本帖最后由 1五湖四海1 于 2015-4-18 10:49 编辑
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我这小项目是为了解决运动的活塞是否被卡住而设计的。在实际中汽车刹车系统出现故障容易造成重大事故发生。我们的矿车有两个加力器，如果一个加力器出现问题能及时发现是可以避免事故的发生。所以制作这个运动部件卡住报警器对安全是很有必要的。 实现原理上用一个能够检测距离的模拟量传感器。控制器先判断运动部件是否受人为控制开始运动，如果部件开始运动，控制器的模数转换器每隔一段时间采集一次距离，控制器计算前后两次采集距离值是否一样，就可以判断运动部件是否被卡住不动了。下面介绍下用到的器件和具体设计细节。 距离传感器用的是光电模拟量输出传感器，检测范围在10mm——100mm。如下图中两个圆柱形的便是距离传感器。 控制器用的是ARM cortek M3 STM32f103，有人会问为什么要用这个高性能的处理器呢？我认为现在已经不是51单片机是世界了，51单片机没有AD转换器，需要外接AD转换器，代码需要从零开始写。而ARM cortek M3 里面有10bit AD转换器，有大量的写好的库函数可以调用，可以缩短开发时间。他们的价格差不多为什么不选STM32f10。这次用的是现成的STM32f103最小系统板。如上图 代码设计上用到了两个定时器中断，一个定时器每隔200ms采集一次距离值，另一个发生故障时每隔500ms报警一次，用到的算法有AD软件滤波，采集500次距离值后，用冒泡排序法去掉最大值和最小值后，再求平均数算出距离值，这时采集的距离值很准。剩下的就是用if else编写的逻辑判断了。调试时用到了printf（）库函数，结合电脑串口调试助手调试代码。调试代码如下图，部分程序代码在最下面 完成的控制器如上图，正常工作时指示灯和蜂鸣器不亮也不响，如果活塞被卡住时声光报警。 上图是加力器，它是用气顶动油完成输出二倍力的器件。如果活塞卡死这个报警就会报警提示故障。 下面是代码是主函数代码 最下面有全部代码如果有问题可以和我交流，QQ：835358518 微信：hm15041303104 3 C1 m, o2 W# m3 S( A# z6 W
#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" 0 E' \+ g0 O" j( H' {
#define LIM 5 //卡住判断参数 #define TREAD 2 //踩刹车 #define LOOSEN 1 //松刹车 #define CLEAR 3 //清除 #define DIFFERENCE 50 //回差 ' K, ^. g+ A0 D- a
) v+ d& f E3 b: E: i
u16 lim_value = 1800; //极限报警值 u16 max_value_l = 1000, max_value_r = 1000; //踩刹车标志值 u16 min_value_l = 3000, min_value_r = 3000; //松刹车标志值 * R- R& \$ @& @' L5 k
u8 count = 0; //设置刹车标志防干扰计数 u8 lock_count; //卡住时计数防干扰处理 / G! ]; F6 T- X& x/ h* S+ Y& ^
u16 distance_l[2] = {0,0}; //卡住比较数组 u16 distance_r[2] = {0,0}; u8 i = 0; //采集数据计数变量 " J- F& m' X4 T" R& \) e0 H
bool brake_state_l, brake_state_r; //刹车状态标志位 bool lock_alarm_l, lock_alarm_r, lock_alarm; //卡住报警标志位
+ s9 |& z7 k8 c, d$ y, du16 value_buf[N]; //滤波求平均缓存 u32 sum; //滤波求平均总和缓存 u16 temp; //滤波求排序缓存
* D H5 S7 Q4 d- [ //判断是否活塞卡住 bool is_stuck(u16 distance_zero, u16 distance_one, bool brake_state, u16 *max_value, u16 *min_value); void data_collection(void); //数据采集 /** 主函数 */ int main(void) { bool lim_alarm_l, lim_alarm_r; //超限警报标志位 . {% h8 [" t# q* X. }: r* b5 w9 H" b8 G: l
Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置 delay_init(72); //延时初始化 uart_init(72,9600); //串口1初始化 LED_Init(); Adc_Init(); Timer2_Init(5000,7199); //定时报警 Timer3_Init(2000,7199); //定时采集ADC // Timer4_Init(5000,7199); //定时打印
" s+ i: B# W+ c. Q while(1) { lim_alarm_l = isOverrun(distance_l[0]); //返回超限标志 lim_alarm_r = isOverrun(distance_r[0]); //返回刹车中标志 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); //报警处理函数 Alarm_dispose(lim_alarm_l, lim_alarm_r, lock_alarm); } } /** 定时器2中断服务程序 功能：发生定时中断控制蜂鸣器报警 */ void TIM2_IRQHandler(void) { * b2 u' J% f9 Z: }- V, P; a+ y, x
if(TIM2->SR&0X0001) //溢出中断 { BUZZER = 0; delay_ms(100); BUZZER = 1; } TIM2->SR&=~(1<<0); //清除中断标志位 } /** 定时器3中断服务程序 功能：发生定时中断时采集ADC数据，并根据判断活塞是否卡住 */ void TIM3_IRQHandler(void) { if(TIM3->SR&0X0001)//溢出中断 { if( ( lock_alarm_l && brake_state_l) || ( lock_alarm_r && brake_state_r) ) lock_alarm = 1; else lock_alarm = 0; / Y* b7 G7 [7 D8 j) h
data_collection(); //数据采集后判断是否活塞卡住 - i( ]6 b: P3 g4 ~
} TIM3->SR&=~(1<<0); //清除中断标志位 } /** 功能：1.判断左活塞是否卡住 2.设置刹车标志 */ bool is_stuck(u16 distance_zero, u16 distance_one, bool brake_state, u16 *max_value, u16 *min_value) { u8 motion;
* j* Z, }5 \8 t if( (distance_one-distance_zero) > 5) //松刹车标志 motion = LOOSEN; * N5 H7 \7 I$ y( ^. N6 d
if( (distance_one-distance_zero) < -5) //踩刹车标志 motion = TREAD; 9 D& p1 C5 o: k$ X( H
if( ( (distance_one-distance_zero) < LIM) && ( (distance_zero-distance_one) < LIM) ) { /* 踩刹车时动态设置最小值刹车标志*/ if(motion == TREAD) /* 如果这次值比上次设置的标志值小说明上次是卡住值，更新最小值标志*/ if(distance_zero+DIFFERENCE < *min_value ) *min_value = distance_zero+DIFFERENCE;
+ y& p' B' c1 P- t& I/* 松刹车时动态设置最大值刹车标志*/ if(motion == LOOSEN) /* 如果这次值比上次设置的标志值大说明上次是卡住值，更新新的标志*/ if(distance_zero-DIFFERENCE > *max_value ) count++; //防干扰计数 if(count > 1) { *max_value = distance_zero-DIFFERENCE; count = 0; }
! n1 j2 P: l7 ?$ | motion = CLEAR; //清除刹车标志 3 r0 h% u* i( D+ {+ `0 ^
if( brake_state ) //刹车时如果卡住开始计数 lock_count++; $ j) z. E$ @$ L! X& w# f
if( lock_count >= 5 ) //计数五次后报警位置位 { lock_count = 5; return TRUE; } } else { // lock_alarm = 0; lock_count = 0; return FALSE; } } /** 功能：判断活塞是否卡住数据采集函数 */ void data_collection(void) {
6 m1 A: o' K6 k. z: T u16 distance_zero, distance_one; # s! Y4 q* a1 v, z) d* E5 S) @ u# n
filter(ADC_CH0); distance_l = sum; 8 ?# C! o/ n- `- b, p9 m
delay_ms(20);
3 [; g& j% V$ Y% ~/ ] filter(ADC_CH1); distance_r = sum; i++; if(i > 1) //采集了两组数据后判断一次是否卡住 { 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]); } }
' k/ }6 c( A! v/ V# o- T & A% m. Y# E N2 L7 E. K$ \* d) G
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发表于 2015-4-18 10:40:05
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