CN201983789U - 基于can总线的双轴倾角测量装置 - Google Patents

基于can总线的双轴倾角测量装置 Download PDF

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刘超军
陈君杰
刘胜
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Abstract

一种基于CAN总线的双轴倾角测量装置，本实用新型包括：微处理器、MEMS三轴加速度传感器、CAN控制器、CAN总线收发器，其特征在于本装置将其在水平面上的俯仰角和滚转角，通过CAN总线发送到其它设备，并且通过CAN总线接收控制设备的控制指令。本实用新型的优点是采用了CAN总线技术，通信速率高，通信可靠性好，接口简单，实时监测倾角的变化。

Description

基于CAN总线的双轴倾角测量装置
技术领域
本实用新型涉及一种测量仪器，特别涉及一种基于CAN(Controller Area Network，控制器局域网)总线的双轴倾角测量装置。
背景技术
倾斜角度是生活和工业中需要关注的一个重要物理量，在很多情况下，都需要知道特定的设备或物体与水平面所呈的角度，或者角度的变化情况，如起重机、泵车泵臂等，需要随时获取他们的倾斜角度，以便进行姿态调整和控制。倾角测量装置就是实现测量倾斜角度这一功能的装置，它在测量并计算出倾斜角度后，需要将相关的数据通过一定的方式发送到控制单元，由控制单元做出反应。传统的数据发送方式是通过串口通讯。
然而，随着汽车电子技术的不断发展，汽车、工程机械上各种电子控制单元的数量不断增加，数据传输量迅速增长，而且各电子控制单元之间的连接导线也越来越多，因此，为提高电子控制单元间通讯可靠性和降低导线成本及布线难度，德国BOSCH开发了CAN总线协议，并且已经发展成为国际标准，代表了汽车电子网络的主流发展趋势。CAN总线结构简单，所有节点都连接在2根总线(CAN_H、CAN_L)上；各节点之间可以实现自由通信；网络上的节点个数在理论上不受限制；非破坏性仲裁技术，有效避免了总线冲突；可靠的错误处理和检错机制，抗干扰能力强，可在高噪声环境中工作。
发明内容
本实用新型的发明目的是针对使用传统通讯方式的倾角测量装置存在的缺陷，提供一种基于CAN总线的双轴倾角测量装置。这种基于CAN总线的双轴倾角测量装置，由于采用CAN总线作为通讯方式，可以很方便的与整车原有网络进行连接通信，降低了开发成本，缩短了开发时间周期。本实用新型包括MCU、MEMS三轴加速度传感器、CAN控制器、CAN总线收发器，其特征在于MCU和MEMS三轴加速度传感器通过SPI接口连接，MCU对加速度传感器进行初始配置，并从加速度传感器读取装置当前在X、Y、Z方向上的加速度数值，通过重力加速度在水平方向上的分量，计算得出装置在X、Y方向上与重力场所成的角度，即俯仰角和滚转角。MCU将俯仰角和滚转角的信息数据填入CAN数据帧内，并启动发送，数据帧通过CAN总线传输到控制设备，经控制设备根据倾角信息执行相应的操作，CAN总线同时接收控制设备的控制指令。所述MCU对MEMS三轴加速度传感器的测量数据进行校准和转换。所述CAN控制器与CAN总线收发器相连，CAN总线收发器连接到CAN总线，MCU通过CAN控制器进行数据的传输。
本实用新型的优点是采用了CAN总线技术，通信速率高，通信可靠性好，接口简单，实时监测倾角的变化。
附图说明
图1本实用新型的倾角测量原理示意图；
图2本实用新型的结构示意图；
图3本实用新型的控制程序流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例：
参见图1，在静止或匀速运动的状态下，当装置与水平面平行时，水平面上的轴向X方向和Y方向的加速度均为0，装置的倾角也为0；当装置发生倾斜时，如在X轴方向倾斜，与水平面形成俯仰角α，此时在X轴的方向上就有了一个加速度值，这个加速度值就是重力加速度在X轴方向上的分量a_x，与装置垂直的方向Z轴上也有一个重力加速度的分量a_z，通过这个两个分量和三角函数运算就可以计算出俯仰角α的数值。同理可以计算出装置在Y轴方向上滚转角β的数值。
参见图2，本实用新型包括MCU、MEMS三轴加速度传感器、CAN控制器、CAN总线收发器。MCU和MEMS三轴加速度传感器通过SPI接口连接，CAN控制器与CAN总线收发器相连，CAN总线收发器连接到CAN总线，MCU通过CAN控制器进行数据的传输。经MCU处理的俯仰角和滚转角的信息数据由CAN总线收发器经CAN总线传输到控制设备，MCU对MEMS三轴加速度传感器的测量数据进行校准和转换。经控制设备根据倾角信息执行相应的操作，CAN总线同时接收控制设备的控制指令。
所述MCU采用Freescale公司的MC9S12XDT256，内部集成EEPROM存储器和CAN控制器，提供SPI接口，运算速度快，性价比高。所述MEMS三轴加速度传感器采用ANALOG DEVICES公司的ADXL345，分辨率高，可以测量动态加速度和静态重力加速度，3mm×5mm×1mm的小型超薄塑料封装。所述CAN总线收发器采用Philips公司的TJA1040芯片，进行CAN数据帧的发送和接收，TJA1040通过其CAN_H和CAN_L引脚和整车CAN总线连接。所述CAN控制器与CAN总线收发器相连，CAN总线收发器连接到CAN总线，MCU通过CAN控制器进行数据的传输。
本实用新型所述的倾角测量装置，对外提供一个4针的接口，分别是电源线、地线、CAN_H线、CAN_L线。接口简单，测量响应速度快、精度高，通信可靠。
图3为本实用新型的控制程序流程示意图。

Claims (1)

1.一种基于CAN总线的双轴倾角测量装置，包括MCU、MEMS三轴加速度传感器、CAN控制器、CAN总线收发器，其特征在于所述MCU和MEMS三轴加速度传感器通过SPI接口连接，CAN控制器与CAN总线收发器相连，CAN总线收发器连接到CAN总线，MCU控制数据的传输，经MCU处理的俯仰角和滚转角的信息数据由CAN总线收发经CAN总线传输到控制设备，CAN总线同时接收控制设备发出的控制指令。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102818556A (zh) * 2012-03-19 2012-12-12 一汽解放青岛汽车有限公司 车载道路坡度检测方法及装置
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