基于can總線的傾斜角傳感器的設(shè)計(jì)_加速度傳感器-論文網(wǎng)

1、基于基于CAN總線的傾斜角傳感器的設(shè)計(jì)總線的傾斜角傳感器的設(shè)計(jì)_加速度傳感加速度傳感器論文網(wǎng)論文網(wǎng)許多應(yīng)用領(lǐng)域中經(jīng)常需要測量某個(gè)平面是否處于水平位置，或測量該平面相對(duì)于水平面的夾角。目前的大多數(shù)傾斜角傳感器都是利用重力加速度來工作的，即所謂的擺的工作原理，根據(jù)擺在重力場內(nèi)力圖保持其鉛垂方向的特性來設(shè)計(jì)的。由于加速度計(jì)的輸出經(jīng)處理可得到一個(gè)與傾斜角成正比的直流電壓，因此可以利用加速度計(jì)測量物體相對(duì)于水平面的傾斜角。MEMS加速度計(jì)傳感器體

2、積小重量輕功耗小啟動(dòng)快成本低可靠性高易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化，SOC型單片機(jī)也因其高度集成化的優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。而傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，一般都采用一對(duì)一連線，使用電壓、電流的模擬信號(hào)進(jìn)行測量控制，或采用集散系統(tǒng)DCS，通過總線如RS485同上位機(jī)相連。這些系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和拓展性不好，而且布線復(fù)雜、成本較高。從以上背景出發(fā)，本設(shè)計(jì)涉及的主要內(nèi)容是研究電容式MEMS加速度傳感器的性能及其傾斜角測量的應(yīng)用，設(shè)計(jì)并結(jié)合CAN總線接口，構(gòu)成傾斜角傳

3、感器。適應(yīng)工業(yè)控制領(lǐng)域傳感器的發(fā)展方向，研究傾斜角測量技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的相互結(jié)合與實(shí)際應(yīng)用。1CAN總線及CAN網(wǎng)絡(luò)介紹CAN(ControllerAreawk)即控制器局域網(wǎng)是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，位速率可高達(dá)1Mbps，具有現(xiàn)場總線開放式、數(shù)字外圍電路等。傳感器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。該硬件系統(tǒng)中，傳感器輸出的信號(hào)將首先通過信號(hào)保持電路，以提高傳感器信號(hào)的帶負(fù)載能力，避免了

4、加速度信號(hào)的衰減，然后將信號(hào)通過一個(gè)低通濾波器，以除去信號(hào)中夾雜的隨機(jī)干擾信號(hào)，再將信號(hào)通過AD轉(zhuǎn)換，由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送到單片機(jī)進(jìn)行處理。圖2傳感器硬件系統(tǒng)方框圖SiliconLabaties公司出品的C8051F040單片機(jī)是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片(SOC)，具有與MCS51完全兼容的指令內(nèi)核。該單片機(jī)采用流水線處理技術(shù)，不再區(qū)分時(shí)鐘周期和機(jī)器周期，能在執(zhí)行指令期間預(yù)處理下一條指令，提高指令執(zhí)行效率。同時(shí)具備測控系統(tǒng)所需

5、的模擬和數(shù)字外設(shè)，包括看門狗、ADC、DAC、電壓比較器、電壓基準(zhǔn)輸出、定時(shí)器等，并具備多種總線接口，包括UART、SPI、SMBUS總線以及CAN總線。C8051F040單片機(jī)采用FlashROM技術(shù)，集成JTAG，支持在線編程。C8051F040具有諸多特點(diǎn)和優(yōu)越性，而且集成了CAN控制器，可以大大簡化設(shè)計(jì)中CAN總線接口設(shè)計(jì)的電路，因此本課題選用該型號(hào)單片機(jī)為主控制芯片。3傾角傳感器通訊報(bào)文定義CAN網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)間傳輸?shù)男畔⒎Q之為