方向盤(pán)轉向角傳感器的數據采集系統設計

摘要：通過(guò)對方向盤(pán)轉向角傳感器的分析，設計了轉向角傳感器的數據采集系統，并且設計了相應的外圍輔助電路，通過(guò)ARM讀取傳感器中的數據，對方向盤(pán)轉向角，方向盤(pán)轉向角速度以及轉動(dòng)方向這三個(gè)參數進(jìn)行數據采集。這些參數為汽車(chē)自適應前照燈控制，以及助力轉向系統提供了方向盤(pán)轉向角相關(guān)信息，為了便于對采集到的數據進(jìn)行分析，方向盤(pán)轉向角傳感器采集到的數據通過(guò)串口送到上位機上，并且利用Matlab對采集的數據進(jìn)行分析處理。
關(guān)鍵詞：方向盤(pán)轉向角傳感器；數據采集；ARM；Matlab

自適應前照明系統(AFS)，是一種能適應各種不同環(huán)境條件的智能前照燈系統，獲得汽車(chē)在轉彎處的參數，如：轉向角，角速度以及轉向，是汽車(chē)前向燈自適應控制的前提條件。為了獲得這些參數，采用了方向盤(pán)轉向角傳感器，它能測試出方向盤(pán)的轉向角，轉向角速度以及轉向三個(gè)參數，這幾個(gè)參數在一定程度上能反映汽車(chē)在轉彎處的行駛狀態(tài)，準確地獲取這些參數具有重要意義。因而設計了基于A(yíng)RM的數據采集系統。在這個(gè)采集系統中方向盤(pán)轉向角傳感器采集到的數據通過(guò)CAN總線(xiàn)傳送到ARM中，并對其進(jìn)行相應數據處理。

1 方向盤(pán)轉向角傳感器數據采集系統的結構框圖
方向盤(pán)轉向角傳感器數據采集系統包括轉向角傳感器，CAN總線(xiàn)和ARM微控制器三個(gè)部分。方向盤(pán)轉向角傳感器是通過(guò)CAN總線(xiàn)的方式傳送采集到的信號，控制器采用的是ARM微處理器，系統具體的結構框圖如圖1所示。

2 系統的硬件設計
2．1 ARM簡(jiǎn)介
ARM是指精簡(jiǎn)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)域得到了廣泛的應用。該系統采用的是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位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使32位代碼的ARM方式能夠在最大時(shí)鐘速率下運行。對代碼規模有嚴格控制的應用可使用16位Thumb模式將代碼規模降低超過(guò)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9個(gè)外部中斷使它們特別適用于汽車(chē)、工業(yè)控制應用以及醫療系統和容錯維護總線(xiàn)。由于內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)議轉換器以及其他各種類(lèi)型的應用。
2．2 方向盤(pán)轉向角傳感器介紹
方向盤(pán)轉向角傳感器前期安裝在轉向盤(pán)軸上，轉向軸帶動(dòng)編碼盤(pán)的轉動(dòng)，在發(fā)光二極管照射下，形成或明或暗的圖案，通過(guò)感光元件轉換成相應的電信號，經(jīng)過(guò)整形濾波后得到一系列的脈沖信號，通過(guò)單片機轉換為相對應的數字信號，并通過(guò)CAN控制器發(fā)送出去，能提供方向盤(pán)轉向角的絕對位置。工作電壓是12 V，數據是通過(guò)CAN發(fā)送出去的，輸出信號為方向盤(pán)轉角，方向盤(pán)的轉動(dòng)方向以及方向盤(pán)轉的轉動(dòng)角速度。