CN103832472A - 一种基于单片机的汽车四轮转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单片机的汽车四轮转向系统，包括前轮转角传感器、后轮转角传感器、车速传感器、方向盘转矩传感器、转向模式选择开关以及信号调理电路，信号调理电路接单片机，单片机的输出端接有电机驱动电路、接口电路一和接口电路二，电机驱动电路接转向步进电机，接口电路一接有转向模式显示器，接口电路二接有故障代码输出模块，单片机与EEPROM模块相接，前轮转角传感器采用非接触式霍尔传感器TLE4942-1C，后轮转角传感器采用增量式光电编码器，车速传感器采用霍尔传感器A 3144，单片机采用STC12C5A60S2，转向模式指示模块采用LED发光二极管。该基于单片机的汽车四轮转向系统的稳定性好，工作可靠性高。

Description

一种基于单片机的汽车四轮转向系统

技术领域

本发明涉及一种汽车四轮转向系统，特别是涉及一种基于单片机的汽车四轮转向系统。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，四轮转向(4ws)技术因其低速转弯时转向半径小、灵活性高，高速行驶时能平稳变换车道、调整车身姿态、提高汽车的操纵平稳性等优点，引起高档轿车生产商的高度重视。与两轮转向技术相比，4ws技术更多地应用了自动控制技术与传感器技术的结合。单片机以其体积小巧、质量轻、功耗小和方便的外围接口技术等优点而被广泛应用于4ws中。自动检测技术与人们的生活、生产密切相关，它是自动化领域的主要组成部分。因此，能够将检测技术和单片机技术相互结合进行研究有着重要的意义和价值。目前在汽车转向技术的研究中对该技术的应用还不多。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种基于单片机的汽车四轮转向系统。该基于单片机的汽车四轮转向系统的稳定性好，工作可靠性高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于单片机的汽车四轮转向系统，其特征在于：包括前轮转角传感器、后轮转角传感器、车速传感器、用于采集方向盘转矩信号的方向盘转矩传感器、用于选择汽车的转向模式的转向模式选择开关以及用于对前轮转角传感器、后轮转角传感器、车速传感器、方向盘转矩传感器和转向模式选择开关输出信号进行处理的信号调理电路，所述信号调理电路接单片机，所述单片机的输出端接有电机驱动电路、接口电路一和接口电路二，所述电机驱动电路接转向步进电机，所述接口电路一接有用于指示转向模式的转向模式显示器，所述接口电路二接有用于在系统出现故障的时候输出故障信息以警告驾驶员的故障代码输出模块，所述单片机与用于存储故障信息以防止掉电后数据丢失的EEPROM模块相接，所述前轮转角传感器采用非接触式霍尔传感器TLE4942-1C，所述后轮转角传感器采用增量式光电编码器，所述车速传感器采用霍尔传感器A3144，所述单片机采用STC12C5A60S2，所述转向模式指示模块采用LED发光二极管。

上述的一种基于单片机的汽车四轮转向系统，其特征在于：所述EEPROM模块采用AT24C16芯片。

上述的一种基于单片机的汽车四轮转向系统，其特征在于：所述输入信号调理电路中的数据选择器采用74LS151。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、设计合理：本发明包括转转向模式选择开关、前轮转角传感器、后轮转角传感器、车速传感器、输入信号调理电路、单片机、EEPROM模块、驱动电路、转向步进电机、转向模式显示器和故障代码输出模块构成，结构设计合理。

2、功耗小：本发明采用STC12C5A60S2单片机，本单片机体积小、质量轻、功耗小、外围接口电路简单。

3稳定性高：本发明在汽车后悬架上安装一套后轮转向系统，两者之间通过一定的方式联系，使汽车在前轮转向的同时后轮也参与转向，从而提高了汽车低速行驶时的机动性和高速行驶时的稳定性。

4.智能化：本发明选用单片机为核心控制器件，根据选择的不同转向模式信息驱动不同的转向模式，且有直观的转向指示以及故障输出、存储及掉电保护功能，因此智能化程度非常高。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图。

附图标记说明:

1—转向模式选择开关； 2—前轮转角传感器；    3—后轮转角传感器；

4—车速传感器；       5—信号调理电路；      6—单片机；

7—电机驱动电路；     8—转向步进电机；      9—接口电路一；

10—转向模式显示器；  11—接口电路二；       12—故障代码输出模块；

13—EEPROM模块；      14—方向盘转矩传感器。

具体实施方式

如图1所示的一种基于单片机的汽车四轮转向系统，包括前轮转角传感器2、后轮转角传感器3、车速传感器4、用于采集方向盘转矩信号的方向盘转矩传感器14和用于选择汽车的转向模式的转向模式选择开关1以及用于对前轮转角传感器2、后轮转角传感器3、车速传感器4、方向盘转矩传感器14和转向模式选择开关1输出信号进行处理的信号调理电路5，所述信号调理电路5接单片机6，所述单片机6的输出端接有电机驱动电路7、接口电路一9和接口电路二11，所述电机驱动电路7接转向步进电机8，所述接口电路一9接有用于指示转向模式的转向模式显示器10，所述接口电路二11接有用于在系统出现故障的时候输出故障信息以警告驾驶员的故障代码输出模块12，所述单片机6与用于存储故障信息以防止掉电后数据丢失的EEPROM模块13相接，所述前轮转角传感器2采用非接触式霍尔传感器TLE4942-1C，所述后轮转角传感器3采用增量式光电编码器，所述车速传感器4采用霍尔传感器A3144，所述单片机6采用STC12C5A60S2，所述转向模式指示模块12采用LED发光二极管。

本实施例中，所述EEPROM模块13采用AT24C16芯片。所述输入信号调理电路5中的数据选择器采用74LS151。

本发明的工作过程是：在汽车转向过程中，车速传感器4、前轮转角传感器2和后轮转角传感器3向单片机6提供信号，方向盘转矩传感器14器输入方向盘转矩信号，单片机6根据方向盘转矩信号和车速信号，并及时采集前轮转角信号，经单片机6运算后输出后轮转角驱动信号。低速时，转向过程中后轮的动态影响不予考虑。中速时，汽车后轮先朝与前轮相反的方向偏转，通过中间位置后，再与前轮同方向偏转。单片机6对输入信号进行分析处理后，使后轮始终保持期望的偏转角。转向时，前轮转角传感器2将转向信号送至单片机6，单片机6参照车速信号，根据预定的控制策略进行分析计算，然后驱动后轮偏转系统，通过转向步进电机8控制后轮转向机构根据单片机6的指令以与前轮偏转成一定比例的偏转角度偏转。单片机6实时监测汽车运行状况，计算目标转向角与前、后轮实际转向角之间的差值，形成闭环控制，实时调整前、后轮的转角，从而根据汽车的实际运动状态实现汽车的四轮转向。在转向过程中可以通过转向模式选择开关1选择不同的转向方式，单片机6根据不同的转向信息发出相应的驱动信号。在四轮转向汽车行驶过程中，电子控制系统或液压系统出现故障时，则后轮转向机构自动恢复到两轮转向状态，后轮自动回到中间位置，保证汽车像普通两轮转向汽车一样安全地行驶。同时，仪表盘上的四轮转向模式指示灯亮，警告驾驶员，故障情况被存储在EEPROM模块13中，以便于维修时检码。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于单片机的汽车四轮转向系统，其特征在于：包括前轮转角传感器（2）、后轮转角传感器（3）、车速传感器（4）、用于采集方向盘转矩信号的方向盘转矩传感器（14）、用于选择汽车的转向模式的转向模式选择开关（1）以及用于对前轮转角传感器（2）、后轮转角传感器（3）、车速传感器（4）、方向盘转矩传感器（14）和转向模式选择开关（1）输出信号进行处理的信号调理电路（5），所述信号调理电路（5）接单片机（6），所述单片机（6）的输出端接有电机驱动电路（7）、接口电路一（9）和接口电路二（11），所述电机驱动电路（7）接转向步进电机（8），所述接口电路一（9）接有用于指示转向模式的转向模式显示器（10），所述接口电路二（11）接有用于在系统出现故障的时候输出故障信息以警告驾驶员的故障代码输出模块（12），所述单片机（6）与用于存储故障信息以防止掉电后数据丢失的EEPROM模块（13）相接，所述前轮转角传感器（2）采用非接触式霍尔传感器TLE4942-1C，所述后轮转角传感器（3）采用增量式光电编码器，所述车速传感器（4）采用霍尔传感器A3144，所述单片机（6）采用STC12C5A60S2，所述转向模式指示模块（12）采用LED发光二极管。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的汽车四轮转向系统，其特征在于：所述EEPROM模块（13）采用AT24C16芯片。

3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的汽车四轮转向系统，其特征在于：所述输入信号调理电路（5）中的数据选择器采用74LS151。

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