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1、广西大学毕业设计论文 摘 要摘 要随着人们生活水平的不断提高，汽车已成为人们生产生活必不可少的交通工具。然而随着汽车数量的逐年增加，公路、街道及停车场秩序逐渐混乱，加上非专业司机越来越多，交通事故频发。在这些交通事故中，因为方向盘跑偏及转弯时车速过高而引起的撞车翻车事故不在少数。因此，人们对汽车方向盘及汽车安全性能提出了更高的要求。本论文针对方向盘跑偏及转弯车速过高等问题，提出了一种方向盘角度检测系统的设计方法。在本设计中，应用旋转电位器进行方向盘角度信号及转弯时路面倾角的检测，应用旋转编码器进行汽车车速的测量，通过Atmega16单片机进行数据的采集和处理，由LED显示方向盘实时角度，并在高
2、速转弯时进行报警。本设计的硬件部分主要包括信号采集电路设计、ADC转换电路设计、单片机外围电路设计、LED显示电路设计和报警电路设计等。该设计软件部分介绍了AVR单片机的应用软件，对系统的主要流程作了详细介绍，讲述了单片机数据采集、转换和处理的方法。通过硬件与软件的结合，完成了方向盘角度检测系统的设计。 关键词： 方向盘角度检测 单片机 电位器 光电编码器 LED I广西大学毕业设计论文 AbstractA Novel Steering Wheel Angle Detection SystemAbstractAs people living standard rise ceaselessly,
3、 the car has become the necessary transportation in our lives and production. However, with the increasing number of cars, the traffic in highways, streets and parking has become chaos, and non-professional drivers are more and more, accordingly, traffic accidents are more and more. There are many a
4、ccidents are because of the steering wheel deviation and high speed in the corner. Higher requirements have been proposed for steering wheel angle detection system.This thesis proposed a design method of the steering wheel angle detection system, aim to solve the problems of the steering wheel devia
5、tion and high speed in the corner. In the thesis, using the rotating potentiometers to test the angle signal of the steering wheel and the road in the corner, and using the photoelectric encoder to test the speed signal. Using ATmega16 SCM to collect and handle data and using LED to display the data
6、 of the steering wheel angle. When the speed is high enough, buzzer will start to alarm.The design of hardware includes signal collection circuit，ADC converting circuit，MCU peripheral circuits，LED display circuit and alarm circuit and so on.The design of software introduces application software of A
7、VR and shows the main flow chart of the system in detail, explains how the SCM to acquire, converse and deal with the digital signals.Through the combination of hardware and software, the steering wheel angle detection system is completed.Keywords: steering-wheel-angle-detection SCM potentiometer ph
8、otoelectric encoder LEDIV广西大学毕业设计论文 目 录目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1 课题研究背景及意义11.2 国内外汽车电子的发展动态21.3 论文的主要工作2第二章 方向盘角度检测系统概述42.1 方向盘角度检测系统的设计要求42.2 方向盘角度检测系统的设计方案52.3 本设计的特点92.4 本章小结9第三章 方向盘角度检测系统的原理介绍113.1 检测原理介绍113.2 汽车转弯性能研究143.3 本章小结17第四章 方向盘角度检测系统硬件设计184.1 系统总体硬件框图184.2 ATmega16单片机介绍184.3 单片机ADC转换
9、原理194.4 检测环节硬件设计204.5 系统的硬件抗干扰技术254.6 本章小结27第五章 方向盘角度检测系统软件设计285.1 AVR单片机软件开发环境介绍285.2 方向盘角度检测系统软件设计285.3 软件抗干扰技术355.4 本章小结37第六章 总结与展望386.1 总结386.2 研究展望38参考文献40致 谢41广西大学毕业设计论文 第一章 绪论第一章 绪论1.1 课题研究背景及意义自从1886年第一辆机动汽车诞生以来，汽车一直作为人类最重要的交通工具。20世纪以来，汽车工业发展迅速，我国汽车产业也初见规模。随着人们生活水平的不断提高，汽车在生活中的重要性也在不断地提升。在现代
10、人的观念中，汽车不单单是一辆交通工具，它更体现了一个人的品味、生活方式和价值观念。在我国，汽车已成为小康生活的重要标志。汽车走进私人家庭，已不再是梦想。随着汽车数量的迅速增加，加上非专业汽车驾驶人员的不断增多，造成公路、街道、停车场、车库等公共场所秩序混乱不堪，交通事故频发，方向盘跑偏也成了事故焦点。汽车事故严重威胁着人们的生命安全和生活秩序，每年因为方向盘跑偏和高速行车时方向盘瞬间转移角度过大而造成的撞车、翻车事故不在少数。方向盘是汽车转向的直接操纵杆，其转动位置直接影响着汽车转向时的安全。现在国内生产的很大部分汽车上还没有检测方向盘转角的电子仪器仪表，使得驾驶员在驾驶和泊车时不得不凭经验和
11、感觉去判断方向盘转动位置所在，这时难免发生感觉误差，造成方向盘未回正或转动角度过大的现象发生，给开车和泊车带来不便。方向盘位置跑偏，不但会给驾驶员的驾驶带来疲劳感，更存在很大的安全隐患1。因此，方向盘角度检测系统的设计对汽车行车停车安全至关重要，对提高汽车系统的可靠性有非常重要的意义。小车方向盘角度检测系统属于汽车电子系统研究的一部分，汽车方向盘的转动信号和车速信号经过传感器的检测，将其送入控制中心进行处理，从而判断汽车的行驶状态。没有方向盘的角度检测系统，汽车的安全性能会大打折扣。然而，国内在这方面的研究非常的少，本课题的研究，将填补这方面的空白。1.2 国内外汽车电子的发展动态随着中国加入
12、WTO，以及国内庞大的汽车市场对世界各大汽车公司的吸引力，迄今为止，我国的汽车拥有量已经突破5000万辆，汽车的产量也在迅猛提升。中国将成为继美、日、欧之后的第四大汽车市场。据预测，21世纪全球范围内能够存活的特大型汽车生产集团将整合为六至八家2。目前国内为整车企业进行配套的汽车电子供应商大多为中外合资企业，如博世、西门子、德尔福、伟世通等。这些供应商都以OEM身份为整车企业配套，他们掌握着汽车零部件的核心技术3。另一方面，随着电子技术的迅猛发展，汽车电子产品也越来越多，汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命，当今汽车电子化程度已成为衡量一个国家汽车工业水平的重要标志4。我国汽车电子技
13、术研究起步较晚，主要集中在清华、北理工大、吉林工大、上海交大等一些高校，以及一汽、二汽等大型国企的研发中心。总体上，我国的汽车电子技术研发水平还比较薄弱，自主开发并生产的汽车电子产品主要集中在一些技术含量不高的产品上。面对国内巨大的汽车市场，国外汽车电子供应商积极介入我国的汽车电子领域。我国汽车电子企业中，70%以上为中外合资企业，然而国内企业并没有自己的知识产权和独立的产品研发能力。因此，我国的汽车电子化与世界发达国家相比，还有很大的距离。汽车方向盘角度检测系统也隶属于汽车电子，该研究无论从理论上还是实际应用上都有较高的价值。1.3 论文的主要工作论文主要阐述了一种小车方向盘角度检测装置的设
14、计方法。此装置用以测量方向盘的实时转角，快速确定方向盘位置，以及在高速转弯时予以报警，以避免方向盘跑偏和行车过程中方向盘转角过大而造成的事故的发生。本论文在第一章先概述了课题研究的背景及意义，以及本论文的主要工作。接下来在第二章对系统的设计方案及小车方向盘角度检测系统进行介绍，在确定了系统设计方案后，开始对系统进行硬件及软件设计。在第三章，讲述了采用ATmeg16系列单片机为核心的小车方向盘角度检测系统的硬件设计。系统硬件设计包括检测电路、AD转换电路、单片机外围电路、角度显示，报警电路等。第四章对系统软件进行了设计。软件设计中对于系统的工作流程进行详细介绍，并且介绍了一种AVR单片机基于C语
15、言的编译器和集成环境，在此环境下对ATmega16进行编译、开发，实现系统状态的显示及对其的控制。最后对论文作一个全文总结，并对系统的应用做以展望。42广西大学毕业设计论文 第二章 方向盘角度检测系统概述第二章 方向盘角度检测系统概述2.1 方向盘角度检测系统的设计要求汽车方向盘角度检测系统是一种实时检测方向盘转角，测定转弯速度，并在转弯速度过高时进行报警的装置，系统由三部分组成：检测模块、控制模块及显示模块。检测模块：由传感器检测方向盘实时转角信号、转弯时的路面倾角信号及车速信号。控制模块：方向盘角度检测系统的控制中心，主要对采集的信号按设计要求进行相应的数据处理。显示报警模块：用于显示方向盘的实时转角，并高速转弯存在安全隐患时进行报警。按照系统设计要求，可将方向盘角度检测系统分为硬件和软件两部分，分别进行设计。系统硬件结构主要由检测模块、控制模块和显示模块构成，软件部分对不同的子系统分别进行编程，便于调试和移植。整个系统的结构如图2-1所示。图2-1 汽车方向盘角度检测系统的结构原理图
