運動部件卡住報警器(應用實例礦車剎車加力器活塞卡住報警器)

1五湖四海1

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      我這小項目是為了解決運動的活塞是否被卡住而設計的。在實際中汽車剎車系統出現故障容易造成重大事故發生。我們的礦車有兩個加力器，如果一個加力器出現問題能及時發現是可以避免事故的發生。所以制作這個運動部件卡住報警器對安全是很有必要的。

      實現原理上用一個能夠檢測距離的模擬量傳感器。控制器先判斷運動部件是否受人為控制開始運動，如果部件開始運動，控制器的模數轉換器每隔一段時間采集一次距離，控制器計算前后兩次采集距離值是否一樣，就可以判斷運動部件是否被卡住不動了。下面介紹下用到的器件和具體設計細節。

      距離傳感器用的是光電模擬量輸出傳感器，檢測范圍在10mm——100mm。如下圖中兩個圓柱形的便是距離傳感器。

      控制器用的是ARM cortek M3 STM32f103，有人會問為什么要用這個高性能的處理器呢？我認為現在已經不是51單片機是世界了，51單片機沒有AD轉換器，需要外接AD轉換器，代碼需要從零開始寫。而ARM cortek M3 里面有10bit AD轉換器，有大量的寫好的庫函數可以調用，可以縮短開發時間。他們的價格差不多為什么不選STM32f10。這次用的是現成的STM32f103最小系統板。如上圖

      代碼設計上用到了兩個定時器中斷，一個定時器每隔200ms采集一次距離值，另一個發生故障時每隔500ms報警一次，用到的算法有AD軟件濾波，采集500次距離值后，用冒泡排序法去掉最大值和最小值后，再求平均數算出距離值，這時采集的距離值很準。剩下的就是用if else編寫的邏輯判斷了。調試時用到了printf（）庫函數，結合電腦串口調試助手調試代碼。調試代碼如下圖，部分程序代碼在最下面

      完成的控制器如上圖，正常工作時指示燈和蜂鳴器不亮也不響，如果活塞被卡住時聲光報警。

      上圖是加力器，它是用氣頂動油完成輸出二倍力的器件。如果活塞卡死這個報警就會報警提示故障。

      下面是代碼是主函數代碼 最下面有全部代碼如果有問題可以和我交流，QQ：835358518 微信：hm15041303104

#include <stm32f10x_lib.h>

#include "sys.h"

#include "usart.h"               

#include "delay.h"        

#include "led.h"

#include "key.h"

#include "exti.h"

#include "wdg.h"

#include "timer.h"           

#include "adc.h"

#include "alarm.h"

#define LIM 5                                                                              //卡住判斷參數

#define TREAD 2                                                                        //踩剎車

#define LOOSEN 1                                                                     //松剎車

#define CLEAR 3                                                                        //清除

#define DIFFERENCE 50                                                            //回差

) @0 K" f  y, S

u16 lim_value = 1800;                                                              //極限報警值

u16 max_value_l = 1000, max_value_r = 1000;                      //踩剎車標志值

u16 min_value_l = 3000, min_value_r = 3000;                        //松剎車標志值

u8 count = 0;                                                                          //設置剎車標志防干擾計數                                                        

u8 lock_count;                                                                        //卡住時計數防干擾處理

' T; [! c2 Z" H

u16 distance_l[2] = {0,0};                                                      //卡住比較數組

u16 distance_r[2] = {0,0};

u8 i = 0;                                                                                 //采集數據計數變量

6 E' R4 m8 C& s7 S

bool brake_state_l, brake_state_r;                                         //剎車狀態標志位

bool lock_alarm_l, lock_alarm_r, lock_alarm;                          //卡住報警標志位

u16 value_buf[N];                                                                 //濾波求平均緩存

u32 sum;                                                                              //濾波求平均總和緩存

u16 temp;                                                                             //濾波求排序緩存

( \5 t- M% R; q! j

                                                                                             //判斷是否活塞卡住

bool is_stuck(u16 distance_zero, u16 distance_one, bool brake_state, u16 *max_value, u16 *min_value);                                                                                

void data_collection(void);                                                    //數據采集

/**

        主函數        

*/

int main(void)

{

        bool lim_alarm_l, lim_alarm_r;                                      //超限警報標志位                  

          Stm32_Clock_Init(9);                                                //系統時鐘設置

        delay_init(72);                                                             //延時初始化

        uart_init(72,9600);                                                     //串口1初始化   

        LED_Init();                 

        Adc_Init();        

        Timer2_Init(5000,7199);                                              //定時報警

        Timer3_Init(2000,7199);                                              //定時采集ADC  

//        Timer4_Init(5000,7199);                                            //定時打印

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        while(1)

        {                        

                lim_alarm_l = isOverrun(distance_l[0]);                        //返回超限標志

                lim_alarm_r = isOverrun(distance_r[0]);

                                                                                                   //返回剎車中標志

                brake_state_l = isBrake_state(distance_l[0], max_value_l, min_value_l);        

                brake_state_r = isBrake_state(distance_r[0], max_value_r, min_value_r);

                                                                                                   //報警處理函數

                Alarm_dispose(lim_alarm_l, lim_alarm_r, lock_alarm);

        }

}

/**

        定時器2中斷服務程序

        功能：發生定時中斷控制蜂鳴器報警         

*/

void TIM2_IRQHandler(void)

{

& R+ n: A& @- ]# ]; V+ }( K/ ~( \

        if(TIM2->SR&0X0001)                                //溢出中斷

        {        

                BUZZER = 0;

                delay_ms(100);

                BUZZER = 1;                        

        }                                   

        TIM2->SR&=~(1<<0);                                //清除中斷標志位             

}        

/**

        定時器3中斷服務程序         

        功能：發生定時中斷時采集ADC數據，并根據判斷活塞是否卡住

*/         

void TIM3_IRQHandler(void)

{                                                                  

        if(TIM3->SR&0X0001)//溢出中斷

        {                        

                if( ( lock_alarm_l && brake_state_l) || ( lock_alarm_r && brake_state_r) )

                        lock_alarm = 1;

                else

                        lock_alarm = 0;        

* u( |, U+ ]  x# p  |

                data_collection();                                                          //數據采集后判斷是否活塞卡住                                                

* E8 s' r7 l' f9 d: T2 W& x

        }                                          

        TIM3->SR&=~(1<<0);                                                        //清除中斷標志位             

}

/**

        功能：1.判斷左活塞是否卡住

                  2.設置剎車標志        

*/

bool is_stuck(u16 distance_zero, u16 distance_one, bool brake_state, u16 *max_value, u16 *min_value)

{

        u8 motion;                  

+ \) l, w- P* Z0 y& w! y

        if( (distance_one-distance_zero) > 5)                        //松剎車標志

                motion = LOOSEN;

3 [2 F; f+ l7 c9 `- U: E: [

        if( (distance_one-distance_zero) < -5)                        //踩剎車標志

                motion = TREAD;

% T7 {8 O$ Z. ?3 m

        if( ( (distance_one-distance_zero) < LIM) && ( (distance_zero-distance_one) < LIM) )

        {

/*                                                

                                                踩剎車時動態設置最小值剎車標志*/

                if(motion == TREAD)

/*                                                如果這次值比上次設置的標志值小說明上次是卡住值，更新最小值標志*/

                        if(distance_zero+DIFFERENCE < *min_value )

                                *min_value = distance_zero+DIFFERENCE;

/*

                                                松剎車時動態設置最大值剎車標志*/                        

                if(motion == LOOSEN)

/*                                                如果這次值比上次設置的標志值大說明上次是卡住值，更新新的標志*/

                        if(distance_zero-DIFFERENCE > *max_value )

                                count++;         //防干擾計數

                        if(count > 1)

                        {

                                *max_value = distance_zero-DIFFERENCE;

                                   count = 0;

                        }        

                motion = CLEAR;                                                //清除剎車標志

                if( brake_state )                                                  //剎車時如果卡住開始計數

                        lock_count++;

( I4 d  z& b1 K" R5 @

                if( lock_count >= 5 )                                          //計數五次后報警位置位

                {

                        lock_count = 5;

                        return TRUE;

                }

        }

        else

        {

//                lock_alarm = 0;

                lock_count = 0;

                return FALSE;

        }

}

/**

        功能：判斷活塞是否卡住數據采集函數

*/

void data_collection(void)

{

        u16 distance_zero, distance_one;        

8 A, A1 _/ A3 U. V- |

        filter(ADC_CH0);

        distance_l = sum;

        delay_ms(20);

* g; m0 I/ g4 n+ p% i6 f! y

        filter(ADC_CH1);

        distance_r = sum;

        i++;

         if(i > 1)                //采集了兩組數據后判斷一次是否卡住

        {

                i = 0;

                distance_zero = distance_l[0];

                distance_one  = distance_l[1];

                lock_alarm_l  = is_stuck(distance_zero, distance_one, brake_state_l, &max_value_l, &min_value_l);                          

                distance_zero = distance_r[0];

                distance_one  = distance_r[1];

                lock_alarm_r  = is_stuck(distance_zero, distance_one, brake_state_r, &max_value_r, &min_value_r);                          

//                 d_value = distance_l[1]-distance_l[0];                        

//                 printf("%d,%d\n", motion_l, motion_r);

                   printf("%d,%d,%d,%d\n",max_value_l,min_value_l,max_value_r,min_value_r);                        

//                printf("%d,%d,%d,%d\n",lock_alarm_l, lock_alarm_r ,lock_count_l, lock_count_r);

//                printf("%d,%d,%d,%d\n",distance_l[0],distance_l[1],distance_r[0],distance_r[1]);

//                printf("%d,%d\n",distance_l[1]-distance_l[0],distance_r[1]-distance_r[0]);

//                printf("%d\n",distance_r[1]-distance_r[0]);

        }        

}

9 V/ f2 c4 u3 B* K( x! c5 n" S# A

' k# @7 Q, ?' x$ O2 H# O; Q
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$ F" v& Y2 S1 C/ M/ S5 i


+ b, Y' ?9 ?, `* z
! a! ^3 `1 @, [* t. A2 o" D


* L! h' ?8 R7 K' K7 M

竹桿捅飛機

贊

huhaofei

大俠用的啥編程軟件？c++嗎？

龍游大海

好像很復雜的

925269815

贊贊贊

那年丶哥很帥

   代碼什么的就看不懂了

1五湖四海1

開發軟件是用keil 4,編寫語言是用c