專利名稱：基于can總線的雙軸傾角測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量儀器，特別涉及一種基于CAN (Controller Area Network，控制器局域網(wǎng))總線的雙軸傾角測量裝置。
背景技術：
傾斜角度是生活和工業(yè)中需要關注的一個重要物理量，在很多情況下，都需要知道特定的設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、泵車泵臂等， 需要隨時獲取他們的傾斜角度，以便進行姿態(tài)調整和控制。傾角測量裝置就是實現(xiàn)測量傾斜角度這一功能的裝置，它在測量并計算出傾斜角度后，需要將相關的數(shù)據(jù)通過一定的方式發(fā)送到控制單元，由控制單元做出反應。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方式是通過串口通訊。然而，隨著汽車電子技術的不斷發(fā)展，汽車、工程機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，而且各電子控制單元之間的連接導線也越來越多，因此， 為提高電子控制單元間通訊可靠性和降低導線成本及布線難度，德國BOSCH開發(fā)了 CAN總線協(xié)議，并且已經(jīng)發(fā)展成為國際標準，代表了汽車電子網(wǎng)絡的主流發(fā)展趨勢。CAN總線結構簡單，所有節(jié)點都連接在2根總線(CAN_H、CAN_L)上；各節(jié)點之間可以實現(xiàn)自由通信；網(wǎng)絡上的節(jié)點個數(shù)在理論上不受限制；非破壞性仲裁技術，有效避免了總線沖突；可靠的錯誤處理和檢錯機制，抗干擾能力強，可在高噪聲環(huán)境中工作。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的發(fā)明目的是針對使用傳統(tǒng)通訊方式的傾角測量裝置存在的缺陷，提供一種基于CAN總線的雙軸傾角測量裝置。這種基于CAN總線的雙軸傾角測量裝置，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)絡進行連接通信，降低了開發(fā)成本， 縮短了開發(fā)時間周期。本實用新型包括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SPI接口連接，MCU對加速度傳感器進行初始配置，并從加速度傳感器讀取裝置當前在X、Y、Z方向上的加速度數(shù)值，通過重力加速度在水平方向上的分量，計算得出裝置在X、Y方向上與重力場所成的角度，即俯仰角和滾轉角。MCU將俯仰角和滾轉角的信息數(shù)據(jù)填入CAN數(shù)據(jù)幀內(nèi)，并啟動發(fā)送，數(shù)據(jù)幀通過CAN總線傳輸?shù)娇刂圃O備，經(jīng)控制設備根據(jù)傾角信息執(zhí)行相應的操作，CAN總線同時接收控制設備的控制指令。所述MCU對MEMS三軸加速度傳感器的測量數(shù)據(jù)進行校準和轉換。 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CAN控制器進行數(shù)據(jù)的傳輸。本實用新型的優(yōu)點是采用了 CAN總線技術，通信速率高，通信可靠性好，接口簡單，實時監(jiān)測傾角的變化。

圖1本實用新型的傾角測量原理示意圖；[0007]圖2本實用新型的結構示意圖；圖3本實用新型的控制程序流程示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型的實施例參見圖1，在靜止或勻速運動的狀態(tài)下，當裝置與水平面平行時，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 ；當裝置發(fā)生傾斜時，如在X軸方向傾斜， 與水平面形成俯仰角α，此時在X軸的方向上就有了一個加速度值，這個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軸上也有一個重力加速度的分量 a_z，通過這個兩個分量和三角函數(shù)運算就可以計算出俯仰角α的數(shù)值。同理可以計算出裝置在Y軸方向上滾轉角β的數(shù)值。參見圖2，本實用新型包括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CAN控制器進行數(shù)據(jù)的傳輸。經(jīng)MCU處理的俯仰角和滾轉角的信息數(shù)據(jù)由CAN總線收發(fā)器經(jīng)CAN總線傳輸?shù)娇刂圃O備，MCU對MEMS三軸加速度傳感器的測量數(shù)據(jù)進行校準和轉換。經(jīng)控制設備根據(jù)傾角信息執(zhí)行相應的操作， CAN總線同時接收控制設備的控制指令。所述MCU采用Freescale公司的MC9S12XDT256，內(nèi)部集成EEPROM存儲器和 CAN控制器，提供SPI接口，運算速度快，性價比高。所述MEMS三軸加速度傳感器采用 ANALOG DEVICES公司的ADXL345，分辨率高，可以測量動態(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，進行CAN數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收，TJA1040通過其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 CAN控制器進行數(shù)據(jù)的傳輸。本實用新型所述的傾角測量裝置，對外提供一個4針的接口，分別是電源線、地線、CAN_H線、CAN_L線。接口簡單，測量響應速度快、精度高，通信可靠。圖3為本實用新型的控制程序流程示意圖。
權利要求1. 一種基于CAN總線的雙軸傾角測量裝置，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備，CAN 總線同時接收控制設備發(fā)出的控制指令。
專利摘要一種基于CAN總線的雙軸傾角測量裝置，本實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角，通過CAN總線發(fā)送到其它設備，并且通過CAN總線接收控制設備的控制指令。本實用新型的優(yōu)點是采用了CAN總線技術，通信速率高，通信可靠性好，接口簡單，實時監(jiān)測傾角的變化。
文檔編號G01C9/00GK201983789SQ20112005937
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權日2011年3月9日
發(fā)明者劉勝, 劉超軍, 熊波, 陳君杰 申請人:劉勝