基于CAN總線的汽車后視鏡控制系統(tǒng)電路圖+單片機(jī)源程序

ID:523056 · 發(fā)表于 2019-4-27 17:43

電路原理圖如下：

目前各種汽車上安裝的后視鏡都存在不同程度的盲區(qū)，
駕駛視野寬度的不足使車輛在行駛中始終存在安全隱患[1]。車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)駕駛員只能觀察到同水平線上車輛的后方視野，而看不到側(cè)方同向來車，尤其載貨汽車自身高度和長度的限制，使得駕駛員對后視鏡的依賴更加明顯，且載貨汽車貨箱長度大、載貨多、慣性大，轉(zhuǎn)彎時(shí)存在較大的內(nèi)輪差，一旦發(fā)生事故，死傷慘重。根據(jù)公安部道路交通安全研究中心的數(shù)據(jù)顯示，2014 年貨車總量占全國汽車保有量的8%，但貨車事故致死人數(shù)卻達(dá)到28%[2-5]。因此提出針對改善載貨汽車轉(zhuǎn)向行駛過程中后視鏡視野的后視鏡隨動(dòng)系統(tǒng)，對提高載貨汽車的行駛安全性具有重要意義。
載貨汽車后視鏡的控制系統(tǒng)主要是通過手動(dòng)按鈕的方式
完成對后視鏡的調(diào)節(jié)，并且載貨汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)的后視鏡不會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)，導(dǎo)致駕駛員的視野范圍很局限。后視鏡智能調(diào)整
技術(shù)在轎車上有一些研究成果，有研究人員根據(jù)轉(zhuǎn)向燈的開啟及關(guān)閉為輸入信號，控制后視鏡電機(jī)的啟停及轉(zhuǎn)動(dòng)方向[6]，但是這種后視鏡調(diào)節(jié)方法，不能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)性的為駕駛員提供最佳后視鏡駕駛視野；黃科[7]等人采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了對后視鏡的自動(dòng)翻轉(zhuǎn)控制，提高了后視鏡的調(diào)節(jié)精度，鄭芳芳[8]等人基于CAN 總線實(shí)現(xiàn)了后視鏡的自動(dòng)折疊展開及位置記憶功能，但都沒有結(jié)合后視鏡視野盲區(qū)對后視鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)做出調(diào)整。
鑒于目前后視鏡系統(tǒng)的局限性，本文對載貨汽車交匯路口轉(zhuǎn)彎時(shí)的后視鏡視野情況做了分析，采用單片機(jī)作為主控單元，以方向盤的轉(zhuǎn)角作為輸入信號，設(shè)計(jì)了后視鏡隨動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)方向盤轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)的傳輸，并通過L298N后視鏡電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊完成了對后視鏡鏡面的自適應(yīng)控制，使車輛在交叉路口轉(zhuǎn)彎時(shí)駕駛員的后視鏡視野得到很大程度的改善，提高了載貨汽車在轉(zhuǎn)彎情況下的行車安全性。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本文所涉及的后視鏡隨動(dòng)系統(tǒng)，主要由輸入端、主控單元、執(zhí)行端三大部分組成。其中輸入端主要由方向盤轉(zhuǎn)角傳感器和CAN 模塊組成；主控單元采用STM32 系列單片機(jī)作為微處理器模塊的核心器件，執(zhí)行算法及控制工作；執(zhí)行端包括后視鏡鏡面控制器及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊L298N。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器采集到的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，通過CAN 模塊傳送給主控單元STM32 系列單片機(jī)，STM32 系列單片機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后對電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊輸入端進(jìn)行高低電平的控制，可以實(shí)現(xiàn)對后視鏡鏡面控制器中調(diào)整電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，后視鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)角度則通過時(shí)間控制來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框
圖如圖1 所示。
圖1 隨動(dòng)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖
Fig.1 The overall structure diagram of the follow-up system
1.1 輸入端的設(shè)計(jì)
該后視鏡隨動(dòng)系統(tǒng)采用的是型號為C68049XF25849366
ANA76100BA的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，該型號的傳感器抗干擾性能較強(qiáng)且工作信號穩(wěn)定可靠。轉(zhuǎn)角傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括1 個(gè)角度測量芯片MLX90316、5 個(gè)槽型光電傳感器SG278 編碼陣列、電源穩(wěn)壓電路等。轉(zhuǎn)角傳感器安裝在方向盤下方的轉(zhuǎn)向管柱上，能夠檢測方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
轉(zhuǎn)角傳感器的基本工作原理：方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過轉(zhuǎn)向柱帶動(dòng)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)引起從動(dòng)齒輪上方小磁鐵周圍磁場方向的改變，這種變化由MLX90316 芯片檢測并輸出與小磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)角度呈線性關(guān)系的模擬電壓[9-10]，此電壓經(jīng)DSP 芯片計(jì)算得到的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過CAN 模塊轉(zhuǎn)換傳送給主控單元52 單片機(jī)

單片機(jī)源程序如下:

/*********************************************************************************/
/*注意：本例程是基于STC89系列傳統(tǒng)型12T 51單片機(jī)編寫，由于不同系列51單片機(jī)一些外設(shè)*/
/*功能配置存在差異，請親們在使用時(shí)對應(yīng)進(jìn)行修改。*/
/*********************************************************************************/
#include <reg52.h>
#include "MCP2515.H"
unsigned char CAN_Flag=0; //CAN接收到數(shù)據(jù)標(biāo)志
unsigned char CAN_R_Buffer[8]; //CAN接收數(shù)據(jù)保存緩沖區(qū)
extern unsigned char ge,shi,bai,qian,wan; //顯示變量
extern void Init_ADXL345(void); //初始化ADXL345
extern unsigned char Single_Read_ADXL345(unsigned char REG_Address); //單個(gè)讀取內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)
extern void Multiple_Read_ADXL345(); //連續(xù)的讀取內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名 : Exint1_Init
* 描述 : 外部中斷1初始化函數(shù)
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
* 返回值 : 無
* 說明 : 無
*******************************************************************************/
void Exint1_Init(void)
{
PX1=1; //設(shè)置外部中斷1的中斷優(yōu)先級為高優(yōu)先級
IT1 = 1; //設(shè)置INT1的中斷類型 (1:僅下降沿 0:上升沿和下降沿)
EX1 = 1; //使能INT1中斷
EA = 1; //使能總中斷
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名 : Exint1_ISR
* 描述 : 外部中斷1中斷服務(wù)函數(shù)
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
* 返回值 : 無
* 說明 : 用于檢測MCP2515中斷引腳的中斷信號
*******************************************************************************/
void Exint1_ISR(void) interrupt 2 using 1
{
CAN_Flag=1;//CAN接收到數(shù)據(jù)標(biāo)志
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名 : main
* 描述 : 主函數(shù)，用戶程序從main函數(shù)開始運(yùn)行
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
* 返回值 : 無
* 說明 : 無
*******************************************************************************/
char Can_Tx_Buf[4];
extern void delay(unsigned int k);
void main(void)
{
unsigned char devid;
Init_ADXL345(); //初始化ADXL345
devid=Single_Read_ADXL345(0X00);//讀出的數(shù)據(jù)為0XE5,表示正確
Exint1_Init(); //外部中斷1初始化函數(shù)
MCP2515_Init(); //MCP2515初始化配置
while(1)
{
Multiple_Read_ADXL345(); //連續(xù)讀出數(shù)據(jù)，存儲在BUF中
display_x();
Can_Tx_Buf[0] = qian;
Can_Tx_Buf[1] = bai;
Can_Tx_Buf[2] = shi;
Can_Tx_Buf[3] = ge;
delay(1000) ;
CAN_Send_Buffer(Can_Tx_Buf,4);//CAN發(fā)送指定長度的數(shù)據(jù)
}
}