畢業(yè)設(shè)計(jì)---智能車輛控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p>　　題 目：智能車輛控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　——檢測(cè)裝置部分</b></p><p>　　院 （部）： 信息與電氣工程學(xué)院</p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程</p><p

2、>　　班 級(jí)： 電信042</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要·····················

3、83;····································&

4、#183;·······Ⅲ</p><p>　　ABSTRACT·······················

5、83;····································Ⅳ

6、</p><p><b>　　1 前 言</b></p><p>　　1.1 智能車輛控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及研究意義·····················

7、83;················1</p><p>　　1.2 智能車輛控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀·············&#

8、183;······························3</p><p>　　1.2.1 國(guó)外智能車輛

9、的研究····································&

10、#183;············</p><p>　　1.2.2 國(guó)內(nèi)智能車輛的研究·················

11、83;······························</p><p>　　1.3 現(xiàn)有研究的不足及本文

12、的研究?jī)?nèi)容····································

13、;····5</p><p>　　2 智能車輛控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置的原理與算法 </p><p>　　2.1 智能車輛控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置的工作原理·············

14、;······················8</p><p>　　2.2 車輛行駛狀態(tài)的計(jì)算原理········

15、····································

16、3;·12</p><p>　　2.3 加速度的采集原理·····························&

17、#183;······················18</p><p>　　2.3.1 加速度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理·······

18、;····································

19、83;20</p><p>　　2.3.2 加速度采集系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)·····························

20、·············21</p><p>　　2.4 傾角測(cè)量··················

21、····································

22、3;····21</p><p>　　2.4.1 傾角測(cè)量原理··························&

23、#183;···························</p><p>　　2.4.2 傾角測(cè)量電路···

24、····································

25、3;·············</p><p>　　2.5 小結(jié)··················

26、83;····································&

27、#183;·········21</p><p><b>　　3器件的選擇</b></p><p>　　3.1 引言·············

28、83;····································&

29、#183;··············23</p><p>　　3.2 空腹桁架鋼框架與普通鋼框架力學(xué)性能對(duì)比··············

30、;·················26</p><p>　　3.3 影響空腹桁架鋼框架力學(xué)性能的因素············

31、·························29</p><p>　　4硬件設(shè)計(jì)和軟件編程</p><p>　　4.1 試驗(yàn)?zāi)康?#1

32、83;····································&

33、#183;·······················30</p><p>　　4.2 模型設(shè)計(jì)依據(jù)·······

34、····································

35、3;·············32</p><p>　　4.3 試驗(yàn)概況··················

36、;····································

37、83;······35</p><p>　　4.4 試驗(yàn)過(guò)程描述························&#

38、183;································38</p><p>　

39、　4.5 試驗(yàn)結(jié)果···································&

40、#183;·························45</p><p>　　4.6 小結(jié)·····

41、3;····································&#

42、183;······················55</p><p>　　5 結(jié) 論·········

43、····································

44、3;··················56</p><p>　　謝 辭·············

45、3;····································&#

46、183;···············57</p><p>　　參考文獻(xiàn)················&

47、#183;····································

48、;··········58</p><p>　　附 錄······················

49、;····································

50、83;·······59</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代交通手段的發(fā)展，人們的出行越來(lái)越方便，但隨著交通工具的速度的提高，交通事故日益成為威脅人們生命的“頭號(hào)殺手”。在眾多的交通事故中，由車輛的制動(dòng)、信號(hào)指示相關(guān)因素引起的事故所占的比例也在日益增多，占所有交

51、通事故的大部分。本設(shè)計(jì)在于實(shí)現(xiàn)一個(gè)智能車輛制動(dòng)和指揮系統(tǒng)，用于減少由于車輛的制動(dòng)和車輛的信號(hào)指示所引起的交通事故隱患，以盡可能避免由于車輛的制動(dòng)和車輛的信號(hào)指示所引起的交通事故。所以具有車輛行駛狀態(tài)（速度、傾角、坡度、角速度、加速度、制動(dòng)狀態(tài)）檢測(cè)功能并且能夠?qū)囕v的駕駛操作進(jìn)行指揮的“智能車輛制動(dòng)和指揮系統(tǒng)”會(huì)越來(lái)越多的被應(yīng)用。智能車輛制動(dòng)和指揮系統(tǒng)的價(jià)格不菲，其競(jìng)爭(zhēng)也非常激烈。如果該系統(tǒng)所用的加速度傳感器的成本進(jìn)一步降低，這個(gè)市場(chǎng)將

52、是非常廣闊的。國(guó)內(nèi)眾多的汽車目前還不具備這一功能，其市場(chǎng)前景會(huì)非常不錯(cuò)。</p><p>　　本文介紹了一種基于Freescale公司的3軸加速傳感器MMA7260的智能車輛控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置。本系統(tǒng)使用Freescale公司的MC9S08QG8單片機(jī)為核心，采用雙CPU，利用模糊控制原理，設(shè)計(jì)了一種較好的車輛制動(dòng)和指揮系統(tǒng)方案；該系統(tǒng)具有車輛行駛狀態(tài)檢測(cè)功能，對(duì)車輛的駕駛操作進(jìn)行有效的指揮。測(cè)試表明，該系統(tǒng)檢測(cè)精

53、度較高，反應(yīng)靈敏，功耗低。</p><p>　　關(guān)鍵詞：3軸加速傳感器，智能車輛控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置，模糊控制算法</p><p>　　Analysis of the Load Bearing Behavior of Vierendeel Truss-steel Frame and Experiment Study</p><p><b>　　ABSTRACT

54、</b></p><p>　　Vierendeel truss-steel frame has wide technical application that can be applied to the staggered truss structure and transfer structure. It has important theory significance and value of

55、technical application to research the behavior, the ultimate load-carrying capacity and structural destroy mode.</p><p><b>　　·········</b></p>

56、<p>　　Key Words: vierendeel truss-steel frame；load bearing behavior；elastoplastic analysis；ultimate load-carrying capacity；experimental research </p><p><b>　　1前 言</b></p><p>　　智

57、能車輛控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及研究意義</p><p>　　近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，道路的通行能力、交通的安全性、能源的損耗、環(huán)境污染等問(wèn)題越來(lái)越突出。這些問(wèn)題的解決引發(fā)了新的研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)，比如自動(dòng)車輛駕駛，以及最近提出的完整的方案——智能交通系統(tǒng)（ ITS ：Intelligent Transportation System ）將車輛、駕駛員和道路等基礎(chǔ)設(shè)施有機(jī)的結(jié)合在一起，從而可以通過(guò)計(jì)算機(jī)控制、人工

58、智能和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)更好的通行能力和更安全的交通。 </p><p>　　繁重的駕駛工作和駕駛?cè)藛T的疲勞是交通事故頻發(fā)的重要原因。車輛在交通擁擠的市區(qū)行使駕駛?cè)藛T必須完成大量的換檔和踩離合器的工作，大約在每分鐘完成 20 ～ 30 個(gè)手腳協(xié)調(diào)動(dòng)作。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，車輛擁有量的增加，非職業(yè)駕駛?cè)藛T的人數(shù)增多，導(dǎo)致交通事故頻繁發(fā)生，交通事故已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)的第一公害。交通問(wèn)題已經(jīng)成為全球范圍令人困擾的嚴(yán)重問(wèn)題，因此，如

59、何提高交通安全性已經(jīng)成為急需解決的社會(huì)性問(wèn)題。道路偏離系統(tǒng)、疲勞檢測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)巡航控制等都可以大大減輕駕駛?cè)藛T的駕駛工作，提高交通系統(tǒng)的安全性。 </p><p>　　智能車輛廣闊的應(yīng)用前景，必將成為交通工具發(fā)展的必然趨勢(shì)，吸引著越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)和汽車廠商的興趣，也是目前研究方興未艾的智能交通系統(tǒng)研究的重要部分。隨著2008年北京奧運(yùn)會(huì)的臨近和“科技奧運(yùn)、綠色奧運(yùn)”口號(hào)的提出，先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)、智能車輛、電動(dòng)

60、車等旨在提高汽車安全性能、減少污染、緩解交通堵塞的研究日益受到國(guó)內(nèi)研究人員的重視。我國(guó)科技部于2002年正式啟動(dòng)了十五科技攻關(guān)計(jì)劃重大項(xiàng)目：智能交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)和示范工程，其中一個(gè)重要的內(nèi)容就是進(jìn)行車輛安全和輔助駕駛的研究。 </p><p>　　智能車輛的研究可以大大促進(jìn)其它學(xué)科的迅猛發(fā)展。美國(guó)的火星機(jī)器車對(duì)于探測(cè)火星，以及火星以外的茫茫宇宙具有不可替代的作用。中國(guó)政府于 2000 年 11 月發(fā)表的《中國(guó)

61、航天》白皮書中提到，在未來(lái)的十年中，“開展以月球探測(cè)為主的深空探測(cè)的預(yù)先研究”，或者說(shuō) 2010 年實(shí)現(xiàn)登月是一個(gè)明確的目標(biāo)，因此空間移動(dòng)機(jī)器車將是其中重要的組成部分，對(duì)于人類探測(cè)月球，開發(fā)和利用月球起到巨大的推動(dòng)作用。 </p><p>　　智能車輛的研究和發(fā)展必將促進(jìn)人類社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展。當(dāng)今的車輛發(fā)展并不完善，安全性、智能化、人機(jī)交互等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人類的需要和社會(huì)發(fā)展的需求，技術(shù)上的缺陷導(dǎo)致交通堵塞、環(huán)

62、境污染、交通安全性差，智能車輛可以大大的緩解這些問(wèn)題。車輛工業(yè)是具有綜合性強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，其制造和銷售不僅涉及到第一產(chǎn)業(yè)，而且涉及到第二和第三產(chǎn)業(yè)?？梢詳嘌?，沒(méi)有哪個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的部分完全與車輛無(wú)關(guān)。智能車輛的研究最終必將促進(jìn)各行業(yè)的繁榮興旺，帶動(dòng)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)整個(gè)國(guó)家的信息化水平。 </p><p>　　智能車輛作為智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是許多高新技術(shù)綜合集成的載體。智能車輛駕駛是一

63、種通用性術(shù)語(yǔ)，指全部或部分完成一項(xiàng)或多項(xiàng)駕駛?cè)蝿?wù)的綜合車輛技術(shù)。智能車輛的一個(gè)基本特征是在一定道路條件下實(shí)現(xiàn)全部或者部分的自動(dòng)駕駛功能。</p><p>　　1.2 智能車輛控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 國(guó)外智能車輛的研究</p><p>　　人類的夢(mèng)想是推動(dòng)世界向前發(fā)展的不竭動(dòng)力和源泉。美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì) (NRC: National Res

64、earch Council) 曾預(yù)言：“ 20 世紀(jì)的核心武器是坦克， 21 世紀(jì)的核心武器是在人的監(jiān)督下計(jì)算機(jī)控制的無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng) ” 。為此，從 80 年代開始美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（ DARPA ： Defense Advanced Research Projects Agency ）專門立項(xiàng)，制定了地面無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)的戰(zhàn)略計(jì)劃。目標(biāo)是研制出一臺(tái)可以在崎嶇的地形上沿規(guī)劃的路線自主導(dǎo)航及躲避障礙，并在必要時(shí)重新規(guī)劃路線的智能車輛。從此

65、，在全世界掀開了全面研究智能車輛的序幕，如 DARPA 的戰(zhàn)略計(jì)算機(jī)，計(jì)劃中的自主地面車輛 (ALV) 計(jì)劃（ 1983 － 1990 ），以及美國(guó)國(guó)防部的智能偵察車 DEMO III； 能源部制定的為期 10 年的機(jī)器人和智能系統(tǒng)計(jì)劃 (1986-1995)， 以及后來(lái)的空間機(jī)器人計(jì)劃；日本通產(chǎn)省組織的極限環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器人計(jì)劃等。在太空探索方面，美國(guó) NASA 研制的火星探測(cè)機(jī)器人索杰那于 1997 年成功登上火星進(jìn)行科學(xué)探測(cè)，這是

66、一個(gè)六輪的自主移動(dòng)</p><p>　　智能車輛的研究始于20世紀(jì)50年代初，美國(guó)Barrett Electronics公司開發(fā)出的世界上第一臺(tái)自動(dòng)引導(dǎo)車輛系統(tǒng)（Automated Guided Vehicle System，AGVS）。1974年，瑞典的VolvoKalmar轎車裝配工廠與Schiinder－Digitron公司合作，研制出一種可裝載轎車車體的AGVS，并由多臺(tái)該種AGVS組成了汽車裝配線，從而

67、取消了傳統(tǒng)應(yīng)用的拖車及叉車等運(yùn)輸工具。由于Kalmar工廠采用AGVS獲得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，許多西歐國(guó)家紛紛效仿Volvo公司，并逐步使AGVS在裝配作業(yè)中成為一種流行的運(yùn)輸手段。</p><p>　　1.2.2 國(guó)內(nèi)智能車輛的研究</p><p>　　吉林大學(xué)智能車輛課題組長(zhǎng)期從事智能車輛自主導(dǎo)航機(jī)理及關(guān)鍵技術(shù)研究。20世紀(jì)90年代以來(lái)，課題組開展的組態(tài)式柔性制造單元及圖像識(shí)別自動(dòng)引導(dǎo)車

68、的研究對(duì)我國(guó)獨(dú)立自主開發(fā)一種新型自動(dòng)引導(dǎo)車輛系統(tǒng)，從而為我國(guó)生產(chǎn)組織模式向柔性或半柔性生產(chǎn)組織轉(zhuǎn)化提第二章智能小車研究現(xiàn)狀供了有意義的技術(shù)支撐和關(guān)鍵設(shè)備。課題組已開發(fā)出JUTIV—1、JUTIV—2、JLUIV—3三種型號(hào)的自動(dòng)引導(dǎo)車輛，其中JLUIV—3實(shí)用型視覺(jué)導(dǎo)航AGV已投入工廠進(jìn)行中試，并得到吉林省科委“新型視覺(jué)引導(dǎo)AGV及自動(dòng)物流運(yùn)輸系統(tǒng)開發(fā)”項(xiàng)目、長(zhǎng)春市政府科計(jì)引導(dǎo)計(jì)劃新星創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、吉林大學(xué)科技園高新技術(shù)產(chǎn)品孵化項(xiàng)目的立項(xiàng)資

69、助，目前該種AGV已完成商品化研制，即將投入市場(chǎng)。由于JUTIV—3型AGV性能優(yōu)越，智能化程度高，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，必將會(huì)產(chǎn)生重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司和國(guó)防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院于2003年7月研制成功我國(guó)第一輛自主駕駛轎車。該自主駕駛轎車在正常交通情況下，在高速公路上行駛的最高穩(wěn)定速度為130公里/小時(shí)，最高峰值速度為170公里/小時(shí)，并且具有超車功能，其總體技術(shù)性

70、能和指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。轎車自主駕駛的基本原理是仿人駕駛。車內(nèi)的環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別出道路狀況，測(cè)量前方車輛的距離和相對(duì)速度，相當(dāng)于駕駛員的眼睛；車載主控計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的路徑規(guī)劃軟件根據(jù)計(jì)算機(jī)視覺(jué)提供的道路信息、車前車輛情況以及自身的行駛狀態(tài)，決定是沿道路前進(jìn)還是換道準(zhǔn)備超車，相當(dāng)于駕駛員的大腦；接著，自動(dòng)駕駛控制軟件按照需要跟蹤的路徑和汽車行駛動(dòng)力學(xué)，向方向盤控制器、油門控制器和剎車控制器發(fā)出動(dòng)作指令，操縱汽車按規(guī)劃好的路徑前進(jìn)，起到

71、駕駛員的手和腳的作用。</p><p>　　另外，我國(guó)清華大學(xué)、北京理工大學(xué)等單位也正在研發(fā)智能車輛。汽車自主駕駛技術(shù)是集模式識(shí)別、智能控制、計(jì)算機(jī)科學(xué)和汽車操縱動(dòng)力等多門學(xué)科于一體的綜合性技術(shù)，汽車自主駕駛功能水平的高低常被用來(lái)作為衡量一個(gè)國(guó)家控制技術(shù)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。智能車輛的相關(guān)技術(shù)，也將為促進(jìn)輪式機(jī)器人的研究。</p><p>　　1.3 現(xiàn)有研究的不足及本文的研究?jī)?nèi)容</

72、p><p>　　隨著現(xiàn)代交通手段的發(fā)展，人們的出行越來(lái)越方便，但隨著交通工具的速度的提高，交通事故日益成為威脅人們生命的“頭號(hào)殺手”。在眾多的交通事故中，由車輛的制動(dòng)、信號(hào)指示相關(guān)因素引起的事故所占的比例也在日益增多，占所有交通事故的大部分。調(diào)查發(fā)現(xiàn), 如果我們所駕駛的車輛帶有傾角檢測(cè)功能，能夠檢測(cè)行駛時(shí)所處路段的傾角、轉(zhuǎn)彎角速度等信息，同時(shí)根據(jù)車輛的固有特性來(lái)有效的指揮該車的行駛速度、加速度（制動(dòng)狀態(tài)），使車輛采取

73、合適的加速/減速操作、合適的角速度進(jìn)行轉(zhuǎn)彎從而可以有效的減少類似事故的發(fā)生。</p><p>　　隨著汽車等工業(yè)的發(fā)展和人們對(duì)汽車等交通運(yùn)輸工具的安全性能的要求的提高，具有車輛行駛狀態(tài)（速度、傾角、加速度）檢測(cè)功能“智能車輛控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置”會(huì)越來(lái)越多的被應(yīng)用。智能車輛控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置的價(jià)格不菲，其競(jìng)爭(zhēng)也非常激烈。如果該系統(tǒng)所用的加速度傳感器的成本進(jìn)一步降低，這個(gè)市場(chǎng)將是非常廣闊的。國(guó)內(nèi)眾多的汽車目前還不具備這一

74、功能，其市場(chǎng)前景會(huì)非常不錯(cuò)。</p><p>　　由此，提出了本文所述的“智能車輛控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置”?；谏鲜龅谋尘翱紤]，本項(xiàng)目就實(shí)現(xiàn)這些設(shè)想。要完成一個(gè)可以安裝在車輛上的智能車輛控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置，具有速度、傾角、加速度等的檢測(cè)功能以及防盜報(bào)警功能。</p><p><b>　　2 器件的選擇</b></p><p>　　2.1 智能車輛控制系

75、統(tǒng)特性</p><p>　?。?0c51單片機(jī)為核心控制模塊，采用雙CPU。</p><p>　?。捎脙蓚€(gè)3軸加速傳感器MMA7260</p><p>　　－具有速度、路況信息（比如傾角等）、等加速度車輛行駛狀態(tài)檢測(cè)功能</p><p><b>　?。捎媚：刂扑惴?lt;/b></p><p>

76、　?。撓到y(tǒng)在汽車停放時(shí)可以作為防盜系統(tǒng)進(jìn)行使用</p><p>　?。哂型ㄐ趴偩€（CAN /LIN）</p><p>　?。臻e時(shí)處于休眠狀態(tài)，降低功耗</p><p>　?。蛇x擇的功能模塊和控制軟件</p><p>　　該產(chǎn)品可以有效的被集成到車輛（比如汽車）的控制系統(tǒng)中，增加產(chǎn)品的功能；也直接添加到現(xiàn)有的車輛上，增加產(chǎn)品的功能，給用

77、戶提供方便。</p><p>　　另外，該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單改造可用于下列場(chǎng)合：</p><p>　　- 地理: 山體滑坡，雪崩；</p><p>　　- 民用: 大壩，建筑，橋梁；</p><p>　　- 工業(yè)：吊車，吊架，收割機(jī)，起重機(jī)，稱重系統(tǒng)的傾斜補(bǔ)償，瀝青機(jī)，鋪路機(jī)等。</p><p>　　- 火車：高速列車轉(zhuǎn)向架

78、和客車車廂的傾斜測(cè)量；</p><p>　　- 海事：縱傾和橫滾控制，油輪控制，天線位置控制；</p><p>　　- 鉆井：精確鉆井傾斜控制；</p><p>　　- 機(jī)械：傾斜控制，大型機(jī)械對(duì)準(zhǔn)控制，彎曲控制。</p><p><b>　　2.2 系統(tǒng)概述</b></p><p>　　該系統(tǒng)以

79、80c51單片機(jī)為核心，采用3軸加速傳感器（即三維加速傳感器）MMA7260完成XYZ三個(gè)方向的加速度、速度的檢測(cè)和路況信息（比如傾角等）、加速度等車輛行駛狀態(tài)檢測(cè)功能，并且能夠結(jié)合車輛本身的信息在汽車停放時(shí)作為防盜系統(tǒng)進(jìn)行使用。同時(shí)需要采用模糊算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的處理和判斷。</p><p>　　該系統(tǒng)先要完成行駛狀態(tài)的檢測(cè)顯示。為了讓該系統(tǒng)能夠真正的實(shí)用，該系統(tǒng)要通過(guò)總線與其他控制部分進(jìn)行通信，在這個(gè)基礎(chǔ)上

80、可以更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)汽車的智能化。通信總線暫時(shí)選定CAN/LIN總線，這是汽車電子工業(yè)常用的一種串行通信。</p><p>　　2.3 80c51單片機(jī)簡(jiǎn)介 </p><p>　　單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講:一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。</p><p><b>　　1.概述</b&

81、gt;</p><p>　　8051系列微處理器基于簡(jiǎn)化的嵌入式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于從軍事到自動(dòng)控制再到 PC機(jī)上的鍵盤上的各種應(yīng)用系統(tǒng)上。</p><p>　　8051系列的基本結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　－一個(gè)8位算術(shù)邏輯單元</p><p>　?。?2個(gè)I/O口（4組8位端口）,可單獨(dú)尋址</p><p&g

82、t;　?。瓋蓚€(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器</p><p><b>　?。p工串行通信</b></p><p><b>　　－6個(gè)中斷源</b></p><p><b>　　－兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)</b></p><p>　　－128字節(jié)內(nèi)置RAM</p><p>　　

83、－獨(dú)立的64K字節(jié)可尋址數(shù)據(jù)和代碼區(qū)</p><p>　　每個(gè)8051處理周期包括12個(gè)振蕩周期，每12個(gè)振蕩周期用來(lái)完成一項(xiàng)操作，如取指令和？。計(jì)算指令執(zhí)行時(shí)間可把時(shí)鐘頻率除以12，取倒數(shù)，然后指令執(zhí)行所須的周期數(shù)，因此，如果你的系統(tǒng)時(shí)鐘是11.059MHz，除以12后就得到了每秒執(zhí)行的指令個(gè)數(shù)，為921583條指令，取倒數(shù)將得到每條指令所須的時(shí)間（1.085ms）。</p><p>&

84、lt;b>　　2.存儲(chǔ)區(qū)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　8051結(jié)構(gòu)提供給用戶3個(gè)不同的存儲(chǔ)空間。每個(gè)存儲(chǔ)空間包括從0到最大存儲(chǔ)范圍的連續(xù)的字節(jié)地址空間。通過(guò)利用特定地址的尋址指令，解決了地址重疊的問(wèn)題。</p><p>　　3．位操作和布爾邏輯</p><p>　　8051可分別對(duì)BDATA和SFRs中128個(gè)可尋址位，32個(gè)I/O口進(jìn)行位邏輯

85、操作?？蓪?duì)這些位進(jìn)行與，或，異或，求補(bǔ)，置位，清零等操作，并可像轉(zhuǎn)移字節(jié)那樣轉(zhuǎn)移位。</p><p>　　可尋址位也可作為條件轉(zhuǎn)移的條件，一條很有用的指令就是JBC，通過(guò)判斷可尋址位是否置位來(lái)決定是否進(jìn)行轉(zhuǎn)移，如果該位置位則轉(zhuǎn)移，并清零該位。這條指令能夠在兩個(gè)處理周期中完成，比在兩個(gè)代碼段中分別使用跳轉(zhuǎn)和清零指令要節(jié)省一到兩個(gè)處理周期。利用JBC不但節(jié)省了代碼長(zhǎng)度，而且使程序更加簡(jiǎn)潔美觀。</p>

86、<p><b>　　4.尋址方式</b></p><p>　　8051可對(duì)存儲(chǔ)區(qū)直接或間接尋址。這些是典型的尋址方式。直接尋址是在指令中直接包含所須尋址的字節(jié)地址，直接尋址只能在DATA區(qū)和SFR進(jìn)行。</p><p>　　間接尋址要使用DPTR， PC， R0， R1 寄存器用來(lái)存放所要訪問(wèn)數(shù)據(jù)的地址，指令使用指針寄存器，而不是直接使用地址。用間接尋址

87、方式可訪問(wèn)CODE，IDATA, XDATA存儲(chǔ)區(qū)。對(duì)DATA存儲(chǔ)區(qū)也可進(jìn)行間接尋址。只能用直接尋址方式對(duì)位地址進(jìn)行尋址。</p><p>　　在進(jìn)行塊移動(dòng)時(shí)，用間接尋址十分方便，能用最少的代碼完成操作。可以利用循環(huán)過(guò)程使指針遞增。對(duì)CODE區(qū)進(jìn)行尋址時(shí)，將基址存入DPTR或PC中，把變址存入累加器中，這種方法在查表時(shí)十分有用。</p><p><b>　　5.處理器狀態(tài)<

88、/b></p><p>　　處理器的狀態(tài)保存在狀態(tài)寄存器PSW中，狀態(tài)字中包括進(jìn)位位，用于BCD碼處理的輔助進(jìn)位位，奇偶標(biāo)志位，溢出標(biāo)志位，還有前面提到的用于寄存器組選擇的RS0和 RS1。0組從地址00H開始，1組從地址08H開始，2組從地址10H開始，3組從地址18H開始。這些地址都可通過(guò)直接或間接方式進(jìn)行尋址。PSW 的結(jié)構(gòu)如下：</p><p><b>　　CY進(jìn)

89、位標(biāo)志位</b></p><p>　　AC輔助進(jìn)位標(biāo)志位</p><p><b>　　F0通用標(biāo)志位</b></p><p>　　RS1寄存器組選擇位高位 RS0寄存器組選擇位低位 OV溢出標(biāo)志位</p><p>　　USR用戶定義標(biāo)志位</p><p><b>

90、　　P奇偶標(biāo)志位</b></p><p><b>　　6.電源控制</b></p><p>　　8051的CHMOS版本可通過(guò)軟件設(shè)置兩種節(jié)電方式,空閑模式和低功耗模式。設(shè)置電源 控制寄存器PCON的相應(yīng)位來(lái)進(jìn)入節(jié)電方式。置位 IDLE進(jìn)入空閑模式，空閑模式將停止程序執(zhí)行，RAM中的數(shù)據(jù)仍然保持，晶振繼續(xù)工作，但與CPU斷開。定時(shí)器和串行口繼續(xù)工作。發(fā)生

91、中斷將退出中斷模式。執(zhí)行完中斷程序后，將從程序停止的地方繼續(xù)指令的執(zhí)行。</p><p>　　通過(guò)置位PDWN位來(lái)進(jìn)入低功耗模式，低功耗模式中晶振將停止工作，因此，定時(shí)器和串行口都將停止工作。至少有兩伏的電壓加在芯片上，因此，RAM中的數(shù)據(jù)仍將保存。退出低功耗模式只有兩種方式，上電或復(fù)位。</p><p>　　SMOD位可控制串行通信的波特率，將使由定時(shí)器1的溢出率或晶振頻率產(chǎn)生的波特率

92、翻倍。置位SMOD可使工作于方式1，2，3定時(shí)器產(chǎn)生的波特率翻倍。當(dāng)使用定時(shí)器 2 產(chǎn)生 波特率時(shí)SMOD將不影響波特率。</p><p><b>　　7．中斷系統(tǒng)</b></p><p>　　基本的8051支持6個(gè)中斷源，兩個(gè)外部中斷，兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷，一個(gè)串行口輸入/輸出中斷。中斷發(fā)生后，處理器轉(zhuǎn)到將五個(gè)中斷入口處之一執(zhí)行中斷處理程序。中斷向量位于代碼段的最

93、低地址出（串行口輸入，輸出中斷共用一個(gè)中斷向量）。中斷服務(wù)程序必須在中斷入口處或通過(guò)跳轉(zhuǎn)，分支轉(zhuǎn)移到別處。</p><p>　　8051支持兩個(gè)終端優(yōu)先級(jí)，有標(biāo)準(zhǔn)的中斷機(jī)制，低優(yōu)先級(jí)的中斷只能被高優(yōu)先級(jí)的中斷所中斷，而高優(yōu)先級(jí)的中斷不能被中斷。</p><p>　　8051/8052的中斷向量表如下表所示：</p><p><b>　　內(nèi)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器&l

94、t;/b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)的8051有兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器有16位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器既可用來(lái)作為定時(shí)器（對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)）也可用來(lái)對(duì)相應(yīng)I/O口（T0,T1）上從高到低的跳變脈沖計(jì)數(shù)。當(dāng)用作計(jì)數(shù)器時(shí)，脈沖頻率不應(yīng)高于指令的執(zhí)行頻率的1/2，因?yàn)槊恐芷跈z測(cè)一次引腳電平，而判斷一次脈沖跳變需要兩個(gè)指令周期。如果需要的話，當(dāng)脈沖計(jì)數(shù)溢出時(shí)，可以產(chǎn)生一個(gè)中斷。</p><p>　

95、　TCON寄存器（timer controller）用來(lái)控制定時(shí)器的工作起停和溢出標(biāo)志位。通過(guò)改變定時(shí)器運(yùn)行位TR0 和TR1來(lái)啟動(dòng)和停止定時(shí)器的工作。TCON中還包括了定時(shí)器T0和T1的溢出中斷標(biāo)志位。當(dāng)定時(shí)器溢出時(shí)，相應(yīng)的標(biāo)志位被置位，當(dāng)程序檢測(cè)到標(biāo)志位從0到1的跳變時(shí)，如果中斷是使能的，將產(chǎn)生一個(gè)中斷。注意，中斷標(biāo)志位可在任何時(shí)候置位和清除，因此，可通過(guò)軟件產(chǎn)生和阻止定時(shí)器中斷。</p><p>　　定時(shí)器

96、控制寄存器TCON可位尋址</p><p>　　TF1定時(shí)器1溢出中斷標(biāo)志。響應(yīng)中斷后由處理器清零</p><p>　　TR1定時(shí)器1控制位，置位時(shí)定時(shí)器1工作，復(fù)位時(shí)定時(shí)器1停止工作</p><p>　　TF0定時(shí)器0溢出標(biāo)志位。定時(shí)器0溢出時(shí)置位，處理器響應(yīng)中斷后清除該位</p><p>　　TR0定時(shí)器0控制位，置位時(shí)定時(shí)器0工

97、作，復(fù)位時(shí)定時(shí)器 0 停止工作</p><p>　　IE1外部中斷1觸發(fā)標(biāo)志位，當(dāng)檢測(cè)到P3.3有從高到低的跳變電平時(shí)置位，處 理器響應(yīng)中斷后由硬件清除該位</p><p>　　IT1中斷1觸發(fā)方式控制位，置位時(shí)為跳變觸發(fā)，復(fù)位時(shí)為低電平觸發(fā)</p><p>　　IE0外部中斷1觸發(fā)標(biāo)志位，當(dāng)檢測(cè)到 P3.3 有從高到低的跳變電平時(shí)置位，處理器響應(yīng)中斷后，由

98、硬件清除該位。</p><p>　　IT0中斷 1 觸發(fā)方式控制位，置位時(shí)為跳變觸發(fā)，復(fù)位時(shí)為低電平觸發(fā)</p><p>　　定時(shí)器的工作方式由特殊功能寄存器TMOD通過(guò)改變TMOD，軟件可控制兩個(gè)</p><p>　　定時(shí)器的工作方式和時(shí)鐘源是I/0口的觸發(fā)電平還是處理器的時(shí)鐘脈沖TMOD的高四</p><p>　　位控制定時(shí)器1，低四位

99、控制定時(shí)器0。TMOD 的結(jié)構(gòu)如下 定時(shí)器控制寄存器TMOD-不可位尋址</p><p>　　GATE當(dāng)GATE置位時(shí)，定時(shí)器僅當(dāng)TR=1并且INT=1時(shí)才工作，如果GATE=0</p><p>　　置位TR定時(shí)器就開始工作</p><p>　　C/T定時(shí)器方式選擇。如果C/T=1，定時(shí)器以計(jì)數(shù)方式工作，C/T=0時(shí)，以 定時(shí)方式工作</p>&

100、lt;p>　　M1模式選擇位高位</p><p>　　M0模式選擇位低位</p><p>　　可通過(guò)C/T位的設(shè)置來(lái)選擇定時(shí)器的時(shí)鐘源。C/T=1，定時(shí)器以計(jì)數(shù)方式工作對(duì)I/0引腳脈沖計(jì)數(shù)C/T=0時(shí)，以定時(shí)方式工作對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)當(dāng)定時(shí)器用來(lái)對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)時(shí)，可通過(guò)硬件或軟件來(lái)控制。GATE=0為軟件控制，置位TR定時(shí)器就開始工作，GATE=1為硬件控制，當(dāng)TR=1并且I

101、NT=1時(shí)定時(shí)器才工作當(dāng)INT腳給出低電平時(shí)，定時(shí)器將停止工作。這在測(cè)量INT腳的脈沖寬度時(shí)十分有用，當(dāng)然，INT 腳不作為外部中斷使用。</p><p>　　9 內(nèi)置 UART</p><p>　　8051有一個(gè)可通過(guò)軟件控制的內(nèi)置全雙工串行通訊接口。由寄存器SCON來(lái)進(jìn)行設(shè)置，可選擇通訊模式，允許接收，檢查狀態(tài)位。SCON 的結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　串

102、行控制寄存器SCON-可位尋址</p><p>　　SM0串行模式選擇</p><p>　　SM1串行模式選擇</p><p>　　SM2多機(jī)通訊允許位，當(dāng)模式0時(shí)，此位應(yīng)該為0。模式1時(shí)，當(dāng)接收到停止位時(shí)該位將置位。模式2或模式3時(shí)，當(dāng)接收的第9位數(shù)據(jù)為1時(shí)，將置位。</p><p>　　REN 串行接收允許位</p&g

103、t;<p>　　TB8 在模式2和模式3中，將被發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位</p><p>　　RB8 在模式0中，該位不起作用，在模式1中，該位為接收數(shù)據(jù)的停止位。在模式2和模式3中，未接收數(shù)據(jù)的第9位</p><p>　　TI 串行中斷標(biāo)志位，由軟件清零</p><p>　　RI 接收中斷標(biāo)志位，有軟件清零</p>&

104、lt;p>　　UART有一個(gè)接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，當(dāng)上一個(gè)字節(jié)還沒(méi)被處理，下一個(gè)數(shù)據(jù)仍然可以緩沖區(qū)接收進(jìn)來(lái)，但如果接收完這個(gè)字節(jié)如果上個(gè)字節(jié)還沒(méi)被處理，上個(gè)字節(jié)將被覆蓋。因此，軟件必須在此之前處理數(shù)據(jù)。當(dāng)連續(xù)發(fā)送字節(jié)時(shí)也是如此。</p><p>　　8051支持10位和11位數(shù)據(jù)模式，11數(shù)據(jù)模式用來(lái)進(jìn)行多機(jī)通訊。并支持高速8位移位寄存器模式。模式1和模式3中波特率可變。</p><p>

105、　　2.4　MMA7260簡(jiǎn)介</p><p>　　加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備，加速力就是當(dāng)物體在加速過(guò)程中作用在物體上的力，加速力可以是常量，也可以是變量。加速度傳感器基本的原理就是由于加速度產(chǎn)生某個(gè)介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過(guò)測(cè)量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。</p><p>　　加速度計(jì)是常用的測(cè)量加速度的傳感器。在智能車輛控制系統(tǒng)中系統(tǒng)中，加速度傳感器完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，

106、獲得小車瞬時(shí)加速度值，以確定小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；加速度傳感器也可以測(cè)出小車與障礙物發(fā)生碰撞的劇烈程度；加速度傳感器還可以判斷小車所處斜坡的坡度；另外，通過(guò)推算定位法還可以計(jì)算出智能小車當(dāng)前位置相對(duì)于已知參考位置之間的偏移，從而得到小車的絕對(duì)位置。在短時(shí)間內(nèi)，利用這種方法得到的定位精度相對(duì)較高；但是可以想象，由于時(shí)間的增加，誤差積累效應(yīng)會(huì)越來(lái)越大，嚴(yán)重影響導(dǎo)航的精度。因此，加速度傳感器通常和GPS一起組合成為組合導(dǎo)航系統(tǒng)，以提高定位精度，增強(qiáng)

107、系統(tǒng)性能。</p><p><b>　　功能介紹</b></p><p>　　智能車輛控制系統(tǒng)選用的加速度傳感器是MMA7260QT。一種低成本、低功耗、功能完善的3軸加速度傳感器，其測(cè)量范圍為±2g。MMA7260QT既能測(cè)量動(dòng)態(tài)加速度（如振動(dòng)加速度），又能測(cè)量靜態(tài)加速度（如重力加速度）。敏感元件將測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，進(jìn)入前置放大電路，經(jīng)過(guò)

108、信號(hào)調(diào)理電路改善信號(hào)的信噪比，再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，最后送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示。 MMA7260QT低成本微型電容式加速度傳感器采用了信號(hào)調(diào)理、單極低通濾波器和溫度補(bǔ)償技術(shù)，并且提供4個(gè)量程可選，用戶可在4個(gè)靈敏度中的選擇，分別為：±1.5gn、±2gn、±4gn和±6gn.MMA7260還具有很高的靈敏度，當(dāng)選擇±1.5gn的測(cè)量范圍時(shí)，靈敏度達(dá)到800 mV/g

109、n。。該器件帶有低通濾波并已做零g補(bǔ)償。該產(chǎn)品還提供休眠模式，因而是電池充電的手持設(shè)備產(chǎn)品的理想之選。當(dāng)傳感元件以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊受到一個(gè)與加速度方向相反的慣性力作用，發(fā)生與加速度成正比a的形變，使懸臂梁也隨之產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。該變形被粘貼在懸臂梁上的擴(kuò)散電阻感受到。根據(jù)硅的壓阻效應(yīng)，擴(kuò)散電阻的阻值發(fā)生與應(yīng)變成正比的變化，</p><p>　?。蛇x靈敏度(1.5g/2g/4g/6g) </p>

110、<p>　　－低功耗：500µA </p><p>　?。菝吣Ｊ剑?µA </p><p>　?。蛪哼\(yùn)行：2.2V～3.6V </p><p>　?。?mmx6mmx1.45mm的無(wú)引線四方扁平(QFN)封裝 </p><p>　　－高靈敏度(800mV/g @ 1.5g) </p><

111、p><b>　?。焖匍_啟 </b></p><p>　?。屯V波器具備內(nèi)部信號(hào)調(diào)理 </p><p>　?。O(shè)計(jì)穩(wěn)定、防震能力強(qiáng) </p><p><b>　　－無(wú)鉛焊接 </b></p><p><b>　?。h(huán)保封裝 </b></p><p&g

112、t;<b>　?。杀镜?lt;/b></p><p>　　由于MMA7260傳感器可準(zhǔn)確測(cè)量三軸低量級(jí)下降、傾斜、移動(dòng)、定位、撞擊和震動(dòng)，因此在HDD保護(hù)、MP3播放器、游戲、便攜式電子設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中則采用MMA7260來(lái)測(cè)量車輛行駛時(shí)三維的加速度信號(hào)。</p><p><b>　　2．結(jié)構(gòu)與原理</b></p>&l

113、t;p>　　MMA7260的功能如圖1所示。X、Y、Z三個(gè)相互垂直方向上的加速度由G-Cell傳感單元感知，經(jīng)過(guò)容壓變換器、增益放大、濾波器和溫度補(bǔ)償后以電壓信號(hào)輸出。</p><p>　　圖1　MMA7260功能框圖</p><p>　　G-Cell傳感單元是由半導(dǎo)體材料經(jīng)微機(jī)械加工藝生產(chǎn)的微機(jī)械結(jié)構(gòu)，整個(gè)物理模型由一對(duì)撓性軸、其支撐的極板及中間極板上的檢測(cè)質(zhì)量塊組成。G-Cell

114、的極板構(gòu)成了兩個(gè)背對(duì)背的平板電容，如圖2所示。當(dāng)系統(tǒng)被給定一加速度時(shí)，檢測(cè)質(zhì)量塊所附屬的中間極板就會(huì)偏離無(wú)加速度時(shí)的位置，這樣它到一邊固定極板的距離就會(huì)增加，同時(shí)到另一固定極板的距離就會(huì)減小。因此電容值也隨著極板間距離的改變而改變，這就是對(duì)加速度的度量。電容值經(jīng)過(guò)容壓變換器轉(zhuǎn)換為電壓值，進(jìn)過(guò)增益放大器、濾波器和溫度補(bǔ)償以電壓的形式作為輸出信號(hào)。</p><p>　　圖2　G-Cell單元的物理模型</p&g

115、t;<p><b>　　3. 引腳配置</b></p><p>　　MMA7260的三個(gè)相互垂直的傳感方向如圖3所示。MMA7260的引腳配置如圖3和表1所示。</p><p>　　表1　MMA7260引腳功能</p><p>　　圖3　MMA7260的傳感方向</p><p>　　2.5 CAN通訊接口—

116、SJA1000芯片</p><p>　　2.5.1 CAN技術(shù)簡(jiǎn)介</p><p>　　CAN（Control Area Networker）即控制器區(qū)域網(wǎng)，是主要用于各種設(shè)備檢測(cè)及控制的一種網(wǎng)絡(luò)。CAN最初是由德國(guó)Bosch公司為汽車的檢測(cè)、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。由于CAN具有獨(dú)特的設(shè)計(jì)思想，良好的功能特性和極高的可靠性，現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力強(qiáng)。由于CAN總線具有以上的一些特點(diǎn)，為工業(yè)控制系統(tǒng)中高

117、可靠性的數(shù)據(jù)傳送提供了一種新的解決方案。其在國(guó)外工業(yè)控制領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)國(guó)內(nèi)的許多工業(yè)控制領(lǐng)域也開始基于CAN的現(xiàn)場(chǎng)控制總線。CAN總線已成為最有發(fā)展前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。</p><p><b>　　CAN的主要特性：</b></p><p>　?。嘀饕罁?jù)優(yōu)先權(quán)進(jìn)行總線訪問(wèn)</p><p>　?。瓱o(wú)破壞的基于優(yōu)先權(quán)的仲裁</p

118、><p>　　－借助接收濾波的多地址幀傳送</p><p><b>　?。h(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求</b></p><p><b>　　－配置靈活性</b></p><p><b>　?。到y(tǒng)數(shù)據(jù)兼容性</b></p><p>　?。e(cuò)誤檢測(cè)和出錯(cuò)信令</p&g

119、t;<p>　?。l(fā)送期間若丟失仲裁或由于出錯(cuò)而遭破壞的幀可自動(dòng)重發(fā)送</p><p>　?。瓡簳r(shí)錯(cuò)誤和永久性故障節(jié)點(diǎn)的判判別以及故障節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)脫離</p><p>　　2.5.2 SJA1000芯片介紹</p><p>　　SJA1000是一種CAN的獨(dú)立控制器,用于移動(dòng)目標(biāo)和一般工業(yè)環(huán)境中的局域網(wǎng)控制。它是PHILIPS公司早期CAN控制器PCA8

120、2C200的替代產(chǎn)品,并且增加了一種新的工作模式PeliCAN,這種模式支持具有很多新特性的CAN2.0B協(xié)議,因此功能更加強(qiáng)大。它具有如下特點(diǎn)。</p><p>　　a.完全兼容PCA82C200及其工作模式,即BasicCAN模式。</p><p>　　b.具有擴(kuò)展的接收緩沖器為64字節(jié),先進(jìn)先出(FIFO)。</p><p>　　c.與CAN2.0B協(xié)議兼容;

121、支持11 bit和29 bit識(shí)別碼。</p><p>　　d.位速率可達(dá)1 Mbit/s;24 MHz的時(shí)鐘頻率。</p><p>　　e.支持PeliCAN模式及其擴(kuò)展功能。</p><p>　　f.支持與不同微處理器的接口。</p><p>　　g.可編程的CAN輸出驅(qū)動(dòng)器配置。</p><p>　　h.增強(qiáng)了溫

122、度范圍(-40～125℃)。</p><p>　　SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.5,主要由接口管理邏輯、信息緩沖器、位流處理器、接收過(guò)濾器、位定時(shí)邏輯、錯(cuò)誤管理邏輯、內(nèi)部振蕩器及復(fù)位電路組成。</p><p>　　圖1 SJA1000內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖2 SJA1000引腳圖</p><p>　　SJA1000的引腳圖如圖2.

123、5所示,其引腳功能如下：</p><p>　　AD7-AD0 多路地址/數(shù)據(jù)總線</p><p>　　ALE/AS ALE輸入信號(hào)(Intel模式),AS輸入信號(hào)(Motorola模式)</p><p>　　片選輸入低電平允許訪問(wèn)SJA1000</p><p>　　/E 微控制器的信號(hào)(Intel模式)或E使能信號(hào)(M

124、otorola模式)</p><p>　　微控制器的WR信號(hào)(Intel模式)或RD/信號(hào)(Motorola模式)</p><p>　　CLKOUT SJA1000產(chǎn)生的提供給微控制器的時(shí)鐘輸出信號(hào);時(shí)鐘信號(hào)來(lái)源于內(nèi)部振蕩器且通過(guò)編程驅(qū)動(dòng);時(shí)鐘控制寄存器的時(shí)鐘關(guān)閉位可禁止該引腳</p><p>　　VSS1 搭鐵</p><p

125、>　　XTAL1 輸入到振蕩器放大電路;外部振蕩信號(hào)由此輸入</p><p>　　XTAL2 振蕩放大電路輸出;使用外部振蕩信號(hào)時(shí)左開電路輸出</p><p>　　MODE 模式選擇輸入,1=Intel模式,0=Motorola模式</p><p>　　VDD3 輸出驅(qū)動(dòng)的5 V電壓源</p><

126、p>　　TX0 從CAN輸出驅(qū)動(dòng)器0輸出到物理線路上</p><p>　　TX1 從CAN輸出驅(qū)動(dòng)器1輸出到物理線路上</p><p>　　VSS3 輸出驅(qū)動(dòng)器搭鐵</p><p>　　中斷輸出,用于中斷微控制器; 在內(nèi)部中斷寄存器各位都被置位時(shí)低電平有效; 是開漏輸出,且與系統(tǒng)中的其它是線連接的;此引腳上的低電平可以把

127、IC從睡眠模式中激活</p><p>　　復(fù)位輸入,用于復(fù)位CAN接口(低電平有效);把引腳通過(guò)電容連到VSS,通過(guò)電阻連到VDD可自動(dòng)上電復(fù)位(例如,C=1μF;R=50 kΩ)</p><p>　　VDD 輸入比較器的5 V電壓源</p><p>　　RX0,RX1 從物理的CAN總線輸入到SJA1000的輸入比較器;支配(控制)電平將會(huì)喚醒

128、SJA1000的睡眠模式;如果RX1比RX0的電平高,就讀支配(控制)電平,反之讀弱勢(shì)電平;如果時(shí)鐘分頻寄存器的CBP位被置位,就旁路CAN輸入比較器以減少內(nèi)部延時(shí)(此時(shí)連有外部收發(fā)電路);這種情況下只有RX0是激活的;弱勢(shì)電平被認(rèn)為是高而支配電平被認(rèn)為是低</p><p>　　VSS2 輸入比較器的搭鐵端</p><p>　　VDD1 邏輯電路的5 V電壓源<

129、;/p><p>　　3 智能車輛控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置的原理與算法</p><p>　　智能車輛控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置具有速度、路況信息（比如傾角等）、加速度等車輛行駛狀態(tài)檢測(cè)功能，并且能夠結(jié)合車輛本身的信息在汽車停放時(shí)作為防盜系統(tǒng)進(jìn)行使用。</p><p>　　該系統(tǒng)先要完成行駛狀態(tài)的檢測(cè)顯示。為了讓該系統(tǒng)能夠真正的實(shí)用，該系統(tǒng)要通過(guò)總線與其他控制部分進(jìn)行通信，在這個(gè)基礎(chǔ)上可以更

130、進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)汽車的智能化。通信總線暫時(shí)選定CAN/LIN總線，這是汽車電子工業(yè)常用的一種串行通信。</p><p>　　3.1 智能車輛控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置的工作原理</p><p>　　智能車輛控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置具有速度、路況信息（比如傾角等）、加速度等車輛行駛狀態(tài)檢測(cè)功能，并且能夠結(jié)合車輛本身的信息在汽車停放時(shí)作為防盜系統(tǒng)進(jìn)行使用。</p><p>　　該系統(tǒng)需要采用3

131、軸加速傳感器（即三維加速傳感器）MMA7260完成XYZ三個(gè)方向的加速度、速度的檢測(cè)和路況信息（比如傾角等）、加速度等車輛行駛狀態(tài)的計(jì)算；同時(shí)需要采用模糊算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的處理和判斷，為車輛的控制檢測(cè)提供可靠及時(shí)的依據(jù)。</p><p>　　該系統(tǒng)在汽車停放時(shí)可以作為防盜系統(tǒng)進(jìn)行使用。其原理為在汽車停放時(shí)監(jiān)控汽車的震動(dòng)和傾角等信息來(lái)判斷車輛的異常行為。</p><p>　　3.2 車輛

132、行駛狀態(tài)的計(jì)算原理</p><p>　　該系統(tǒng)的核心是3軸加速傳感器MMA7260。首先使用三軸加速度傳感器來(lái)感測(cè)車輛行使時(shí)產(chǎn)生的三維加速度信號(hào)，然后由A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送至微處理器作預(yù)處理。MMA7260自帶了溫度補(bǔ)償和濾波，只需簡(jiǎn)單處理即可將其輸出的三路（XYZ軸）加速度模擬量接入到80c51微處理器的片上A/D轉(zhuǎn)換模塊中。</p><p>　　3軸加速傳

133、感器MMA7260的三軸之間的關(guān)系如下圖所示。</p><p>　　通過(guò)X/Z軸測(cè)量?jī)A角的原理如下圖所示。</p><p>　　傾角的計(jì)算原理如下圖所示，</p><p><b>　　計(jì)算公式為 。</b></p><p>　　為加速度傳感器的輸出 ； 為加速度傳感器在0g時(shí)的輸出</p><p&

134、gt;　　為傳感器的靈敏度；為傾角；1g為自由落體重力加速度</p><p><b>　　傾角為 。</b></p><p>　　車輛的速度用霍爾傳感器來(lái)測(cè)量，利用霍爾效應(yīng)（載流倒替放在磁場(chǎng)中，如果磁場(chǎng)方向與電流方向正交，則載與磁場(chǎng)和電流兩者垂直的方向上出現(xiàn)橫向電勢(shì)。）不受灰塵的影響，正好能夠滿足智能小車的特殊要求。智能小車選用南京新捷中旭微電子有限公司的CS312

135、0系列霍爾傳感器。</p><p>　　霍爾開關(guān)電路測(cè)量速度的公式為：v＝NπD/12T。其中N為霍爾開關(guān)電路CS3120產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)，D為車輪直徑，T為產(chǎn)生N個(gè)脈沖的時(shí)間。與編碼器位置傳感器相比，霍爾開關(guān)電路利用霍爾效應(yīng)，不受塵土的影響，適合小車在各種道路條件下長(zhǎng)期工作，但是其精度相對(duì)較低。</p><p>　　距離采用最普遍的霍爾元件來(lái)測(cè)量。即通過(guò)安裝在兩個(gè)后車輪上的磁鋼的旋轉(zhuǎn)從而和

136、霍爾元件產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，通過(guò)對(duì)產(chǎn)生的脈沖計(jì)數(shù)進(jìn)行車速的測(cè)量。簡(jiǎn)單，而且安裝方便。</p><p>　　車輛的防盜報(bào)警可利用在汽車停放時(shí)監(jiān)控汽車的震動(dòng)和傾角等信息來(lái)判斷車輛的異常行為來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　為了提高測(cè)量的精度和系統(tǒng)的校正以及系統(tǒng)安裝的簡(jiǎn)便，該系統(tǒng)采用了兩個(gè)3軸加速傳感器MMA7260。因?yàn)橄到y(tǒng)在安裝的過(guò)程中不能保證Z軸與地球的重力加速度的方向一致，采用兩個(gè)3軸加速傳感器M

137、MA7260對(duì)安裝方向進(jìn)行校正；并且兩個(gè)3軸加速傳感器MMA7260可以工作在不同的量程可以減少不必要的量程切換帶來(lái)附加處理。</p><p>　　第4章 系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　該系統(tǒng)以80c51單片機(jī)為核心，采用3軸加速傳感器（即三維加速傳感器）MMA7260完成XYZ三個(gè)方向的加速度、速度的檢測(cè)和路況信

138、息（比如傾角等）、加速度等車輛行駛狀態(tài)檢測(cè)功能，并且能夠結(jié)合車輛本身的信息在汽車停放時(shí)作為防盜系統(tǒng)進(jìn)行使用。</p><p>　　根據(jù)題目要求，系統(tǒng)主要可以劃分為控制部分和信號(hào)檢測(cè)部分。其中控制部分主要模塊有：電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，顯示模塊，控制器模塊；信號(hào)檢測(cè)部分主要包括：路程測(cè)量模塊，速度探測(cè)模塊，加速度探測(cè)模塊，傾角探測(cè)模塊，防盜報(bào)警模塊。系統(tǒng)總模塊框圖如下圖4.1所示。</p><p>&

139、lt;b>　　（Ⅵ） 系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　該系統(tǒng)硬件上以80c51為核心，采用雙CPU即兩個(gè)80c51芯片為主；傳感器主要采用兩個(gè)加速度傳感器芯片MMA7260，用來(lái)測(cè)量系統(tǒng)的傾角、加速度等狀態(tài)信息。</p><p>　　主CPU（80c51）輔以集成處理芯片MC33989(或者M(jìn)C33742)來(lái)擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，主要用來(lái)擴(kuò)展高速輸入口、CAN收發(fā)器、復(fù)位

140、電路、看門狗等功能；由于80c51不具備CAN控制器，該部分另外擴(kuò)展SPI接口的CAN控制器以實(shí)現(xiàn)CAN通信接口。該部分還擴(kuò)展了測(cè)速電路，用來(lái)測(cè)量車輛的當(dāng)前行駛速度。另外，該部分還可以通過(guò)擴(kuò)展LIN接口芯片MC33661來(lái)增加系統(tǒng)的LIN通信接口。</p><p>　　從CPU（80c51）主要采用兩個(gè)加速度傳感器芯片MMA7260，用來(lái)測(cè)量系統(tǒng)的傾角、坡度、角速度、加速度等狀態(tài)信息。輔以串行EEPROM來(lái)存儲(chǔ)系

141、統(tǒng)的配置信息，采用SPI接口來(lái)擴(kuò)展顯示電路來(lái)進(jìn)行信息顯示和狀態(tài)顯示。該部分還采用SPI接口來(lái)擴(kuò)展按鍵輸入電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的配置和顯示電路顯示內(nèi)容的切換。</p><p>　　主CPU和從CPU之間采用IIC電路進(jìn)行信息交換。</p><p>　　該系統(tǒng)主要采用模糊控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的輸入狀態(tài)與輸出狀態(tài)之間的關(guān)系變換，使系統(tǒng)具有較高的智能性。該系統(tǒng)由于涉及安全問(wèn)題，故系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中要特別注

142、意其抗干擾能力和系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性問(wèn)題。</p><p>　　該系統(tǒng)為了降低不必要功耗，主供電回路采用了DC 變換芯片。</p><p>　　圖1為智能車輛制動(dòng)和指揮系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。在將來(lái)具體實(shí)現(xiàn)中，各部分的連接還可能發(fā)生變化。</p><p>　　4.2 加速度傳感器的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)智能加速度傳感器的使用要求，在硬件電路上

143、主要考慮以下幾方面的問(wèn)題 ：盡量采用集成化程度高的芯片，以減小主機(jī)體積，滿足便攜使用要求；采用低功耗的元器件，滿足儀器長(zhǎng)時(shí)間工作要求；選用寬工作溫度范圍的元器件，滿足儀器在戶外工作條件。根據(jù)以上原則構(gòu)建了智能傳感器的硬件電路，其組成如圖1所示。智能加速度傳感器主要由敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、典型的單片機(jī)系統(tǒng)、鍵盤和電源等組成。</p><p>　　智能加速度傳感器的工作原理是 ：敏感元件將測(cè)點(diǎn)的加速度

144、信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，進(jìn)入前置放大電路，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路改善信號(hào)的信噪比，再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，最后送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示。</p><p>　　4.1.1 敏感元件</p><p>　　當(dāng)傳感元件以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊受到一個(gè)與加速度方向相反的慣性力作用，發(fā)生與加速度成正比a的形變，使懸臂梁也隨之產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。該變形被粘貼在懸臂梁上的擴(kuò)散電阻感受到。根據(jù)硅的壓

145、阻效應(yīng)，擴(kuò)散電阻的阻值發(fā)生與應(yīng)變成正比的變化，將這個(gè)電阻作為電橋的一個(gè)橋臂，通過(guò)測(cè)量電橋輸出電壓的變化可以完成對(duì)加速度的測(cè)量。</p><p>　　4.1.2 單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　作為智能傳感器的核心，單片機(jī)的選用主要是考慮到智能傳感器的測(cè)量速度、精度、分辨率和其本身的數(shù)據(jù)處理能力，并且還要考慮到其與計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊功能。文中選擇具有高集成度、低功耗、低成本等特點(diǎn)的P89

146、LPC932單片機(jī)作為其作智能傳感器的微控制器。它采用高性能的處理器結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行時(shí)間只需2～4個(gè)時(shí)鐘周期，6倍于標(biāo)準(zhǔn)80C51單片機(jī)，并且具有增強(qiáng)型UART，具有幀錯(cuò)誤檢測(cè)、自動(dòng)地址檢測(cè)和通用的中斷功能，I2C和SPI通訊端口。并且P89LPC932還集成了許多系統(tǒng)級(jí)的功能，可大大減少元件的數(shù)目并降低了系統(tǒng)的成本。同時(shí)，考慮到智能加速度傳感器在測(cè)試過(guò)程中需要記錄大量數(shù)據(jù)，單片機(jī)系統(tǒng)專門配置了全集成化并且不需設(shè)計(jì)刷新控制接口的8kB動(dòng)態(tài)