基于CY8C29466的汽车油门踏板角位置传感器设计

2010-04-29 18:27:46来源: 电子系统设计
      随着科学技术的发展,汽车正朝着智能化的方向发展。随汽车智能化程度的增加,传感器在汽车上的应用越来越多。油门踏板角位置是汽车智能化控制中的一个重要参数,目前市场上的角位置传感器大多价格昂贵、体积大、寿命低。因此,开发一款价格低、体积小、寿命相对较高的油门踏板角度传感器显得尤为重要。本设计的目的是开发一款基于赛普拉斯半导体公司生产的可编程片上系统CY8C29466的非接触式角度传感器。

      设计原理

      首先通过三点式LC正弦波振荡电路,产生一个正弦波信号,电路中的电感系数L随被测角度的改变而改变;然后把正弦波信号输入到电压比较器,得到一个方波信号;最后把方波信号输入到单片机进行处理,根据方波信号的频率由单片机输出分别与角度成线性关系的电压和频率两路信号。

      1.三点式LC正弦波振荡电路

       图1所示是基本的三点式LC正弦波振荡回路,一个三点式LC正弦波振荡回路要想正常工作,必须具备一个振荡回路(至少有两个储能原件)、振荡能量来源(电源+Vcc)和控制元件(三极管)。

                                       图1(a):三点式LC正弦波振荡电路

图1(b):三点式LC正弦波振荡电路。

                                        图1(b):三点式LC正弦波振荡电路

      2.混合信号PSoC

       传统的单片机只包括数字逻辑系统,而本设计采用的CY8C29466不仅具有数字逻辑系统,还具有模拟模块和模数混合信号模块,例如增益可编程放大器、电压比较器、模数转换模块和模数转换模块。该芯片的高集成度特性使整个设计节省了元器件、产品的体积也更小。

      硬件设计

       传感器的硬件部分主要包括两大部分,其中CY8C29466和外围电路为第一部分。CY8C29466主要负责测量信号的频率,进行温度校正和相应的线性化处理,并输出电压信号和频率信号。

       外围电路主要完成以下工作:

      1. 电压转换,将供给温度传感器的10V电压转换为5V的电压,作为单片机和电位计的电源;

  2. 环境温度测量;

  3. 形成振荡回路;

  4. 实现双回路保护,提高产品的可靠性。传感器第二部分电路的作用是实现通过改变角度来改变角度来改变线圈的电感系数。

      硬件部分所使用的器件见表1。

表1:基于CY8C29466设计方案所用的元件。

表1:基于CY8C29466设计方案所用的元件

      软件设计

      设计过程中用到的模块主要有:ADCINC12、CMPPRG、DAC8、INSAMP、PGA、PWM16_1、PWM16_2、Timer16、Counter24。它们的位置和相互之间的连接方式如图2所示。其中,模数转换模块ADCINC12用来将温度传感器采集到的模拟信号转化数字信号,用于传感器输出量的修正;电压比较器模块CMPPRG、反向放大器模块INSAMP和增益可编程放大器模块PGA三个模块与外围的若干电子元件一起构成三点式正弦波振荡回路;数模转换模块DAC8用于产生传感器的电压输出信号;脉宽调制模块PWM16_1用于数模转换模块DAC8的时钟源,提高了数模转换的精度;脉宽调制模块PWM16_2用于产生传感器的频率输出;定时器模块Timer16和计数器模块Counter24用于计算输入信号的频率。
 

基于CY8C29466的汽车油门踏板角位置传感器设计

 

图2:用户模块图。

                                                     图2:用户模块图

     

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关键字:角位置传感器  PSoC  单片机  混合信号

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2010/0429/article_1980.html
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