本帖最后由 1五湖四海1 于 2015-4-18 10:49 编辑
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1 U% v) M5 n9 o/ q9 q% y$ {; j% i 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 0 |1 v! }* ?1 j) X# A
#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" ( M" [# C! _9 }: _; b, `# V" {
#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 / ? m3 o/ p Z3 D
9 \/ z$ t+ G! a9 e
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
$ [" [7 C! Q7 O) W, I0 M5 Mu8 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
& E0 C% [" |, @7 Q# Hu16 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 % ]3 C: O, R- l; v' Y5 F" F
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
8 E! z6 E9 P! ^u16 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 1 p9 b+ U; r& Y! t
//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 - h2 G, v7 f1 n
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 9 |# K4 |5 [4 V8 G4 S/ Q# E [5 L8 x
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) {
0 L0 I0 t0 _1 a& b 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; ; [& w" v* `4 [* b5 F
data_collection(); //数据采集后判断是否活塞卡住
1 Z* T" m4 v9 I, Z0 k Q5 e } 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;
1 F2 S$ j3 w% \% |5 ?2 I- d/ a if( (distance_one-distance_zero) > 5) //松刹车标志 motion = LOOSEN;
) o6 k6 e/ O$ {5 a6 d0 S if( (distance_one-distance_zero) < -5) //踩刹车标志 motion = TREAD;
9 Q9 v3 C& Z# e" } J% _8 r 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;
7 F8 @' C9 M, Q* u6 k( N/* 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; } 4 l3 A N* C: w& c- \( {9 P
motion = CLEAR; //清除刹车标志 % ^% g( \. j2 n; A# V
if( brake_state ) //刹车时如果卡住开始计数 lock_count++;
$ j3 S( T* F0 v( X! Y* j 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) { 3 C8 I" h$ p( \" x. e3 d
u16 distance_zero, distance_one;
4 x+ ]6 S2 q( i+ I5 T- J3 D filter(ADC_CH0); distance_l = sum; & [; Z/ w, o/ I$ a3 }& m/ |" q
delay_ms(20);
1 R$ x a$ ^' ~- W1 A1 ~1 x1 u 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, Q& D6 u( R' x% b" r% A+ ]. @
' h: Y9 e1 g/ ^# m/ x! n' M+ j0 w/ S
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# t' p! v& F" x0 V" v4 T* ^: t! I" a& q7 R1 C
* F% }, @/ j: D( `9 k2 Z' Y/ ~5 X. ] p3 \" G4 A
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发表于 2015-4-18 10:40:05
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