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 Abstract
A Novel Steering Wheel Angle Detection System
Abstract
As people living standard rise ceaselessly, 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 accidents 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 deviation 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 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 AVR 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
photoelectric encoder LED
II
广西大学毕业设计论文 目 录
目 录
摘 要 ............................................................................................................................ I Abstract ....................................................................................................................... II 第一章 绪论 ............................................................................................................... 1
1.1 1.2 1.3 第二章 2.1 2.2 2.3 2.4 第三章 3.1 3.2 3.3 第四章 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 第五章 5.1 课题研究背景及意义 ................................................................................... 1 国内外汽车电子的发展动态 ....................................................................... 2 论文的主要工作 ........................................................................................... 2 方向盘角度检测系统概述 ........................................................................... 4
方向盘角度检测系统的设计要求 ............................................................... 4 方向盘角度检测系统的设计方案 ............................................................... 5 本设计的特点 ............................................................................................... 9 本章小结 ....................................................................................................... 9 方向盘角度检测系统的原理介绍 .............................................................. 11
检测原理介绍 .............................................................................................. 11 汽车转弯性能研究 ..................................................................................... 14 本章小结 ..................................................................................................... 17 方向盘角度检测系统硬件设计 ................................................................. 19
系统总体硬件框图 ..................................................................................... 19 ATmega16单片机介绍 .............................................................................. 19 单片机ADC转换原理 .............................................................................. 20 检测环节硬件设计 ..................................................................................... 21 系统的硬件抗干扰技术 ............................................................................. 26 本章小结 ..................................................................................................... 28 方向盘角度检测系统软件设计 ................................................................. 29
AVR单片机软件开发环境介绍 ................................................................ 29
III
广西大学毕业设计论文 目 录
5.2 方向盘角度检测系统软件设计 ................................................................. 29 5.3 软件抗干扰技术 ......................................................................................... 36 5.4 本章小结 ..................................................................................................... 38 第六章 总结与展望 ................................................................................................. 39
6.1 总结 ............................................................................................................. 39 6.2 研究展望 ..................................................................................................... 39 参考文献 ..................................................................................................................... 41 致 谢 ......................................................................................................................... 42
IV
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。
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