基于单片机的智能车辆车载加速度采集系统设计.doc

基于单片机的智能车辆车载加速度采集系统设计

目录
1. 绪论 1
1.1　引言 1
1.2　选题意义 3
1.3　国内外研究现状及应用展望 3
1.4　本论文的结构 5
2. 数据采集系统的原理及应用 6
2.1　数据采集系统简介 6
2.1.1　数据采集技术概述 6
2.1.2　数据采集系统的组成 6
2.1.3　信号分析与处理 7
2.2　信号调理电路 8
2.2.1　信号调理电路概述及其设计原则 8
2.2.2　信号调理电路中的关键技术及其实现 9
2.3　ADC及外围电路 10
2.3.1　常用ADC的类型及其主要特征参数 10
2.3.2　常用ADC的应用实现 11
2.4　系统软件的功能及实现方法 12
2.5　基于单片机的智能车辆车载加速度采集系统设计 13
3. 采集系统的硬件电路设计 15
3.1　采集系统的CPU模块 15
3.2　采集系统的前向通道 17
3.2.1　加速度传感器ADXL105 17
3.2.2　信号调理电路（带宽设定和滤波） 20
3.3　A/D转换选择及与单片机的接口电路 21
3.3.1　AD7705/06的特点 22
3.3.2　AD7705/06的片内寄存器 23
3.3.3　AD7705/06的输入采样率 23
3.3.4　单极性/双极性输入 24
3.3.5　AD7705/06的接口时序 24
3.3.6　AD7706与单片机的接口电路 25
3.4 串行通信接口（SCI）电路 26
3.4.1　普通串行口RS-232 26
3.4.2　USB通用串行总线 28
3.5　DC/DC电源变换器 30
4. 采集系统的软件设计与实现 33
4.1　单片机软件设计 33
4.1.1　主程序设计 33
4.1.2　中断服务程序设计 34
4.1.3　数据采集（A/D转换）模块 35
4.1.4　通信模块 36
5. 系统的软硬结合，虚拟仿真及系统抗干扰 39
5.1　系统软硬件结合仿真的方法 39
5.2　系统的抗干扰 39
6. 结束语 41
附录： 42
参 考 文 献 47
致  谢 49

基于单片机的智能车辆车载加速度采集系统设计
摘 要
智能车辆是多学科交叉综合的体现，具有重要的应用与研究价值。智能车辆的车载信号采集系统往往需要对多点分散的信号进行采集，他们可能是不同方向上的同一物理信号（如加速度），也可能是同一方向上的不同物理信号（如加速度与压力）。因此，需要设计多点多通道数据采集系统，对各种参数进行实时采集和处理，并与上位机进行通讯，以满足智能车辆的控制需求。其中加速度的采集对车辆的驾驶控制很重要，它可以为操作控制人员提供关于车辆行驶状态及安全方面的重要参数，以确保车辆行驶的平稳性及安全性，从而提高车辆的驾驶性能，减少事故的发生率。快速准确的加速度采集系统配合其他信息及智能技术还可以实现车辆的自动驾驶与自动调速等功能。
本文对车载加速度采集系统的硬件与软件结构进行了设计，该加速度采集系统的主要功能为采集多点的加速度，其特点是方便准确，能够采集多方向的加速度。最终，完成了基于单片机的3通道加速度数据采集系统的设计及实现，给出了该系统硬件、软件的实现方法。
　　
关键词：数据采集　ICP型加速度传感器　串行A/D转换器　单片机　通信　看门狗

 
The Design of MCU-based intelligent vehicles Acceleration Acquisition System
Abstract
Intelligent vehicles are the embodiment of an integrated multidisciplinary, which have important applications and research value. Intelligent Vehicle-vehicle Data Acquisition Systems are often required to collect multi-point scattered signals, which of them may be the same physical signal in different directions(Such as the acceleration in different directions), or may be different physical signals in the same direction(Such as the acceleration and pressure in the same direction). Therefore, needing to design multi-point and multi-channel data acquisition system to acquire and process various parameters in Real-time and communicate with the host computer to meet the needs of intelligent vehicle control. Accelerration acquisition system is one of the important data acquisition, which is very important to the driving controlling. it can provide very important parameters about the state of the traffic and safety aspects for the operators of vehicles to ensure the smoothness of traffic operatin and safety, thereby enhancing the vehicle's driving performance, reducing accidents incidence. Acceleration acquisition systems of fast and accurate with other information and intelligence technology can also achieve automatic driving and automatic vehicle speed controlling functions.
This paper realized the hardware and software architecture design of the acceleration acquisition system on the vehicle, the main function of the acceleration acquisition system is to collect multi-point acceleration, which is characterized by convenient and accurate, able to collect multi-direction acceleration. Last, completed the design and implementation of MUC-based 3-channel acceleration data acquisition system, given the implementation of system hardware and software.

Key words：Data Acquisition／ICP-type Accelerometer／Serial A/D Converter／Microcontroller（MCU）／Communication／Watch-dog