基于C8051F045单片机的轮速测量电路设计

The Design of the W heel Speeds M easurement CircuitBased on C805 1 I 45 M CULAI Wen-juan，ZENG Kan，LEI Yu-neng(Department of Armament Products，NO.58 Research Institute of China Ordnance Industries，Mianyang 621000，China)Abstract：This paper introduced the wheel speeds measurement circuit based on C805 1 F045 MCU.Thecircuit adopts magnetic susceptibility sensor SDI-H to realize multiple signal collection，then the two pulsesquare wave signal wil be a signal which processes by the signal processing circuit back into the MCU tocounts.Based on the pulse counts we wil get the wheel speed information.Finally，through the CAN buscommunication the wheel speed inform ation will be displayed in PC.The application shows that this designpossess nicer stability of speeds measurement。

Key words：wheel speeds measurement；magnetic susceptibility sensor；pulse counts工程实践中轮速测量普遍采用以单片机为核心的数字测量方式 ，本设计则由 C8051F045为核心主控芯片，通过其自带的 CAN总线接口实现轮速信号与上位机的通信。CAN总线是 1种多主方式的串行通信总线，使用 CAN总线接口通信具有可靠的检错和错误处理机制、较高的位速率及抗电磁干扰能力。本设计的这种基于 CAN总线的轮速信号测量电路具有工作可靠、抗干扰性强等优点。

由于磁电式传感器工作稳定可靠，几乎不受温度、灰尘等环境因素的影响，因此本设计中的轮速传感器选用磁敏式SDI-H型磁敏测速传感器。选用的SDI-H型磁敏传感器具有编码器功能，频响宽，稳定性好，抗干扰强，可实现远距离传输，其位置型测速有保持功能，可从0转速开始，并内置放大整形电路，输出为2路有相位差的幅度稳定的脉冲方波信号，测速的同时还可判定车行方向。

该轮速测量电路作为无人车环境感知分系统的 1个组成部分，测量得出的轮速信息可为路径规划中更好地避障及自动驾驶控制性能的优化提供重要的数据参数。

1 系统工作原理1.1 轮速信号测量原理轮速信号测量利用轮速传感器输出脉冲频率和转速成正比的原理设计，采用测频法进行轮速测量的计时。根据轮速传感器脉冲发生器产生的2路脉冲信号的相位差判定车轮转动方向，根据单片机定时器检测在-定时间内脉冲发生器产生的脉冲数来测量轮速。

1.2 脉冲信号产生原理本设计采用磁敏式传感器进行非接触式检测。磁敏式收稿 日期 ：2012-12-13作者简介：赖文娟(1983-)，女，工程师，主要从事单兵数字化通信方面的研究。

104 四 川 兵 工 学 报 htp：//scbg.jourserv.corn/传感器由磁头和磁感应线圈组成，磁头固定在磁极支架上，支架固定在长轴上，磁感应线圈通过轮毂 、制动毂连为-体，长轴穿过车轮与内部的轴承配合，轮毂带动车轮转动。磁头与磁感应线圈的作用距离为0-2 mm，磁敏式传感器的磁感应线圈内镶嵌n个 N/S极性条形磁铁，每个内置的N/S极性条形磁铁交替与磁头接近、离开，使传感器输出信号端产生周期性开关电平，从而形成脉冲信号。每当车轮转动 1圈，磁敏式传感器产生n个脉冲，输出脉冲经信号处理电路送单片机计数后就可计算得出轮速。

1.3 轮速信号的检测原理将磁敏式传感器输出的方波信号送至 C8051F045单片机的外部，用 T1作定时器，11D作计数器，将 中断 INTO引脚设定为边沿触发方式，计满 100个脉冲数 ，触发中断，进入计数服务中断程序。单片机对脉冲方波信号进行周期测量，经计算得到轮速。

考虑到车行方向为双向，车轮既可顺时针也可逆时针旋转，单片机需对车轮转向输出的2路脉冲方波信号 A和 B鉴向后才能计数。若车轮顺时针旋转时，SDI-H型磁敏测速传感器输出的脉冲方波信号 A超前 B相位 90。；则反之，若车轮逆时针旋转，SDI-H型磁敏测速传感器输出的脉冲方波信号 A将滞后 B相位 90。。此鉴向通过单片机编程实现。

2 系统总体方案如图 1所示，轮速测量 电路系统主要由轮速传感器 、信号处理电路 、单片机、CAN收发器和上位机组成。

图 1 轮速测量 电路 系统总体 框图轮速测量电路系统工作流程为：轮速传感器输出的2路有相位差的信号 CGO0-12V、CG01-12V经信号处理电路光电隔离、限幅降压、反向后形成 2路脉冲方波信号 CG00-3.3V和 CGO13.3V，送单片机 C8051F045的 1E0.0、P0.1。轮速信号的检测通过将轮速传感器输出的2路脉冲方波信号送至单片机的外部中断引脚，将其设定为边沿触发方式，用单片机定时器对脉冲方波信号进行周期测量计数 ，得到轮速 ，通过 CAN 总 线 接 口送 至 CAN 收 发 器。CAN 收 发 器SN65HVD230与单片机 CAN总线接口组成控制接口电路，通过CAN收发器将输入信号转化为差分信号输出到CAN总线上，轮速数值通过总线接口电路发送至上位机。

3 系统电路设计3.1 单片机主控芯片电路C8051F045单片机是完全集成的混合信号片上系统型MCU，具有 64个数字 I/O引脚，片内集成了 1个 CAN2.0B控制器，具有片内 VDD监视器 、看门狗定时器和时钟振荡器，是真正能独立工作的片上系统。C8051F045单片机属于5l系列单片机 ，其基本控制电路有复位电路和时钟电路。本设计中单片机控制电路/RST引脚采用上电复位，时钟电路采用22.1184M 晶振 Y1。单片机测量轮速时，单片机对由I/0引脚 PO.0和 PO.1输入的2路脉冲方波信号鉴向后再计算，此鉴向通过单片机编程实现。由单片机编程计算得出的轮速值通过 CANTX发送至 CAN收发器信号输入端 ，由 CAN收发器通过 CAN总线发送至上位机。单片机控制电路如图2所示。

3.2 信号处理电路信号处理电路部分是整个测速系统的核心，信号处理电路将轮速传感器产生的2路脉冲信号通过限幅降压和反相器调整成 1个可满足单片机输入脉冲的脉冲方波信号。由于SDI-H型磁敏测速传感器输出的2路脉冲信号 CGO0-12V和 CG01-12V高电平在电源电压 11～12 V，低电平在 0V左右 ，故该脉冲信号的电压值不符合 C8051F045单片机接口要求，需利用 TLP521-1限幅降压隔离整形电路处理电压信号，并通过 74HC04反相器将 TLP521-1处理后的2路降压信号 CGO03.3V和CGO1-3.3V反向，其脉冲信号输出电压高电平约为 3.3 V，这样经过信号处理电路处理后产生的2路脉冲方波即可通过 I/O引脚 PO.0和 P0.1送至单片机计算。信号处理电路如图3所示。

3.3 CAN收发器电路如图4所示，将单片机 CANTX发送的轮速数值经LTT12光电隔离后送至 CAN收发器 SN65HVD230，将轮速数值转化为差分信号 CAN和 CAN-输出到 CAN总线，由此轮速值通过 CAN总线接口发送至上位机。

4 结束语系统电路以 白带 CAN总线接口的单片机 C8051F045为核心主控芯片，选用可鉴相的输出为 2路脉冲方波信号的磁敏式传感器SDI-H，将产生的2路脉冲方波信号经信号处理电路光电隔离、限幅降压反向后送单片机计数，通过单片机 CAN总线接口经 CAN收发器 SN65HVD230将轮速信息发送至上位机显示。实际应用证明，本设计具有 良好的测速稳定性 ，可在不增加硬件开支的前提下有效提高低速时的测量准确性 ，在轮速测量上有-定的应用价值。

赖文娟，等：基于C8051F045单片机的轮速测量电路设计 105CANRX≥CANTX · -VCc-3.3V：CNRX DcoCNTX DC1V1 /R8TV2 TooONEN TDIV∞ 1 TCKV∞ 2 T8V∞ 3 PO.OI№ .O PO.1INO.' PO.2II .2 Po.3INO.3 PO.4HVcP PO.5HVREF PO.8HVIN PO.7HVIN- P3.OXTL1 P3.1XTL2 P3.2OND1 P3.3GND2 P3.4Da帅 1 P3.5DGND2 P3.6DQND3 P3.7VREF P2.0VREF P2.1P1.7 P2.2P1.6 P2.3P1.5 P2.4P1.4 P2.5P1.3 P2.6P1.2 P2.7P1.1 P1.OT瞻 TDIVCC3.3VP-I-B C9PIN2 C1OP1441 C11IN57 C12。，'2 .1111411-c∞c，。 。