方向盤轉向角傳感器的數據采集系統設計

摘要：通過對方向盤轉向角傳感器的分析，設計了轉向角傳感器的數據采集系統，并且設計了相應的外圍輔助電路，通過ARM讀取傳感器中的數據，對方向盤轉向角，方向盤轉向角速度以及轉動方向這三個參數進行數據采集。這些參數為汽車自適應前照燈控制，以及助力轉向系統提供了方向盤轉向角相關信息，為了便于對采集到的數據進行分析，方向盤轉向角傳感器采集到的數據通過串口送到上位機上，并且利用Matlab對采集的數據進行分析處理。
關鍵詞：方向盤轉向角傳感器；數據采集；ARM；Matlab

自適應前照明系統(AFS)，是一種能適應各種不同環境條件的智能前照燈系統，獲得汽車在轉彎處的參數，如：轉向角，角速度以及轉向，是汽車前向燈自適應控制的前提條件。為了獲得這些參數，采用了方向盤轉向角傳感器，它能測試出方向盤的轉向角，轉向角速度以及轉向三個參數，這幾個參數在一定程度上能反映汽車在轉彎處的行駛狀態，準確地獲取這些參數具有重要意義。因而設計了基于ARM的數據采集系統。在這個采集系統中方向盤轉向角傳感器采集到的數據通過CAN總線傳送到ARM中，并對其進行相應數據處理。

1 方向盤轉向角傳感器數據采集系統的結構框圖
方向盤轉向角傳感器數據采集系統包括轉向角傳感器，CAN總線和ARM微控制器三個部分。方向盤轉向角傳感器是通過CAN總線的方式傳送采集到的信號，控制器采用的是ARM微處理器，系統具體的結構框圖如圖1所示。

2 系統的硬件設計
2．1 ARM簡介
ARM是指精簡指令集的微處理器，具有高性能、廉價、耗能低的特點，在各個領域得到了廣泛的應用。該系統采用的是ARM7系列的LPC21 19微控制器，LPC2119是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16／32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器，并帶有128 KB嵌入的高速FLASH存儲器。指令支持32位的ARM模式與16位的Thumb模式。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使32位代碼的ARM方式能夠在最大時鐘速率下運行。對代碼規模有嚴格控制的應用可使用16位Thumb模式將代碼規模降低超過30％，而性能的損失卻很小，LPC2119非常小的64腳封裝、極低的功耗、多個32位定時器、4路10位ADC、2路CAN、PWM通道、46個GPIO以及多達9個外部中斷使它們特別適用于汽車、工業控制應用以及醫療系統和容錯維護總線。由于內置了寬范圍的串行通信接口，它們也非常適合于通信網關、協議轉換器以及其他各種類型的應用。
2．2 方向盤轉向角傳感器介紹
方向盤轉向角傳感器前期安裝在轉向盤軸上，轉向軸帶動編碼盤的轉動，在發光二極管照射下，形成或明或暗的圖案，通過感光元件轉換成相應的電信號，經過整形濾波后得到一系列的脈沖信號，通過單片機轉換為相對應的數字信號，并通過CAN控制器發送出去，能提供方向盤轉向角的絕對位置。工作電壓是12 V，數據是通過CAN發送出去的，輸出信號為方向盤轉角，方向盤的轉動方向以及方向盤轉的轉動角速度。