方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：通過對方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器的分析，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)向角傳感器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并且設(shè)計(jì)了相應(yīng)的外圍輔助電路，通過ARM讀取傳感器中的數(shù)據(jù)，對方向盤轉(zhuǎn)向角，方向盤轉(zhuǎn)向角速度以及轉(zhuǎn)動(dòng)方向這三個(gè)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這些參數(shù)為汽車自適應(yīng)前照燈控制，以及助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供了方向盤轉(zhuǎn)向角相關(guān)信息，為了便于對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過串口送到上位機(jī)上，并且利用Matlab對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
關(guān)鍵詞：方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器；數(shù)據(jù)采集；ARM；Matlab

自適應(yīng)前照明系統(tǒng)(AFS)，是一種能適應(yīng)各種不同環(huán)境條件的智能前照燈系統(tǒng)，獲得汽車在轉(zhuǎn)彎處的參數(shù)，如：轉(zhuǎn)向角，角速度以及轉(zhuǎn)向，是汽車前向燈自適應(yīng)控制的前提條件。為了獲得這些參數(shù)，采用了方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器，它能測試出方向盤的轉(zhuǎn)向角，轉(zhuǎn)向角速度以及轉(zhuǎn)向三個(gè)參數(shù)，這幾個(gè)參數(shù)在一定程度上能反映汽車在轉(zhuǎn)彎處的行駛狀態(tài)，準(zhǔn)確地獲取這些參數(shù)具有重要意義。因而設(shè)計(jì)了基于ARM的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在這個(gè)采集系統(tǒng)中方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過CAN總線傳送到ARM中，并對其進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)處理。

1 方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖
方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向角傳感器，CAN總線和ARM微控制器三個(gè)部分。方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器是通過CAN總線的方式傳送采集到的信號(hào)，控制器采用的是ARM微處理器，系統(tǒng)具體的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
2．1 ARM簡介
ARM是指精簡指令集的微處理器，具有高性能、廉價(jià)、耗能低的特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)采用的是ARM7系列的LPC21 19微控制器，LPC2119是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16／32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器，并帶有128 KB嵌入的高速FLASH存儲(chǔ)器。指令支持32位的ARM模式與16位的Thumb模式。128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼的ARM方式能夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行。對代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30％，而性能的損失卻很小，LPC2119非常小的64腳封裝、極低的功耗、多個(gè)32位定時(shí)器、4路10位ADC、2路CAN、PWM通道、46個(gè)GPIO以及多達(dá)9個(gè)外部中斷使它們特別適用于汽車、工業(yè)控制應(yīng)用以及醫(yī)療系統(tǒng)和容錯(cuò)維護(hù)總線。由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口，它們也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器以及其他各種類型的應(yīng)用。
2．2 方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器介紹
方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器前期安裝在轉(zhuǎn)向盤軸上，轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)編碼盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，在發(fā)光二極管照射下，形成或明或暗的圖案，通過感光元件轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)過整形濾波后得到一系列的脈沖信號(hào)，通過單片機(jī)轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，并通過CAN控制器發(fā)送出去，能提供方向盤轉(zhuǎn)向角的絕對位置。工作電壓是12 V，數(shù)據(jù)是通過CAN發(fā)送出去的，輸出信號(hào)為方向盤轉(zhuǎn)角，方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向以及方向盤轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。