基于mlx90316的方向盘转角检测系统设计

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1、基于MLX90316的方向盘转角检测系统设计　　【摘要】本文介绍了一种基于MLX90316霍尔传感器的方向盘转角检测系统。系统采用MLX90316霍尔元件作为角度采集芯片，STM32作为微控制器，详细分析了系统的硬件设计和软件实现。试验表明，系统能实现对方向盘旋转角度检测并实时显示，理论误差小于0.5°，具有良好的精度，可以满足方向盘角度的测量要求。　　【关键词】STM32；方向盘转角；MLX90316；检测系统　　0引言　　在当今，随着汽车工业和检测技术的发展，越来越多的方向盘转角检测设备应用在汽车检测领域。然而传统的检测设备采用的角度传感

2、器如磁感式、光电式和磁阻式等，存在机械磨损导致精度降低，使用寿命不高、抗冲击震动能力差需要经常更换，同时存在采集数据量小、计算程序复杂等缺点[1]。文中提出的方向盘转角检测系统，采用基于三轴霍尔技术的MLX90316作为角度采集芯片，克服了传统传感器存在的机械磨损导致精度降低、需要经常维修更换的缺点，同时充分利用STM32丰富的资源，减少了硬件投资，体积小、成本低，避免了复杂的程序设计。　　1总体设计方案4　　本系统分为MLX90316角度检测模块、STM32处理模块、电源模块、存储及LCD显示模块，系统总体设计框图如图1所示。首先利用三轴霍

3、尔芯片MLX90316设计的转角传感器测得方向盘旋转角度，根据MLX90316的SPI通讯协议将角度数据发送给STM32微控制器，经过STM32进行处理后在LCD上实时显示角度数据，利用STM32的（可编程电压检测器）PVD可以进行掉电存储，有效保证系统的可靠性。　　2系统硬件设计　　2.1STM32片上资源简介　　STM32是ST公司发布的一款基于Cortex-M3内核的微控制器，Cortex-M3内核是ARM公司设计的32位RISC核心，具有高性能、低功耗、实用性强等优点。本系统采用增强型芯片STM32F103VC作为控制核心，该款芯片具

4、有256K字节的FLASH闪存以及48K字节的RAM，最高运行频率可高达72MHz，工作电压为2.0～3.6V[2]。STM32F103VC拥有3路速度高达2MB/24MHz的SPI设备接口，3路USART，2路UART串行通信接口，内置可编程波特率发生器，最高可达4.5Mbit/s，此外，灵活的静态存储器控制器FSMC能够快速访问NORFLASH或者NANDFLASH，便于存储器扩展和LCD液晶显示屏。STM32F103VC丰富的片上资源，简化了系统硬件设计，降低了系统功耗，能够满足系统要求。　　2.2角度信号采集模块设计　　角度信号采集模

5、块主要由MLX90316以及外围电路组成。MLX90316是一款运用Melexis公司独创Triaxis（三轴霍尔）技术的传感芯片。检测原理如图2所示，MLX90316采用的差分技术将垂直于芯片表面的磁感强度B⊥抵消，将平行于芯片表面的磁场强度B

6、

7、分解为两个正交的分量Bx

8、

9、和By

10、

11、，再通过集磁片IMC将两个正交分量转化为垂直方向上的分量Bx⊥和By⊥，然后由内部平面霍尔元件测量从而产生同步的相位差为90°4的正交差分信号，最后经过内部可编程为14bit或15bit的ADC将模拟信号转化为数字信号传输给基于16bitRSIC微处理器的DS

12、P计算得出角度位置信号[3]。计算得到的角度信号可以选择12bit的ADC或PWM输出、14bit的数字串行SPI输出，本文选择SPI方式输出，省去了A/D转换电路，这极大的减小了系统设计的复杂度，理论分辨率可达0.022°。　　2.3电源模块电路设计　　为了便于汽车工业的应用，电源采用车载12VDC供电，同时为满足MLX90316传感器的5v工作电压及STM32微控制器的3.3V供电要求，采用L7805和AMS1117电源稳压稳压芯片。L7805是一款常用电源稳压芯片，所需的外围元件少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠

13、、方便，而且价格便宜，AMS1117是正向低压降稳压器，内部集成过热保护和限流电路，是本系统电源设计方案中较理想的选择。电源电路设计图如图4所示。　　2.4掉电存储和LCD显示模块设计　　为了实现角度数据存储和防止角度数据掉电丢失，系统采用ATMEL公司的AT45DB161D4FLASH存储器，具有功耗低，容量大，读写速度快，抗干扰能力强等优点。AT45DB161D工作电压为2.5V至3.6V，可采用SPI接口进行读写，最高频率可达66MHz容量高达16MB，支持用户智能页面编程，每页512/528字节，共4096页，另外还有两个512/52

14、8字节的SRAM数据缓冲区[5]。由于系统采用可编程电压监测器PVD来监视供电电压，当供电电压下降到预设定的阀值以下时，将产生中断，在中断服务函数中调用FLASH读