專利名稱：基于can總線的雙軸傾角測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量?jī)x器，特別涉及一種基于CAN (Controller Area Network，控制器局域網(wǎng))總線的雙軸傾角測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
傾斜角度是生活和工業(yè)中需要關(guān)注的一個(gè)重要物理量，在很多情況下，都需要知道特定的設(shè)備或物體與水平面所呈的角度，或者角度的變化情況，如起重機(jī)、泵車泵臂等， 需要隨時(shí)獲取他們的傾斜角度，以便進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整和控制。傾角測(cè)量裝置就是實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)A斜角度這一功能的裝置，它在測(cè)量并計(jì)算出傾斜角度后，需要將相關(guān)的數(shù)據(jù)通過(guò)一定的方式發(fā)送到控制單元，由控制單元做出反應(yīng)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方式是通過(guò)串口通訊。然而，隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車、工程機(jī)械上各種電子控制單元的數(shù)量不斷增加，數(shù)據(jù)傳輸量迅速增長(zhǎng)，而且各電子控制單元之間的連接導(dǎo)線也越來(lái)越多，因此， 為提高電子控制單元間通訊可靠性和降低導(dǎo)線成本及布線難度，德國(guó)BOSCH開(kāi)發(fā)了 CAN總線協(xié)議，并且已經(jīng)發(fā)展成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，代表了汽車電子網(wǎng)絡(luò)的主流發(fā)展趨勢(shì)。CAN總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所有節(jié)點(diǎn)都連接在2根總線(CAN_H、CAN_L)上；各節(jié)點(diǎn)之間可以實(shí)現(xiàn)自由通信；網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制；非破壞性仲裁技術(shù)，有效避免了總線沖突；可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制，抗干擾能力強(qiáng)，可在高噪聲環(huán)境中工作。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明目的是針對(duì)使用傳統(tǒng)通訊方式的傾角測(cè)量裝置存在的缺陷，提供一種基于CAN總線的雙軸傾角測(cè)量裝置。這種基于CAN總線的雙軸傾角測(cè)量裝置，由于采用CAN總線作為通訊方式，可以很方便的與整車原有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接通信，降低了開(kāi)發(fā)成本， 縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間周期。本實(shí)用新型包括MCU、MEMS三軸加速度傳感器、CAN控制器、CAN總線收發(fā)器，其特征在于MCU和MEMS三軸加速度傳感器通過(guò)SPI接口連接，MCU對(duì)加速度傳感器進(jìn)行初始配置，并從加速度傳感器讀取裝置當(dāng)前在X、Y、Z方向上的加速度數(shù)值，通過(guò)重力加速度在水平方向上的分量，計(jì)算得出裝置在X、Y方向上與重力場(chǎng)所成的角度，即俯仰角和滾轉(zhuǎn)角。MCU將俯仰角和滾轉(zhuǎn)角的信息數(shù)據(jù)填入CAN數(shù)據(jù)幀內(nèi)，并啟動(dòng)發(fā)送，數(shù)據(jù)幀通過(guò)CAN總線傳輸?shù)娇刂圃O(shè)備，經(jīng)控制設(shè)備根據(jù)傾角信息執(zhí)行相應(yīng)的操作，CAN總線同時(shí)接收控制設(shè)備的控制指令。所述MCU對(duì)MEMS三軸加速度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)和轉(zhuǎn)換。 所述CAN控制器與CAN總線收發(fā)器相連，CAN總線收發(fā)器連接到CAN總線，MCU通過(guò)CAN控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用了 CAN總線技術(shù)，通信速率高，通信可靠性好，接口簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傾角的變化。

圖1本實(shí)用新型的傾角測(cè)量原理示意圖；[0007]圖2本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3本實(shí)用新型的控制程序流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例參見(jiàn)圖1，在靜止或勻速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，當(dāng)裝置與水平面平行時(shí)，水平面上的軸向 X方向和Y方向的加速度均為0，裝置的傾角也為0 ；當(dāng)裝置發(fā)生傾斜時(shí)，如在X軸方向傾斜， 與水平面形成俯仰角α，此時(shí)在X軸的方向上就有了一個(gè)加速度值，這個(gè)加速度值就是重力加速度在X軸方向上的分量a_x，與裝置垂直的方向Z軸上也有一個(gè)重力加速度的分量 a_z，通過(guò)這個(gè)兩個(gè)分量和三角函數(shù)運(yùn)算就可以計(jì)算出俯仰角α的數(shù)值。同理可以計(jì)算出裝置在Y軸方向上滾轉(zhuǎn)角β的數(shù)值。參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型包括MCU、MEMS三軸加速度傳感器、CAN控制器、CAN總線收發(fā)器。MCU和MEMS三軸加速度傳感器通過(guò)SPI接口連接，CAN控制器與CAN總線收發(fā)器相連，CAN總線收發(fā)器連接到CAN總線，MCU通過(guò)CAN控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。經(jīng)MCU處理的俯仰角和滾轉(zhuǎn)角的信息數(shù)據(jù)由CAN總線收發(fā)器經(jīng)CAN總線傳輸?shù)娇刂圃O(shè)備，MCU對(duì)MEMS三軸加速度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)和轉(zhuǎn)換。經(jīng)控制設(shè)備根據(jù)傾角信息執(zhí)行相應(yīng)的操作， CAN總線同時(shí)接收控制設(shè)備的控制指令。所述MCU采用Freescale公司的MC9S12XDT256，內(nèi)部集成EEPROM存儲(chǔ)器和 CAN控制器，提供SPI接口，運(yùn)算速度快，性價(jià)比高。所述MEMS三軸加速度傳感器采用 ANALOG DEVICES公司的ADXL345，分辨率高，可以測(cè)量動(dòng)態(tài)加速度和靜態(tài)重力加速度， 3mmX5mmX Imm的小型超薄塑料封裝。所述CAN總線收發(fā)器采用Philips公司的TJA1040 芯片，進(jìn)行CAN數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收，TJA1040通過(guò)其CAN_H和CAN_L引腳和整車CAN總線連接。所述CAN控制器與CAN總線收發(fā)器相連，CAN總線收發(fā)器連接到CAN總線，MCU通過(guò) CAN控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。本實(shí)用新型所述的傾角測(cè)量裝置，對(duì)外提供一個(gè)4針的接口，分別是電源線、地線、CAN_H線、CAN_L線。接口簡(jiǎn)單，測(cè)量響應(yīng)速度快、精度高，通信可靠。圖3為本實(shí)用新型的控制程序流程示意圖。
權(quán)利要求1. 一種基于CAN總線的雙軸傾角測(cè)量裝置，包括MCU、MEMS三軸加速度傳感器、CAN控制器、CAN總線收發(fā)器，其特征在于所述MCU和MEMS三軸加速度傳感器通過(guò)SPI接口連接， CAN控制器與CAN總線收發(fā)器相連，CAN總線收發(fā)器連接到CAN總線，MCU控制數(shù)據(jù)的傳輸， 經(jīng)MCU處理的俯仰角和滾轉(zhuǎn)角的信息數(shù)據(jù)由CAN總線收發(fā)經(jīng)CAN總線傳輸?shù)娇刂圃O(shè)備，CAN 總線同時(shí)接收控制設(shè)備發(fā)出的控制指令。
專利摘要一種基于CAN總線的雙軸傾角測(cè)量裝置，本實(shí)用新型包括微處理器、MEMS三軸加速度傳感器、CAN控制器、CAN總線收發(fā)器，其特征在于本裝置將其在水平面上的俯仰角和滾轉(zhuǎn)角，通過(guò)CAN總線發(fā)送到其它設(shè)備，并且通過(guò)CAN總線接收控制設(shè)備的控制指令。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用了CAN總線技術(shù)，通信速率高，通信可靠性好，接口簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傾角的變化。
文檔編號(hào)G01C9/00GK201983789SQ20112005937
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者劉勝, 劉超軍, 熊波, 陳君杰 申請(qǐng)人:劉勝