广西大学毕业设计论文 第一章 绪论
1.2 国内外汽车电子的发展动态
随着中国加入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。
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广西大学毕业设计论文 第一章 绪论
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。
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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
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广西大学毕业设计论文 第二章 方向盘角度检测系统概述
2.2 方向盘角度检测系统的设计方案
方向盘角度检测系统有三大模块，系统设计方案可根据三大模块分别进
行设计。
2.2.1 检测模块设计方案
检测环节是系统的第一个环节，用来感受被测信号，并将被测信号转换为合适于系统后续处理的电信号。提获取信息的正确与否，决定了测试系统的精度。因此，选择合适的检测元件，对于系统的设计有非常重要的作用。
1. 方向盘角度检测环节设计方案
方向盘角度检测系统要测量的量为角位移。随着电子技术的飞速发展，电量测量技术已经非常成熟，因此，可以通过电量的测量间接测量方向盘的角位移信号。
目前用于角度检测的传感器主要有旋转电位器、霍尔传感器、光电编码器及激光探测器等。
各角位移传感器的特性如表2-1所示。
表2-1 各转角传感器的特性比较
转角传感器 成本 环境要求 安装 体积 接触式 旋转电位器 低 低 简单 小 霍尔传感器 高 高 较复杂 小 非接触式 光电编码器 高 高 复杂 较大 激光探测器 高 高 复杂 大 考虑到成本及环境影响问题，方向盘位置控制系统采用旋转电位器。本设计采用M22S10型精密多圈电位器,其特点如下：
属线绕多圈电位器；长寿命， 旋转寿命：500万转以上；高可靠性；线性度好，线性精度：±0.2%，阻值公差±5%，功率2W；外径22mm。
M22S10最大电气转角为3600°（10圈），而一般汽车的方向盘最大转角为1440°（4圈），本设计采用专门定制的4圈精密电位器，材质与M22S10
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广西大学毕业设计论文 第二章 方向盘角度检测系统概述
相同，阻值为5KΩ。
其实，电位器其实就是一个可变电阻，通过中间触头的位置变化，改变电位器的电阻大小，从而改变输出电压的大小。根据分压原理，电位器
输出电压Vout与接入电路中的电阻Rx有以下关系：
VoutRx? (2-1) VinRz其中，Vout为电位器输出电压，Vin为输入电位器的电压，Rx为电位器接入电路中的电阻，Rz为电位器总电阻。一般情况下，Vin、Rz为固定值，由此可知，电位器两端的输出电压Vout与接入电路的电阻Rx大小成正比关系。
一般电阻都存在以下基本关系：
ρ Rx?L (2-2)
S其中，Rx为电阻值，L为电阻丝长度，ρ为电阻率，S为电阻丝横截面积。电阻做好后，ρ、S就固定不变。可变电阻通过改变触头的位置，从而改变接入电路中的电阻丝的长度L，从而改变电阻Rx的大小。由此可知，电位器接入电路中的电阻Rx的大小与接入电路中的电阻丝的长度L成正比关系。
在多圈电位器中，电阻丝长度 L与电位器旋转角度也成正比关系。 综上所述，电位器输出的电压Vout的大小与电位器转角大小成正比关系。因此，可以通过电位器的输出电压大小来确定旋转角度。
4圈精密电位器的输出电压与电位器转角的关系如图2-2所示。
图2-2 电位器输出电压与旋转角度的关系
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