 擺 長 和 擺 心， 其 機(jī) 理 基 本 上 與 加 速 度 傳 感 器 相 同 。液 體 擺 傾 角 傳 感 器 介 于 兩 者 之間 ，但 系 統(tǒng) 穩(wěn) 定 ， 在 高 精 度 系 統(tǒng) 中 ，應(yīng) 用 較 為 廣 泛 ， 且 國 內(nèi) 外 產(chǎn) 品 多 為 此 類 。 每 一 個 光 電 元 素 的 尺 寸 為 2 0 0 u m* 5 u m ， 其 間 均 有 2 u m 寬 的 溝 道 分 隔 。 當(dāng) 光 投 射 到 傳 感 器 的 光 電 元 素 上 時 ，使 元 素 的 電 荷 蓄 積 ，蓄 積 的 電 荷 量 由 光 的 強(qiáng) 度 和 所 照 射 的 時 間 決 定 。由 于 傳 感 器 中 每 個 光 電 元 素 所 占 的 寬 度 為 已 知（ 2 0 0 u m ）， 通 過 對 信 號 線 送 出 的 電 壓 脈 沖 進(jìn) 行 計 數(shù) ， 就 能 得 到 被 測 物 體 的 尺 寸 （ 光 照 區(qū) 有 電 壓 脈 沖 輸 出