方向盘转向角传感器的数据采集系统设计

方向盘转向角传感器的数据采集系统设计 作者：何润东 潘盛辉 韩峻峰 孟德良

来源：《现代电子技术》2011年第19期

摘 要：通过对方向盘转向角传感器的分析，设计了转向角传感器的数据采集系统, 并且设计了相应的外围辅助电路，通过ARM 读取传感器中的数据，对方向盘转向角，方向盘转向角速度以及转动方向这三个参数进行数据采集。这些参数为汽车自适应前照灯控制，以及助力转向系统提供了方向盘转向角相关信息，为了便于对采集到的数据进行分析，方向盘转向角传感器采集到的数据通过串口送到上位机上，并且利用Matlab 对采集的数据进行分析处理。 关键词：方向盘转向角传感器; 数据采集; ARM; Matlab

中图分类号：

TN919-34

文献标识码：A

文章编号：1004-373X(2011)19

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Data Acquisition System of Steering Wheel Angle Sensor HE Run- PAN Sheng---

(1. Department of Electronic Information and Control Engineering, Guangxi University of Technology, Liuzhou 545006, China;

2. Department of Electrical Engineering, Guangxi College of Vocational and Technical, Nanning 530007, China)

Abstract： Through the analysis of steering wheel angle sensor, data acquisition system of

steering angle sensor and the corresponding external auxiliary circuit were designed. Through reading the data from sensor with ARM, the data acquisition was performed with parameters of steering wheel, steering wheel angular velocity and rotation direction. These parameters provided related information of steering wheel angle for the control of automotive adaptive headlamps and the power steering system. In order to analyze the collected data, the data of steering wheel angle sensor was sent to the host computer through the serial port, and the collected data were processed through Matlab.

Keywords： steering wheel angle sensor; data acquisition; ARM; Matlab

自适应前照明系统(AFS)，是一种能适应各种不同环境条件的智能前照灯系统［1-2］，获得汽车在转弯处的参数，如：转向角，角速度以及转向，是汽车前向灯自适应控制的前提条件 ［3］。为了获得这些参数，采用了方向盘转向角传感器, 它能测试出方向盘的转向角，转向角速度以及转向三个参数，这几个参数在一定程度上能反映汽车在转弯处的行驶状态，准确地获取这些参数具有重要意义。因而设计了基于ARM 的数据采集系统。在这个采集系统中方向盘转向角传感器采集到的数据通过CAN 总线传送到ARM 中，并对其进行相应数据处理。 1 方向盘转向角传感器数据采集系统的结构框图

方向盘转向角传感器数据采集系统包括转向角传感器，CAN 总线和ARM 微控制器三个部分。方向盘转向角传感器是通过CAN 总线的方式传送采集到的信号，控制器采用的是ARM 微处理器［4］，系统具体的结构框图如图1所示。

图1 AFS数据采集系统的结构框图

2 系统的硬件设计

2.1 ARM简介

ARM是指精简指令集的微处理器，具有高性能、廉价、耗能低的特点，在各个领域得到了广泛的应用。该系统采用的是ARM7系列的LPC2119微控制器，LPC2119是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-STMCPU 的微控制器，并带有128 KB嵌入的高速FLASH 存储器。指令支持32位的ARM 模式与16位的Thumb 模式。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码的ARM 方式能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb 模式将代码规模降低超过30%，而性能的损失却很小，

LPC2119非常小的64脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、4路10位ADC 、2路CAN 、PWM 通道、46个GPIO 以及多达9个外部中断使它们特别适用于汽车、工业控制应用以及医疗系统和容错维护总线。由于内置了宽范围的串行通信接口，它们也非常适合于通信网关、协议转换器以及其他各种类型的应用。

2.2 方向盘转向角传感器介绍

方向盘转向角传感器前期安装在转向盘轴上，转向轴带动编码盘的转动，在发光二极管照射下，形成或明或暗的图案，通过感光元件转换成相应的电信号，经过整形滤波后得到一系列的脉冲信号，通过单片机转换为相对应的数字信号，并通过CAN 控制器发送出去，能提供方向盘转向角的绝对位置。工作电压是12 V，数据是通过CAN 发送出去的，输出信号为方向盘转角，方向盘的转动方向以及方向盘转的转动角速度。

2.3 控制器的电源电路与CAN 收发器电路的设计