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高精度角度档位传感系统的设计与实现
| 论文题名： | 高精度角度档位传感系统的设计与实现 |
| 关键词： | 汽车档位;角度传感器;3轴陀螺仪;加速度计;数字运动处理器 |
| 摘要： | 近年来，随着汽车技术、传感器技术和物联网技术的不断发展，汽车电子市场发生了翻天覆地的变化。汽车电子技术的发展，使得汽车电子控制部件逐渐显现出微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化和网络化等特点。现在，在满足对于汽车安全性能要求的基础上，人们越来越多地追求现代汽车各种各样的个性化体验。 对于汽车档位的传统检测方法是利用磁感应的原理，通过霍尔元器件DW02对周围磁场的感应来检测汽车档位，这种解决方案已经取得了广泛的应用。本系统尝试采用角度传感器MPU-6050替代霍尔元器件DW02，利用3轴陀螺仪、3轴加速度计和数字运动处理器DMP对空间位置进行感测，并结合STM32主控器、姿态解算和卡尔曼滤波原理，计算出汽车档位的运动结果。实验表明，本系统在检测的范围、检测的效率和数据的精度等方面都取得了很好的实际效果，也展示了一些优点。 本文的研究工作主要分为如下四个部分： （1）本系统的总体方案设计与选择论证。涉及STM32和MPU-6050的芯片选型，分别从数据处理的速度、数据通信的方式和能源消耗的大小等多个方面作了深入的分析，为系统方案的设计和开展做好第一步工作。 （2）汽车档位角度传感器子系统的硬件设计与实现。在系统硬件设计与实现的过程中，除了制作功能完备、性能良好的STM32最小系统外，还要融合角度传感器的电路部分，以维护好整体电路设计的电气特性。 （3）角度传感器子系统的算法分析与软件实现。通过包含了k时刻的状态量、测量值、控制量、状态过程噪声、测量噪声以及协方差等变量在内的5个公式，详细介绍了以“预测+测量反馈”为核心的卡尔曼滤波算法。深入分析I2C总线数据传输和读写操作的特性及基本原理；根据通用定时器的时序图，选择合适的计数模式，并设定相关的寄存器值，以产生信号脉冲和形成PWM波形图。 （4）系统的数据分析以及实验测试。结合ADC值、灵敏度表和转换公式，分析陀螺仪的角度数据。最后分析了PWM波形图，根据不同的占空比结果，得出系统的实验结论。 |
| 作者： | 张昌尧 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 周延周 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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