本帖最后由 1五湖四海1 于 2015-4-18 10:49 編輯
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3 z- K7 ^. _0 f9 R0 G 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
& g+ r7 w* {0 `( j8 O1 \#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"
1 J2 n9 r1 ~2 U; h4 q#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 7 O( h( g. h5 W9 m5 r- {
2 e- K: ~: }( F; Z
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 ; H, S7 J3 U5 ?0 m3 ?* l! h" c
u8 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
" ]" y( X' e: C6 l4 f* q# K* mu16 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
4 v+ I' I& @8 y, D/ Bbool 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 , y3 S& r; C& x- p4 V7 h: e. y |1 L
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
, ?) V- [' D& T: o/ V4 X; C //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 1 ^: J6 Q, i: T/ k- 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 ; ?" V- y9 U+ S( T
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) { 0 k2 }% c! H+ e/ _, g. }" b4 Y
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; - J1 v1 h& l6 D3 D: b4 a
data_collection(); //數據采集后判斷是否活塞卡住
5 D2 {/ _) M5 b0 d3 G/ n } 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; 9 x! g! v+ d0 t4 A* @1 [# R) C0 _
if( (distance_one-distance_zero) > 5) //松剎車標志 motion = LOOSEN;
0 g3 T: i6 @: Z6 [) v0 n `% L if( (distance_one-distance_zero) < -5) //踩剎車標志 motion = TREAD;
! t6 V# W% o& H4 c; p9 ?4 F- C6 S 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;
+ c- {( Q7 e9 Y8 p/* 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; }
5 G9 C8 w2 M( u R$ v: x motion = CLEAR; //清除剎車標志 5 {$ g" \2 b$ d, A p! u( N
if( brake_state ) //剎車時如果卡住開始計數 lock_count++;
7 M% m" O' P6 G$ N5 u 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) { 6 q* Z/ _, |2 \. C8 y) W
u16 distance_zero, distance_one; 5 [5 M5 S: s, o5 R% ?; [
filter(ADC_CH0); distance_l = sum; - ] z3 m6 o7 _& n/ |( b
delay_ms(20); " C' G4 t9 ]& @" v
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]); } } 1 q; G) x! v/ q% ?% J6 L1 z
& N4 o6 @; b% o$ U, c8 ^1 F6 w& T* L0 D" `- c4 ~+ k( @; h
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發表于 2015-4-18 10:40:05
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