路灯车出租,   如何开发路灯车主动稳定杆系统控制器硬件??

         路灯车出租, 如何开发路灯车主动稳定杆系统控制器硬件??   路灯车出租, 路灯车租赁, 路灯车多少钱  主动稳定杆系统防侧倾功能的实现，是建立在相应的硬件系统电路之上的，本章将根据主动稳定杆系统控制器的整体设计思路，对控制器的主控芯片进行选型，并对其最小系统电路、供电电源电路、信号采集与处理电路、电磁阀驱动电路等进行设计。

        控制系统架构和MCU选型,  控制系统基本架构主动稳定杆系统的控制系统通过控制液压系统的阀组来控制系统油路压力和油路方向，进而控制液压马达的输出转矩和旋转方向，保证主动稳定杆系统正常工作。液压系统的阀组包含两个电磁比例阀、两个电磁方向阀和一个电磁安全阀，其中比例阀用于控制系统压力，方向阀用于控制油路方向，安全阀用于控制系统油路的通断。当路灯车启动后，控制系统采集车辆侧向加速度信号、油位信号以及车速信号，确定路灯车行驶工况，若达到主动稳定杆系统启动要求，则通过控制安全阀使路灯车主动稳定杆系统启动，通过检测侧向加速度信号确定路灯车转弯方向，进而控制方向阀工作，来控制液压马达旋转方向，通过控制比例阀工作，进而可以控制液压系统油路压力，实现控制液压马达输出转矩的目的，若主控芯片检测到的油位信号达不到控制系统内部设定的阀值，则控制报警器报警。在控制过程中，将液压系统压力信号作为反馈信号，提高主动稳定杆系统的控制精度。 根据控制系统的基本架构可知，为实现控制系统的功能，主动稳定杆系统控制器硬件系统应包含主控芯片(MCU)、传感器、电源电路、信号处理电路和电磁阀驱动电路等。其中，传感器用于采集车速信号、侧向加速度信号、系统压力信号和油位信号，并将采集到的信号通过信号处理电路传送给MCU，MCU经过分析处理后，发送控制指令控制电磁阀驱动电路，进而控制各个电磁阀，实现系统的正常稳定工作。

        MCU是硬件系统的神经中枢，其作为控制器硬件系统的核心，如果型号选择合适，硬件系统就会工作可靠，经济实用，如果MCU选择不合适，就会影响整个硬件系统的正常运行，造成成本高、寿命短的现象，甚至达不到预期的效果。因此，MCU选择的好坏直接影响控制器设计的成败，必须选择合理的主控芯片。控制器硬件系统MCU的选型是根据控制器所要实现的功能及技术等方面的要求来确定的。MCU的选型具有一定的原则，只要掌握MCU选型的原则，就可以设计出最高可靠性、最优性价比和最长使用寿命的控制器硬件系统，一般情况下MCU选型的原则是：

    （1）芯片含有的功能大于设计需求，就是指设计需求尽可能用芯片内部功能完成，少用外围电路；

     （2）选大厂芯片、知名芯片、供应量多的芯片，这样选芯片的目的在于芯片的质量有保证且这些芯片的内部功能符合大众化。根据对车辆信号及主动稳定杆系统控制器的功能需求分析，并考虑芯片工作温度以及扩展性能等因素，按照MCU选型原则，从系统的技术性、实用性和开发性三方面考虑，本文选用飞思卡尔公司生产的32位单片机MCF52259LQFP为主控芯片。本文所选的芯片满足路灯车级的要求，含有144个引脚，工作温度等级高，该芯片含有512KB的Flash存储器，64KB的静态RAM，存储容量较大，内部处理数据块，含有12位模/数转换器，可以直接处理传感器发送的模拟信号，转换数据精度高，并且支持后台调试模式（BDM），可以在线调试，设计方便，含有锁相环（PLL)和看门狗功能，抗干扰性强，可靠性高，因此，基于以上特点，本文选用MCF52259LQFP作为主控芯片。 144引脚LQFP（薄型四方扁平式封装技术）封装的MCF52259的电路引脚图，每个引脚都可能有多个复用功能，有的引脚有两个复用功能，有的引脚有四个复用功能，因此很方便实现主动稳定杆系统功能的外扩。

    控制器硬件电路的设计根据主动稳定杆系统的具体功能需求及控制器的设计方案，本节将对控制器的硬件电路进行详细设计，主要包括单片机最小系统电路设计、信号处理电路设计以及电磁阀驱动电路设计等。

     单片机最小系统电路,  单片机最小应用系统是指能够使内部程序正常运行所必需的外围电路，也可以包括写入器接口电路。使用一个芯片，必须完全理解其硬件最小系统。MCF52259的最小系统电路由电源电路、晶振电路、锁相环（PLL）电路、复位电路和后台调试（BDM）电路组成。

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   （1）电源电路的设计对于一个完整的硬件系统设计来讲，首要问题是为整个硬件系统提供一个稳定的电源供电电路，电源电路的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础，是整个电路系统正常稳定运行的保证，因此必须设计稳定合理的电源电路。从整体上考虑，由于试验车型车载电压为12V电源，所以在硬件设计中把12V电压作为硬件系统的已知电压，通过设计电源电路，将已知电压转换为系统所需电压。考虑到本文所选的飞思卡尔单片机芯片正常工作所需的电压为3.3V，电磁阀驱动电路、信号处理电路以及其他的外围电路需要5V的工作电压，所以控制系统硬件电路将涉及到12V、3.3V和5V三种电压，为了将12V电压转换为系统所需的3.3V和5V电压，本文选用LM1085-3.3和LM1085-5这两款稳压芯片，电路设计如下： 在该电源电路中加入两个LED显示灯D101和D102，用于检测电源电路是否正常工作，LED显示灯常亮，表示电源电路正常输出电压3.3V和5V；在电源电路的电流干路上加入一熔断器F101，主要目的在于防止整个硬件系统短路或者电流过大烧毁控制板；并在电压输入前加入续流二极管D103，起到反向脉冲保护作用；在电路中加入去耦电容C109、C111、C112、C114、C115和C129，用于去除电路中的高频噪声，减小系统高频干扰。

    （2）晶振电路和PLL电路的设计,  晶振电路即时钟电路，晶振电路和PLL锁相环电路为芯片提供准确的工作时钟。PLL锁相环电路的作用主要是防止单片机的振荡频率不稳定，使系统的控制精度更高，它的工作过程是一个自动频率（相位）调整的闭合环路，在收、发通信双方建立载波同步或位同步。晶振电路中一定含有晶体振荡器，晶体振荡器可分为无源晶振和有源晶振两种类型。无源晶振是有两个引脚的无极性元件，需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身则无法振荡起来，是比较常见的晶振，有源晶振则需要外接电源。硬件的最小系统中使用无源晶振，通过XTAL引脚和EXTAL引脚与单片机相连，晶振频率为16MHz。 在单片机硬件系统等所使用的振荡电路中，其所要求的频率范围要广，且频率的稳定度要高。但是，晶体振荡器的频率是无法改变的，除非采用数字电路分频。而PLL锁相环电路兼有频率放大和信号提纯的功能，为降低因高速开关时钟所造成的高频信号干扰，并提高系统的抗干扰性，单片机内部PLL系统可以通过较低的外部时钟信号获得较高的内部工作频率。本控制芯片的PLL锁相环电路，由芯片内部提供电源，由引脚VDDPLL和VSSPLL引出，供外接滤波电容C14、C15和C16使用.  

  （3）复位电路的设计,  为确保单片机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是单片机系统中必不可少的一部分，复位电路是一种用来使电路恢复到起始状态的电路，就像计算器的清零按钮的作用一样，以便回到原始状态，重新进行计算，对于MCU的复位意味着MCU的运行程序一切重新开始。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。本文所涉及的复位电路复位方式是手动按钮复位，复位电路，复位引脚有复位输入引脚RSTI̅̅̅̅̅̅和复位输出引脚RST，正常情况下，复位输出引脚为高电平，三极管Q1导通，发光二极管D4会常亮，按下触点开关S1，复位输入引脚信号变为低电平，则MCU复位，此时复位输出引脚会产生一个低电平脉冲，复位电路的发光二极管D4会闪一下，表明MCU已正常复位。

   （4）后台调试（BDM）电路的设计BDM调试方式为开发人员提供了底层的调试手段，开发人员可以通过BDM向目标板下载程序，同时也可以通过BDM调试器对目标板MCU的Flash进行写入、擦除以及应用程序的下载和在线更新等操作，这些操作的实现仅仅需要向CPU发送几个简单指令，这样可以使开发人员清楚的了解系统当前的运行状态，从而使调试软件变得更加方便快捷，减少了开发周期以及人力成本，后台调试（BDM）电路的设计。

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