亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        牽引車(chē)后視鏡隨輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2018-08-08 07:37:08林晉召贠海濤曹愛(ài)霞謝建新
        關(guān)鍵詞:單片機(jī)

        林晉召,贠海濤,曹愛(ài)霞,謝建新

        (1.青島理工大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院,山東 青島 266520;2.青島黃海學(xué)院交通與船舶工程學(xué)院,山東 青島 266427)

        汽車(chē)駕駛過(guò)程中,視野盲區(qū)是導(dǎo)致交通事故的重要因素之一[1]。牽引車(chē)拐彎時(shí),內(nèi)輪差(車(chē)輛內(nèi)前與內(nèi)后車(chē)輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)形成的半徑之差)形成視野盲區(qū),車(chē)身越長(zhǎng),內(nèi)輪差越大,形成的視野盲區(qū)范圍也越大[2]。通常,解決視野盲區(qū)的辦法是在路邊擺放具有較大凹凸度的凸面鏡,增加視野的廣角;或靠駕駛員手動(dòng)調(diào)節(jié)后視鏡的位置,以此減少轉(zhuǎn)彎時(shí)的視野盲區(qū),但兩種方式均不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)[3]。李海濤等[4]用單片機(jī)控制后視鏡自動(dòng)翻轉(zhuǎn),提高了調(diào)整精度,解決倒車(chē)入庫(kù)或靠邊停車(chē)時(shí)的輪胎刮蹭問(wèn)題;鄭芳芳等[5]用CAN總線實(shí)現(xiàn)后視鏡的自動(dòng)調(diào)節(jié)及增加后視鏡的記憶功能。但以上研究只是實(shí)現(xiàn)后視鏡的自動(dòng)調(diào)整功能,并沒(méi)有對(duì)轉(zhuǎn)彎時(shí)后視鏡的視野是否改善進(jìn)行研究。為從根本上解決后視鏡隨輪轉(zhuǎn)向問(wèn)題,本文采用智能控制芯片、單片機(jī)和舵機(jī)對(duì)后視鏡進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)牽引車(chē)后視鏡隨輪轉(zhuǎn)向功能,提高牽引的安全性能。

        1 后視鏡轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述

        1.1 后視鏡轉(zhuǎn)向傳動(dòng)系統(tǒng)

        下列數(shù)據(jù)為轉(zhuǎn)向原始參數(shù)。

        工作狀態(tài):后視鏡轉(zhuǎn)向角度極限約為70°。

        動(dòng)力輸出:電機(jī)轉(zhuǎn)速為5 200 r/s,單片機(jī)脈沖周期為0~20 ms。循環(huán)總時(shí)間和齒輪半徑計(jì)算公式為

        t=n×T=0.06 s,

        (1)

        r=t×v。

        (2)

        式(1~2)中:t為總時(shí)間;n為循環(huán)次數(shù);T為單片機(jī)脈沖周期;v為線速度;r為齒輪半徑,單位為mm。

        由于電機(jī)速度過(guò)快,需要額外加裝減速機(jī)構(gòu)。后視鏡整體質(zhì)量較輕,需要扭矩較小。經(jīng)多方面考慮選取行星輪系為減速傳動(dòng)系統(tǒng)。

        傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù):電機(jī)轉(zhuǎn)速為5 200 r·s-1,后視鏡轉(zhuǎn)向角度為0°~70°。

        后視鏡外殼尺寸:長(zhǎng)100 mm,寬60 mm,高150 mm。

        單片機(jī)脈沖單個(gè)周期T=0.1 ms,控制時(shí)間為0.3 ms。傳動(dòng)比

        (3)

        由式(3)可以確定行星輪系的傳動(dòng)比為0.2。

        太陽(yáng)輪為主動(dòng)部件,行星齒圈為輸出部件。初步確定行星輪系尺寸:太陽(yáng)輪直徑為5 mm,行星輪直徑為20 mm,行星齒圈直徑為45 mm,行星架當(dāng)量直徑為25 mm,行星輪傳動(dòng)比為

        (4)

        1.2 后視鏡CATIA模型

        CATIA軟件能夠提供產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)分析模擬等,尤其對(duì)于汽車(chē)中的曲面設(shè)計(jì),相比于SolidWorks軟件,處理起來(lái)更加方便。經(jīng)過(guò)篩選,本文選用CATIA三維制圖軟件繪制牽引車(chē)后視鏡三維模型[6]。

        牽引車(chē)后視鏡尺寸通常為長(zhǎng)60 mm,寬40 mm,高150 mm,根據(jù)車(chē)身整體長(zhǎng)度尺寸會(huì)有所改變。本文設(shè)計(jì)的后視鏡尺寸為:長(zhǎng)100mm,寬60 mm,高150 mm。

        CATIA三維模型分為后視鏡外殼和內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。行星系統(tǒng)為傳動(dòng)系統(tǒng),行星架與后視鏡的外殼相連,太陽(yáng)輪輸入轉(zhuǎn)矩,行星架輸出轉(zhuǎn)矩。

        2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

        2.1 控制芯片

        選用BTS7960芯片作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制器芯片,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和接口數(shù)據(jù)如圖1和圖2所示。

        圖1 BTS7960芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig.1 Internal Structure of the BTS7960 Chip

        圖2 BTS7960接口數(shù)據(jù)圖Fig.2 BTS7960 chip used data

        圖3 H橋控制電路圖Fig.3 Control circuit of H-bridge

        BTS7960芯片是帶有一個(gè)N溝道的低邊 MOSFET、一個(gè)驅(qū)動(dòng)IC和一個(gè)P溝道的高邊MOSFET的集成芯片,使用大電流半橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電源開(kāi)關(guān)應(yīng)用垂直場(chǎng)效應(yīng)管技術(shù)來(lái)確保其具有最好阻態(tài)。而此時(shí)高電位按鈕屬于P型通道,會(huì)形成一些電磁干擾,因此增加電荷泵來(lái)清除電磁干擾。BTS7960芯片可兩兩結(jié)合形成全橋或者三相驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu);驅(qū)動(dòng)IC集成化程度高,具有邏輯電平應(yīng)有的一般功能和過(guò)溫、過(guò)壓、欠壓、過(guò)流及短路保護(hù)的功能;引腳IS可以檢測(cè)電流,在其正常工作模式下,經(jīng)IS引腳流出的電流與高邊MOS管的電流大小成正比例關(guān)系。

        大電流驅(qū)動(dòng)電路由兩個(gè)相同的BTS7960芯片構(gòu)成,用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)形成回轉(zhuǎn)。 H橋電路具有使能控制和方向邏輯的功能,設(shè)計(jì)的H橋控制電路如圖3所示。

        2.2 單片機(jī)

        單片機(jī)型號(hào)的選擇對(duì)于設(shè)計(jì)系統(tǒng)尤為重要,需要從技術(shù)性、實(shí)用性和可開(kāi)發(fā)性等方面考慮。選擇宏晶科技新一代8051單片機(jī)——STC12C2052AD,其具有高速、低功耗和超強(qiáng)抗干擾能力等特點(diǎn),完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī),運(yùn)行速度提高8~12倍,工作頻率為0~35 MHz,內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,其時(shí)鐘周期(或者稱機(jī)械周期)為1[7]。STC12C2052AD系列單片機(jī)所有的I/O接口均按標(biāo)準(zhǔn)配置準(zhǔn)雙向接口(標(biāo)準(zhǔn)8051輸出模式)、推挽輸出、僅為輸入(高阻)和開(kāi)漏輸出4種類(lèi)型。每個(gè)I/O接口配置2個(gè)控制寄存器,用于決定輸出引腳的輸出類(lèi)型。工作溫度范圍為-40~85 ℃,完全可以滿足牽引車(chē)在惡劣環(huán)境下工作的需求。STC12C2052AD單片機(jī)主要參數(shù)如表1所示。

        表1 STC12C2052AD單片機(jī)的主要參數(shù)Table 1 Main parameters of SCM

        2.3 傳感器

        后視鏡隨輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要一個(gè)傳感器將采集的數(shù)據(jù)作為輸入變量。傳感器的選擇要考慮其使用的環(huán)境、傳感器的靈敏度以及穩(wěn)定性和精度。方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器(SAS)具有多圈絕對(duì)角度測(cè)量、非接觸式測(cè)量、工作壽命多達(dá)800萬(wàn)次以上、CAN總線通訊接口、支持客戶自定義協(xié)議、通過(guò)CAN協(xié)議進(jìn)行下線零位標(biāo)定、Bootloader軟件在線升級(jí)、電源管理和過(guò)壓、低壓、反接保護(hù)等特點(diǎn)??紤]牽引車(chē)行駛的路況比較惡劣以及天氣影響,選擇牽引車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器,將其采集的數(shù)據(jù)作為輸入量。傳感器用于測(cè)量牽引車(chē)過(guò)彎道時(shí)方向盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)的角度,本文選定的轉(zhuǎn)角傳感器以多圈絕對(duì)角度的方式為輸出,能夠測(cè)量方向盤(pán)絕對(duì)角度范圍較廣[8-9]。SAS的電氣特性如表2所示。

        表2 SAS的電氣特性Table 2 Electrical characteristics of SAS

        圖4 SAS的輸出特性曲線Fig.4 Output characteristic curve of SAS

        傳感器輸出特性呈線性變化,具有可變的最小值和最大值,并在最小值和最大值之間線性變化,易于目標(biāo)后視鏡轉(zhuǎn)角變量的標(biāo)定[10]。SAS的輸出特性曲線如圖4所示。

        2.4 后視鏡驅(qū)動(dòng)舵機(jī)

        本文選用的舵機(jī)由直流電動(dòng)機(jī)、減速齒輪組、傳感器和控制電路組成,是一套完整的自動(dòng)控制系統(tǒng)。舵機(jī)工作過(guò)程為:先由主機(jī)發(fā)出控制信號(hào),再由接收機(jī)的通道至信號(hào)調(diào)制芯片,最后計(jì)算得到直流偏置電壓。參考信號(hào)由基準(zhǔn)電路產(chǎn)生,并將直流偏置電壓與電位器兩端的電壓進(jìn)行比較,自動(dòng)運(yùn)算得到電壓差,而電壓差的正負(fù)可以控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)]有改變時(shí),減速齒輪組帶動(dòng)電位器扭轉(zhuǎn),調(diào)整電機(jī)兩端的電勢(shì)差,電勢(shì)差為0時(shí)電機(jī)將停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

        角度控制脈沖中,舵機(jī)工作要求一個(gè)20 ms的時(shí)基脈沖,且高電平在0.5~2.5 ms區(qū)域內(nèi)。本文采用脈沖調(diào)制的控制方法,即舵機(jī)的伺服系統(tǒng)由寬度變化范圍廣的脈沖進(jìn)行控制,角度由控制線的持續(xù)的脈沖所產(chǎn)生,控制線的作用是傳送脈沖。脈沖的尺寸控制了舵機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)的角度,即后視鏡的旋轉(zhuǎn)角度。

        電機(jī)工作電壓為12 V,為滿足電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的需求,采用H橋驅(qū)動(dòng)電路支配電動(dòng)機(jī),保證電機(jī)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn))。完整的H橋式驅(qū)動(dòng)電路包含4個(gè)三極管和1個(gè)電機(jī),等效電路圖如圖5所示。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的條件為對(duì)角線上的一對(duì)三極管通路,根據(jù)三極管的通路控制情況,從而可設(shè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)向。當(dāng)三極管Q1和Q4形成通路時(shí),電流從電源陽(yáng)極經(jīng)Q1從左至右流經(jīng)電機(jī),然后再經(jīng)Q4回到電源陰極,如圖6中箭頭所示,此種流向的電流將帶動(dòng)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電流從左至右流過(guò)電機(jī)時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)就按照指定方向旋轉(zhuǎn)一定的角度(順時(shí)針?lè)较?。同理,如圖7所示,當(dāng)另外一對(duì)三極管Q2和Q3形成通路時(shí),電流將從右至左流經(jīng)電機(jī)。當(dāng)三極管Q2和Q3導(dǎo)通時(shí),電流從右至左流過(guò)電機(jī),驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿相反方向旋轉(zhuǎn)一定的角度(逆時(shí)針?lè)较?。

        圖5 電機(jī)控制電路Fig.5 Motor control circuit

        圖6 電機(jī)正轉(zhuǎn)電流輸出Fig.6 Current output of motor turns

        圖7 電機(jī)反轉(zhuǎn)電流輸出Fig.7 Current output of motor reversal

        3 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

        匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言一樣是一種符號(hào)語(yǔ)言,具有門(mén)檻低、易理解、易操作的編程特點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)程序、嵌入式操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)運(yùn)行程序均采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě),精確地定義在不同情況下所應(yīng)當(dāng)采用的數(shù)據(jù),從而向計(jì)算機(jī)發(fā)出指令。 表3為單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電路邏輯表,通過(guò)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)的輸入信號(hào)控制輸出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的邏輯流程圖如圖8所示。

        表3 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電路邏輯表Table 3 SCM-driving circuit logic

        圖8 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)邏輯流程圖Fig.8 Program logic flow of steering system

        大部分的微控制器都包含有PWM控制器。PIC16C67包含2個(gè)PWM控制器,每一個(gè)PWM控制器都可以選擇接通時(shí)刻和周期。接通花費(fèi)的總時(shí)間與周期的比值為占空比,周期的倒數(shù)為調(diào)制頻率。預(yù)先執(zhí)行PWM操作時(shí),微處理器可以在軟件中完成以下設(shè)置:(1)設(shè)置方波器上定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的周期;(2)在PWM控制寄存器中設(shè)置接通時(shí)刻;(3)配置PWM輸出的方向,輸出為一個(gè)通用I/O管腳;(4)啟動(dòng)定時(shí)器;(5)使用PWM控制器[11]。根據(jù)牽引車(chē)后視鏡設(shè)定的功能,可以確定延時(shí)程序片段,再利用延時(shí)加條件循環(huán),實(shí)現(xiàn)具體脈寬調(diào)制程序。

        根據(jù)牽引車(chē)行駛時(shí)轉(zhuǎn)彎操作的經(jīng)驗(yàn),轉(zhuǎn)彎時(shí)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角小于360°時(shí),后視鏡的視野能夠保證行車(chē)安全,不需要進(jìn)行調(diào)整,此時(shí)設(shè)定后視鏡隨輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關(guān)閉;當(dāng)檢測(cè)到方向盤(pán)轉(zhuǎn)角絕對(duì)值在360°~780°區(qū)間時(shí)(約定方向盤(pán)向右轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角為正值,向左轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角為負(fù)值),后視鏡隨輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開(kāi)啟,根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)向盤(pán)角度,后視鏡自動(dòng)跟隨向著相反方向轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)角度由單片機(jī)控制時(shí)間確定。

        4 仿真分析

        準(zhǔn)備工作完成后,開(kāi)始模擬測(cè)試。

        1)當(dāng)駕駛員左轉(zhuǎn)彎時(shí),左后視鏡自主向外(左)旋轉(zhuǎn)一定的角度,從而使駕駛員能夠看到內(nèi)輪差之間的視野;

        2)當(dāng)駕駛員右轉(zhuǎn)彎時(shí),右后視鏡根據(jù)駕駛員方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度向右旋轉(zhuǎn)一定的角度;

        3)旋轉(zhuǎn)后的左(右)后視鏡會(huì)在駕駛員修正方向盤(pán)的時(shí)候,恢復(fù)原位置。

        將系統(tǒng)中采集到的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)實(shí)時(shí)通過(guò)串口連接的電腦顯示,方向盤(pán)轉(zhuǎn)角與后視鏡轉(zhuǎn)角的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。表4中,方向盤(pán)轉(zhuǎn)角表示駕駛員轉(zhuǎn)彎時(shí)方向盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)的角度,“+”表示右轉(zhuǎn)彎,“-”表示左轉(zhuǎn)彎;后視鏡轉(zhuǎn)角表示與方向盤(pán)轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的后視鏡旋轉(zhuǎn)的角度,“+”表示右后視鏡向右旋轉(zhuǎn),“-”表示左后視鏡向左旋轉(zhuǎn)。通過(guò)表4可知,設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠有效增大牽引車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的后視鏡的視野,與固定后視鏡相比,駕駛員的視野面積可擴(kuò)寬4.8%~26.7%。

        表4 方向盤(pán)轉(zhuǎn)角與后視鏡轉(zhuǎn)角關(guān)系數(shù)據(jù)表Table 4 Angles of steering wheel and rear-view mirror compared

        5 結(jié)語(yǔ)

        為解決牽引車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)形成的視野盲區(qū)問(wèn)題,設(shè)計(jì)了牽引車(chē)后視鏡的隨輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。隨輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中運(yùn)用了智能芯片、單片機(jī)和舵機(jī)等硬件設(shè)備和匯編程序控制后視鏡,使后視鏡能夠跟隨方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)位置,消除牽引車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)形成的視野盲區(qū)。通過(guò)仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,后視鏡隨輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠滿足駕駛員在駕駛過(guò)程中的視野需求,極大提高了牽引車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的安全系數(shù),具有廣泛的應(yīng)用前景。

        猜你喜歡
        單片機(jī)
        基于單片機(jī)的SPWM控制逆變器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        電子制作(2019年13期)2020-01-14 03:15:28
        基于單片機(jī)的層次漸變暖燈的研究
        電子制作(2019年15期)2019-08-27 01:12:10
        基于單片機(jī)的多功能智能插排
        電子制作(2019年11期)2019-07-04 00:34:48
        基于單片機(jī)的便捷式LCF測(cè)量?jī)x
        電子制作(2019年9期)2019-05-30 09:42:02
        小議PLC與單片機(jī)之間的串行通信及應(yīng)用
        電子制作(2018年12期)2018-08-01 00:48:04
        MSP430單片機(jī)在仿真中要注意的幾點(diǎn)問(wèn)題
        電子制作(2017年9期)2017-04-17 03:00:53
        基于單片機(jī)的平衡控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        電子制作(2017年19期)2017-02-02 07:08:27
        基于單片機(jī)的三維LED點(diǎn)陣設(shè)計(jì)
        電子制作(2016年21期)2016-05-17 03:52:51
        Microchip推出兩個(gè)全新PIC單片機(jī)系列
        基于Proteus的單片機(jī)控制系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)
        在线亚洲高清揄拍自拍一品区| 国产精品综合色区av| 国产精品中文字幕日韩精品| 日本亚洲国产精品久久| 无码一区二区三区亚洲人妻| 国产天堂网站麻豆| 久九九久视频精品网站| 国产综合开心激情五月| 猫咪av成人永久网站在线观看| 色综合无码av网站| 色窝综合网| av成人一区二区三区| 真实国产老熟女无套中出| 国产极品美女高潮无套在线观看| 亚洲色图在线视频免费观看| 国产情侣亚洲自拍第一页| av综合网男人的天堂| 久久精品无码鲁网中文电影| 中文字幕乱码中文乱码毛片 | 亚洲人妻av综合久久| 激情综合五月| 国产激情内射在线影院| 欧美日韩中文字幕久久伊人| 亚洲蜜臀av一区二区三区漫画| 无码国内精品人妻少妇蜜桃视频| 国产av电影区二区三区曰曰骚网| 美女高潮流白浆视频在线观看| 精品不卡视频在线网址| 国产电影无码午夜在线播放| 欧美婷婷六月丁香综合色| 国产精品亚洲美女av网站| 亚洲一区二区三区精品| 亚洲h在线播放在线观看h| 国产农村三片免费网站| 亚洲一区二区日韩精品| 国产精品爽爽ⅴa在线观看| 最近中文av字幕在线中文| 精品国产一区二区三区久久狼| 国产亚洲精品97在线视频一| 性色av无码久久一区二区三区| 国产av一区二区三区区别|