本帖最后由 1五湖四海1 于 2015-4-18 10:49 編輯
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我這小項目是為了解決運動的活塞是否被卡住而設計的。在實際中汽車剎車系統出現故障容易造成重大事故發生。我們的礦車有兩個加力器，如果一個加力器出現問題能及時發現是可以避免事故的發生。所以制作這個運動部件卡住報警器對安全是很有必要的。 實現原理上用一個能夠檢測距離的模擬量傳感器。控制器先判斷運動部件是否受人為控制開始運動，如果部件開始運動，控制器的模數轉換器每隔一段時間采集一次距離，控制器計算前后兩次采集距離值是否一樣，就可以判斷運動部件是否被卡住不動了。下面介紹下用到的器件和具體設計細節。 距離傳感器用的是光電模擬量輸出傳感器，檢測范圍在10mm——100mm。如下圖中兩個圓柱形的便是距離傳感器。 控制器用的是ARM cortek M3 STM32f103，有人會問為什么要用這個高性能的處理器呢？我認為現在已經不是51單片機是世界了，51單片機沒有AD轉換器，需要外接AD轉換器，代碼需要從零開始寫。而ARM cortek M3 里面有10bit AD轉換器，有大量的寫好的庫函數可以調用，可以縮短開發時間。他們的價格差不多為什么不選STM32f10。這次用的是現成的STM32f103最小系統板。如上圖 代碼設計上用到了兩個定時器中斷，一個定時器每隔200ms采集一次距離值，另一個發生故障時每隔500ms報警一次，用到的算法有AD軟件濾波，采集500次距離值后，用冒泡排序法去掉最大值和最小值后，再求平均數算出距離值，這時采集的距離值很準。剩下的就是用if else編寫的邏輯判斷了。調試時用到了printf（）庫函數，結合電腦串口調試助手調試代碼。調試代碼如下圖，部分程序代碼在最下面 完成的控制器如上圖，正常工作時指示燈和蜂鳴器不亮也不響，如果活塞被卡住時聲光報警。 上圖是加力器，它是用氣頂動油完成輸出二倍力的器件。如果活塞卡死這個報警就會報警提示故障。 下面是代碼是主函數代碼 最下面有全部代碼如果有問題可以和我交流，QQ：835358518 微信：hm15041303104
3 g4 L& n9 u% {! y1 V, E#include <stm32f10x_lib.h> #include "sys.h" #include "usart.h" #include "delay.h" #include "led.h" #include "key.h" #include "exti.h" #include "wdg.h" #include "timer.h" #include "adc.h" #include "alarm.h"
* U* W6 f" w) {( b4 y2 L#define LIM 5 //卡住判斷參數 #define TREAD 2 //踩剎車 #define LOOSEN 1 //松剎車 #define CLEAR 3 //清除 #define DIFFERENCE 50 //回差
& n9 j( E( {! c% E5 D" m. F. _! {: M( s, x/ O
u16 lim_value = 1800; //極限報警值 u16 max_value_l = 1000, max_value_r = 1000; //踩剎車標志值 u16 min_value_l = 3000, min_value_r = 3000; //松剎車標志值
7 e3 J. C2 ?. p* J3 q0 C) L7 Ou8 count = 0; //設置剎車標志防干擾計數 u8 lock_count; //卡住時計數防干擾處理
; W5 P1 I. p& N' y/ u+ Bu16 distance_l[2] = {0,0}; //卡住比較數組 u16 distance_r[2] = {0,0}; u8 i = 0; //采集數據計數變量
! m, K8 n' U4 v8 `% h+ Ebool brake_state_l, brake_state_r; //剎車狀態標志位 bool lock_alarm_l, lock_alarm_r, lock_alarm; //卡住報警標志位
/ P' M" \9 h$ n( ^& J/ O. K& {u16 value_buf[N]; //濾波求平均緩存 u32 sum; //濾波求平均總和緩存 u16 temp; //濾波求排序緩存
0 }0 R$ u3 e$ x1 b7 E //判斷是否活塞卡住 bool is_stuck(u16 distance_zero, u16 distance_one, bool brake_state, u16 *max_value, u16 *min_value); void data_collection(void); //數據采集 /** 主函數 */ int main(void) { bool lim_alarm_l, lim_alarm_r; //超限警報標志位
+ F+ C1 F: j6 s+ t/ W$ V Stm32_Clock_Init(9); //系統時鐘設置 delay_init(72); //延時初始化 uart_init(72,9600); //串口1初始化 LED_Init(); Adc_Init(); Timer2_Init(5000,7199); //定時報警 Timer3_Init(2000,7199); //定時采集ADC // Timer4_Init(5000,7199); //定時打印
3 L' K, D+ v9 m( F! }1 [ while(1) { lim_alarm_l = isOverrun(distance_l[0]); //返回超限標志 lim_alarm_r = isOverrun(distance_r[0]); //返回剎車中標志 brake_state_l = isBrake_state(distance_l[0], max_value_l, min_value_l); brake_state_r = isBrake_state(distance_r[0], max_value_r, min_value_r); //報警處理函數 Alarm_dispose(lim_alarm_l, lim_alarm_r, lock_alarm); } } /** 定時器2中斷服務程序 功能：發生定時中斷控制蜂鳴器報警 */ void TIM2_IRQHandler(void) { 2 n* N5 t. R" h8 ~& B$ f: x* {
if(TIM2->SR&0X0001) //溢出中斷 { BUZZER = 0; delay_ms(100); BUZZER = 1; } TIM2->SR&=~(1<<0); //清除中斷標志位 } /** 定時器3中斷服務程序 功能：發生定時中斷時采集ADC數據，并根據判斷活塞是否卡住 */ void TIM3_IRQHandler(void) { if(TIM3->SR&0X0001)//溢出中斷 { if( ( lock_alarm_l && brake_state_l) || ( lock_alarm_r && brake_state_r) ) lock_alarm = 1; else lock_alarm = 0; " V3 s. `- g1 [& l6 x/ L* A
data_collection(); //數據采集后判斷是否活塞卡住 8 x; C$ v9 @. v+ v( b6 u+ P
} TIM3->SR&=~(1<<0); //清除中斷標志位 } /** 功能：1.判斷左活塞是否卡住 2.設置剎車標志 */ bool is_stuck(u16 distance_zero, u16 distance_one, bool brake_state, u16 *max_value, u16 *min_value) { u8 motion;
8 x% a% ^; d0 S1 {$ R if( (distance_one-distance_zero) > 5) //松剎車標志 motion = LOOSEN;
O8 v2 e9 f" X- X! |1 }# Y8 A if( (distance_one-distance_zero) < -5) //踩剎車標志 motion = TREAD; % ~* v( M+ i& X( }7 \+ P
if( ( (distance_one-distance_zero) < LIM) && ( (distance_zero-distance_one) < LIM) ) { /* 踩剎車時動態設置最小值剎車標志*/ if(motion == TREAD) /* 如果這次值比上次設置的標志值小說明上次是卡住值，更新最小值標志*/ if(distance_zero+DIFFERENCE < *min_value ) *min_value = distance_zero+DIFFERENCE; # ^0 a n0 ~/ I9 }( R
/* 松剎車時動態設置最大值剎車標志*/ if(motion == LOOSEN) /* 如果這次值比上次設置的標志值大說明上次是卡住值，更新新的標志*/ if(distance_zero-DIFFERENCE > *max_value ) count++; //防干擾計數 if(count > 1) { *max_value = distance_zero-DIFFERENCE; count = 0; } 1 j& L+ k ]# D
motion = CLEAR; //清除剎車標志
1 p6 o( m) l. n$ e8 ] if( brake_state ) //剎車時如果卡住開始計數 lock_count++;
1 j ?- K) g6 t" U2 W& C2 m2 f9 o if( lock_count >= 5 ) //計數五次后報警位置位 { lock_count = 5; return TRUE; } } else { // lock_alarm = 0; lock_count = 0; return FALSE; } } /** 功能：判斷活塞是否卡住數據采集函數 */ void data_collection(void) { % W, F, A! Q$ W! c! |3 w; Q
u16 distance_zero, distance_one; . H3 U8 B/ V: A# n& t f. r( U
filter(ADC_CH0); distance_l = sum; 7 b* K1 k, i @, [8 k8 _9 }
delay_ms(20);
5 O" f3 t- W' P N y filter(ADC_CH1); distance_r = sum; i++; if(i > 1) //采集了兩組數據后判斷一次是否卡住 { i = 0; distance_zero = distance_l[0]; distance_one = distance_l[1]; lock_alarm_l = is_stuck(distance_zero, distance_one, brake_state_l, &max_value_l, &min_value_l); distance_zero = distance_r[0]; distance_one = distance_r[1]; lock_alarm_r = is_stuck(distance_zero, distance_one, brake_state_r, &max_value_r, &min_value_r); // d_value = distance_l[1]-distance_l[0]; // printf("%d,%d\n", motion_l, motion_r); printf("%d,%d,%d,%d\n",max_value_l,min_value_l,max_value_r,min_value_r); // printf("%d,%d,%d,%d\n",lock_alarm_l, lock_alarm_r ,lock_count_l, lock_count_r); // printf("%d,%d,%d,%d\n",distance_l[0],distance_l[1],distance_r[0],distance_r[1]); // printf("%d,%d\n",distance_l[1]-distance_l[0],distance_r[1]-distance_r[0]); // printf("%d\n",distance_r[1]-distance_r[0]); } }
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. R; D7 h @! Q5 K. u' Z3 v: g# N2 o" q0 n0 `* Q$ J/ r) L
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發表于 2015-4-18 10:40:05
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