汽車電子技術(shù)畢業(yè)論文---車輛限速裝置

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一種智能限速裝置，利用速度傳感器將轉(zhuǎn)變成的電壓信號(hào)輸送給ECU（Electronic Control Unit），來控制速度，速度達(dá)到規(guī)定值時(shí)切斷電路達(dá)到限速的目的。本文介紹了限速裝置的工作原理，詳細(xì)講述了系統(tǒng)的組成、原理和測(cè)試方法。系統(tǒng)采用硬件兼軟件對(duì)測(cè)量過程及測(cè)量結(jié)果進(jìn)行處理。與傳統(tǒng)的限速裝置相比，此限速器具有結(jié)構(gòu)

2、簡(jiǎn)單、新穎、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)證明在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)都取得了良好的效果，系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)精度及動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，同時(shí)也提高了限速裝置的整體性能。</p><p>　　該系統(tǒng)的目的在于自動(dòng)限制汽車的運(yùn)行速度.它能根據(jù)道路狀況的不同,給出對(duì)應(yīng)不同的限速值; 通過對(duì)汽車當(dāng)前速度的測(cè)量,并與設(shè)定的限速值相比較.當(dāng)大于設(shè)定限速值時(shí),使油門自動(dòng)關(guān)小,由于這是一個(gè)負(fù)反饋控制過程,能使汽車的運(yùn)行速度限制在限速值附近.</p&

3、gt;<p>　　限速值是由交通部門根據(jù)路況設(shè)置的,進(jìn)入某種路況時(shí)將會(huì)自動(dòng)地改變限速值.從而使超速行駛的可能性大大減少，交通事故也明顯下降。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集；控制裝置；霍爾式傳感器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　One kind of intelligent spe

4、ed limiting device is designed, using the speed sensor will change into a voltage signal transmission to the ECU (Electronic Control Unit), to control the speed of up to the required duty to cut off the circuit speed pur

5、poses. This paper introduced the working principle of speed device, described in detail the composition of the system, principles and testing methods. Hardware and software systems used to measure the process and measure

6、ment process. With the traditiona</p><p>　　The system aims to automatically limit the vehicle speed. It according to different road conditions, give different values of the speed limit; by measuring the spee

7、d of the current car, and set the speed limit compared to the value. When in the set speed limit value, so that automatically throttle clearance small, because this is a negative feedback control process that will enable

8、 cars to run at the speed limit near the speed limit value. </p><p>　　limit value by the Transport Department are set according to road conditions, access to a kinds of traffic will be automatically changed

9、when the speed limit value. However, the speed limit zone at the vehicle drivers can not change the speed limit value; thereby speeding the possibility of greatly reduced; accidents also decreased significantly.</p>

10、;<p>　　Key words: Data collect; Control device; Dyadic sensor of Hall</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p>　　1.1 車輛限速裝置設(shè)計(jì)的意義1</p&g

11、t;<p>　　1.2 車輛限速的發(fā)展前景1</p><p>　　1.3 車輛限速設(shè)計(jì)思路2</p><p>　　1.4 車輛限速裝置的應(yīng)用3</p><p>　　第2章 車輛限速的總體設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2 車輛限速裝置的工作原理7&

12、lt;/p><p>　　第3章 車輛限速硬件電路設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1 主控模塊9</p><p>　　3.2 測(cè)速傳感器10</p><p>　　3.3 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.4 顯示電路的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.5 按鍵電路的設(shè)計(jì)11<

13、;/p><p>　　3.6 共陰極LED顯示驅(qū)動(dòng)器 MAX7219芯片12</p><p>　　3.7 控制裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.8 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.9 車輛限速裝置的性能測(cè)試16</p><p>　　3.9.1 測(cè)試方法與結(jié)果16</p>&l

14、t;p>　　3.9.2 干擾問題17</p><p>　　3.10 主要元件介紹17</p><p>　　3.10.1 霍爾傳感器18</p><p>　　3.10.2 MCS-51系列AT89C5220</p><p>　　3.11 控制裝置的工作原理22</p><p>　　3.11.1 ABS控制

15、原理22</p><p>　　3.11.2 ECU控制原理23</p><p>　　3.12 限速器實(shí)現(xiàn)原理24</p><p>　　第4章 車輛限速的軟件電路設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.1 限速器的軟件設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.2 軟件設(shè)計(jì)的功能29</p><p>

16、　　4.3 系統(tǒng)程序流程圖30</p><p>　　4.4 顯示程序流程圖31</p><p>　　4.5 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖32</p><p><b>　　結(jié) 論33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>

17、　　致 謝35</b></p><p><b>　　附 錄36</b></p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　車輛限速裝置設(shè)計(jì)的意義</p><p>　　近年來，汽車保有量迅速增加，車輛安全性已成為人們最關(guān)心的問題。為了保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，政府部門制定了相

18、關(guān)的道路交通安全法規(guī)，為了滿足安全法規(guī)和消費(fèi)者對(duì)車輛安全性的要求，廠商采取了多方面措施來改善車輛的安全性能，其中電子技術(shù)起了很大的作用。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，車輛電子化的程度越來越高，車輛傳感器成為汽車電子控制系統(tǒng)的重要組成部件，也是車輛電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心技術(shù)之一。車輛內(nèi)傳感器的工作環(huán)境十分惡劣，因此對(duì)傳感器的要求也十分嚴(yán)格。這些傳感器必須要經(jīng)受40℃~+150℃的溫度變化，而且要求精度高、可靠性好、反應(yīng)快、抗干擾和抗振動(dòng)能力強(qiáng)，

19、才能準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛運(yùn)行的有關(guān)狀態(tài)，速度傳感器是列車安全行駛的重要設(shè)備，它能否穩(wěn)定工作，將直接影響到車輛的正常運(yùn)行。</p><p>　　在現(xiàn)代汽車電子控制中，傳感器廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)中，傳感器的使用數(shù)量和技術(shù)水平?jīng)Q定了現(xiàn)代車輛控制系統(tǒng)的性能，為汽車性能的改善提供了有力保障。傳感器是汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是促進(jìn)汽車高檔化、電子化、自動(dòng)化的關(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)

20、域研究的核心內(nèi)容之一。傳感器能及時(shí)識(shí)別外界和系統(tǒng)本身的變化，對(duì)溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、體積流量等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)量，并將信息傳遞給電腦進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)汽車各系統(tǒng)的電子控制。現(xiàn)代社會(huì)對(duì)車輛性能的要求越來越高，促使汽車傳感器技術(shù)不斷發(fā)展，今后汽車傳感器的發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)微型化、智能化和多功能化，開發(fā)新材料、新工藝和新型傳感器。</p><p>　　汽車在路上行使，當(dāng)汽車進(jìn)入限速路段時(shí)，汽車上的信號(hào)接收器接收到該

21、路段的限速信號(hào)反饋給控制電路，由控制電路自動(dòng)處理信號(hào)通過控制汽車的噴油量來控制車的速度，當(dāng)車速超過限速值時(shí)，汽車自動(dòng)來關(guān)閉油門降低噴油量從而使汽車減速；當(dāng)車速低于限速值時(shí)汽車自動(dòng)增加噴油量使車速控制在限速值左右。</p><p><b>　　車輛限速的發(fā)展前景</b></p><p>　　現(xiàn)在因車輛超速引起的事故很令人思考，但是市場(chǎng)又缺乏此類裝置，車輛生產(chǎn)廠家有沒有給

22、以配置，所以很多人都在想盡辦法，制定法規(guī)杜絕超速現(xiàn)象，以避免因超速帶來的事故災(zāi)難。用于電子油門車輛的限速巡航器，解決了困擾人們已久的超速難題，這個(gè)產(chǎn)品不限車型，不沖突行車電腦，獨(dú)有的智能芯片運(yùn)行模式，使得車輛限速行駛，定速行駛變得輕松易行，并且以超低價(jià)格，薄利多銷的經(jīng)營理念，迅速贏得市場(chǎng)。</p><p>　　限速功能：就是一個(gè)限速器，具有限速功能，當(dāng)車輛需要限定一個(gè)最高時(shí)速，以便行駛不會(huì)超過設(shè)定的速度值，只需在

23、行駛到這一速度時(shí)，按住限速按鈕三秒鐘，車輛最高速即已設(shè)定，車手再怎么踩油門，換擋，車速只能限定在所定速度值以內(nèi)，這為廣大駕校學(xué)員學(xué)車提供了方便，不至于因?yàn)閷W(xué)員對(duì)油門的生疏，而突然出現(xiàn)高速而造成事故。</p><p>　　現(xiàn)在的校車安全已成為我們關(guān)注的焦點(diǎn)，為校車限速，加裝限速器，也是降低校車安全隱患的一大舉措</p><p>　　很多途徑廠區(qū)，生活區(qū)的車輛也會(huì)限定速度，以避免超速事故，但是

24、又沒有限速裝置，更不能隨車盯視司機(jī)，所以每年的事故也是很多的，給公司，廠家?guī)砭薮髶p失，給那么多的家庭帶來不幸，有了這一產(chǎn)品，只要設(shè)定了速度，便不愁再超速行駛了。</p><p>　　定速系統(tǒng)：也是一個(gè)安全的定速巡航器。只要按一下定速按鈕，車速便被鎖定在相應(yīng)速度，并且會(huì)在上下坡的時(shí)候自動(dòng)加減油門，精確控制車速。本產(chǎn)品集限速巡航于一體，具有很高的社會(huì)推廣性和社會(huì)效益。</p><p><

25、;b>　　車輛限速設(shè)計(jì)思路 </b></p><p>　　隨著汽車工業(yè)和高速公路建設(shè)的發(fā)展，每年由各種交通事故造成的人員傷亡數(shù)目驚人，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，造成各種交通事故的主要原因是車輛的超載和超速行駛，而后者隨機(jī)性很大，糾章困難，而且由于中國公路條件復(fù)雜，不同等級(jí)的公路允許的最高速度不同，現(xiàn)有的限速裝置難以適應(yīng)這種情況。 針對(duì)這種狀況，開發(fā)具有智能決策模塊的汽車。</p>

26、;<p>　　近年來隨著科技的飛速本設(shè)計(jì)是發(fā)展，為了克服傳統(tǒng)模擬車速顯示儀表顯示數(shù)不準(zhǔn)確及沒有超速提示的缺點(diǎn)，數(shù)字化儀表迅速的進(jìn)入汽車儀表行業(yè)，成為一種趨勢(shì)，本文從駕駛員自身安全角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種檢測(cè)車輛超速的報(bào)警系統(tǒng)。該報(bào)警系統(tǒng)允許駕駛員通過自帶鍵盤設(shè)置本車輛安全行駛的最高速度 當(dāng)車輛處于行駛狀態(tài)中，該系統(tǒng)通過速度傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)機(jī)動(dòng)車輛。并通過LED顯示車輛的實(shí)際車速和用戶設(shè)置的安全參數(shù)．當(dāng)發(fā)現(xiàn)車輛速度超過駕駛員設(shè)置的

27、最高值時(shí)，蜂鳴器開始報(bào)警，警告燈不斷閃爍，車速不再上升，提醒駕駛員減速。達(dá)到防患于未然的目的。單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用。此設(shè)計(jì)就是一種利用AT89C52單片機(jī)對(duì)機(jī)動(dòng)車超速行駛情況進(jìn)行蜂鳴報(bào)警和燈光報(bào)警的系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，操作方便，可廣泛應(yīng)用于摩托車、汽車等機(jī)動(dòng)車輛。</p><p>　

28、　本文要求設(shè)計(jì)一個(gè)具有數(shù)字顯示功能的單片機(jī)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)車輛當(dāng)前速度輸出，當(dāng)達(dá)到所設(shè)定的速度上限時(shí)并報(bào)警，以保證駕駛?cè)藛T的人身安全。首先要進(jìn)行系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中一般應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：</p><p>　　(1) 遵循從整體到局部的設(shè)計(jì)原則。在過程中，應(yīng)遵循從整體到局部的設(shè)計(jì)原則，把復(fù)雜難處理的問題分為若干個(gè)較為簡(jiǎn)單的、容易處理的問題，分別加以解決。</p><p>　　(2) 經(jīng)濟(jì)性要

29、求。為了獲得較高的性能價(jià)格比，設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)盲目追求復(fù)雜高級(jí)的方案。在滿足性能指針的前提下，應(yīng)盡可能采用簡(jiǎn)單的方案，因?yàn)榉桨负?jiǎn)單意味著所用的元器件少，可靠性高，而且比較經(jīng)濟(jì)。</p><p>　　(3) 可靠性要求。所謂可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?？煽啃灾羔槼丝捎猛瓿晒δ艿母怕时硎就猓€可以用平均無故障時(shí)間、故障率、失效率或平均壽命等來表示。</p><p>

30、;<b>　　車輛限速裝置的應(yīng)用</b></p><p>　　電子限速的作用是限制車速過高，防止因車速過高造成事故。電子限速器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛的速度，當(dāng)車速達(dá)到一定值的時(shí)候，它就會(huì)控制供油系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這時(shí)即使踏下油門踏板，供油系統(tǒng)也不會(huì)供油。</p><p>　　電子限速器的臨界值在車輛出廠時(shí)已經(jīng)設(shè)置好，一般是無法改變的。在國外，汽車的最高時(shí)速一般被限制在25

31、0km，而在國內(nèi)，因?yàn)榇蟛糠謬a(chǎn)車輛的最高時(shí)速只是200km多一點(diǎn)，很多都達(dá)不到200km，所以一般都沒有電子限速器。電子限速器的應(yīng)用，可以在很大程度上降低交通事故的發(fā)生率，減少人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。車輛的微機(jī)控制時(shí)代已經(jīng)來臨，并且隨著微機(jī)、電子技術(shù)的日臻完善蓬勃發(fā)展，再加上控制理論的不斷成熟完善，發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)有望取得更大的突破?，F(xiàn)代車輛電控技術(shù)的理論基礎(chǔ)就是現(xiàn)代控制理論。從早期的經(jīng)典控制到目前的智能控制，控制理論在車輛電控中得到了廣泛

32、的應(yīng)用。主要有PID控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、滑?？刂?、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及預(yù)測(cè)控制等?，F(xiàn)代控制理論的發(fā)展使得電控系統(tǒng)更能適應(yīng)復(fù)雜的多變量系統(tǒng)、時(shí)變系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)，甚至對(duì)于數(shù)學(xué)模型不甚精確的系統(tǒng)也能實(shí)施精確有效的控制。</p><p>　　近二十年里，自動(dòng)化技術(shù)已在工業(yè)、科學(xué)應(yīng)用和軍事方面得到迅猛的發(fā)展?？墒?，由于缺少精確可靠的測(cè)量儀器，自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用受到嚴(yán)得的阻礙。一種具有良好線性度的熱偶流速度傳

33、感器已在英國TROLEXLTD服了許多傳感器因?yàn)榉蔷€性失真（精度±5%F.S）而不能在工業(yè)上應(yīng)用的問題。</p><p>　　國外目前的智能制動(dòng)控制，已經(jīng)由ABS發(fā)展到TCS(Tractive force control system牽引力控制系統(tǒng))，又進(jìn)一步發(fā)展到VDC（Automobile dynamic control system汽車動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)）。VDC系統(tǒng)能夠把汽車的制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)、懸架、轉(zhuǎn)向、

34、發(fā)動(dòng)機(jī)等各主要總成的控制系統(tǒng)，在功能、結(jié)構(gòu)上有機(jī)的綜合在一起。在系統(tǒng)安裝中，增加車輛轉(zhuǎn)向行駛時(shí)橫向擺動(dòng)的角速度傳感器，通過控制內(nèi)外、前后車輪的驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力，確保車輛行駛的穩(wěn)定狀態(tài)。VDC的開發(fā)，使車輛的主動(dòng)安全系統(tǒng)能夠在大部分的工作狀態(tài)下，都能對(duì)駕駛員提供主動(dòng)的行駛安全保證。今后在車輛制動(dòng)技術(shù)方面的研究，通過CAN總線，把車輛在行駛過程中產(chǎn)生的信息共享，進(jìn)行整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制。</p><p><b>

35、;　　車輛限速的總體設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　速度傳感器是車輛安全行駛的重要設(shè)備，它能否穩(wěn)定工作，將直接影響到車輛的正常運(yùn)行：車輛的運(yùn)行離不開速度信號(hào)。而速度信號(hào)的可靠性主要取決于以下幾個(gè)方面：其一，速度傳感器本身的內(nèi)在質(zhì)量好壞；其二，速度傳感器與車輛輪對(duì)是否可靠連接；其三，車輛正常行駛狀態(tài)下，車

36、輛輪對(duì)是否出現(xiàn)空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。針對(duì)以上情況，本文設(shè)計(jì)了一種實(shí)現(xiàn)方法。 </p><p>　　車輛速度處理裝置的主要原理是：綜合檢測(cè)車輛輪對(duì)上安裝的多個(gè)(多路)速度傳感器，經(jīng)過有效性檢測(cè)、分析、運(yùn)算，得到速度的平均值和有效值，并根據(jù)設(shè)定輸出相應(yīng)的速度信號(hào)。</p><p>　　車輛的速度是通過機(jī)械傳動(dòng)方式傳到儀表頭內(nèi)的，經(jīng)過齒輪變換，達(dá)到轉(zhuǎn)行程/車速的測(cè)量就是將這一模擬信號(hào)經(jīng)A/D得到數(shù)字信號(hào)，

37、最后成為對(duì)方波信號(hào)的測(cè)量。由于中國公路條件復(fù)雜，規(guī)定不同等級(jí)的公路允許的最高速度不同。所以取中等平均速度，當(dāng)取中等平均速度為,采樣信號(hào)為方波，而采樣后進(jìn)行8倍頻時(shí)，采樣后方波的頻率為</p><p><b>　　（2-1）</b></p><p>　　汽車每行駛1公里到達(dá)表頭內(nèi)的轉(zhuǎn)速；倍率為設(shè)計(jì)值，此值取值越大，采樣精度就越高；如果取km/h；轉(zhuǎn)；倍率=，則取樣方波的

38、頻率為≈Hz。</p><p>　　由分析可知，當(dāng)把信號(hào)周期作為一次測(cè)量的周期時(shí)，對(duì)車速的測(cè)量大約要8～10ms。這樣，在1s內(nèi)最多可測(cè)量100次，為了保證數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性，又有足夠的時(shí)間來顯示報(bào)警，對(duì)車速的測(cè)量周期為10次/s。整個(gè)工作過程是：經(jīng)光電轉(zhuǎn)換取得的代表車速的脈沖信號(hào)，經(jīng)過分頻整形后，再由多路電子開關(guān)電路，送至CPU，方脈沖的下沿觸發(fā)中斷。此時(shí)控制器對(duì)2次中斷之間的(周期)時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。再將周期轉(zhuǎn)

39、換為頻率。</p><p>　　CPU的作為計(jì)數(shù)脈沖的輸人端，作為控制定時(shí)器使用。只要車輛停止行駛時(shí)，CPU亦停止測(cè)量。當(dāng)選擇CPU的定時(shí)時(shí)間為10ms，晶振頻率為12MHz時(shí)，CPU的初值按下式計(jì)算得：</p><p>　　， （2-2）</p><p>　　， （2-3）</p>

40、<p>　　整個(gè)車輛速度控制報(bào)警系統(tǒng)主要由速度測(cè)量判斷識(shí)別、行車安全報(bào)警決策模塊、譯碼顯示、隨機(jī)刷新存儲(chǔ)、語音報(bào)警提示、高壓延時(shí)控制等幾部份組成。采取通過帶有I/O接口和計(jì)時(shí)器的靜態(tài)RAM8155芯片與設(shè)定速度的鍵盤電路，速度顯示電路，8155芯片具有256個(gè)字節(jié)的RAM，兩個(gè)8位、一個(gè)6位的可編程I/O口和一個(gè)14為計(jì)數(shù)器。系統(tǒng)的硬件電路簡(jiǎn)圖如圖所示。</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)圖&

41、lt;/p><p>　　霍爾傳感器用來產(chǎn)生脈沖方波，鍵盤輸入用來設(shè)定限制速度，當(dāng)車速超過最大速度Vm時(shí)，聲光報(bào)警電路將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。</p><p>　　單片機(jī)外部中斷口接霍爾傳感器的輸出，車輪每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一次INT0中斷請(qǐng)求，單片機(jī)對(duì)INT0中斷請(qǐng)求的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。并將在1秒內(nèi)的計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換成機(jī)動(dòng)車的時(shí)速，送至顯示緩沖區(qū)以供顯示程序調(diào)用。具體算法如下：設(shè)單片機(jī)每秒計(jì)數(shù)值為n，即n r/s。設(shè)機(jī)

42、車車輪的周長為d m，則機(jī)車的時(shí)速V=d×n×3．6km/h。</p><p>　　硬件電路方框圖霍爾傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)AT89C52的INT0口輸入并存儲(chǔ)在內(nèi)部R0M 中，AT89C52外擴(kuò)一片8155芯片，其PB口作為LED數(shù)碼管的段選線，PA4～PA0作為LED的位選線和鍵盤的列線，PCO和PC1口作為鍵盤的行線，從而組成10個(gè)按鍵的鍵盤。AT89C52的P2．6口外接三極管放大器用來驅(qū)

43、動(dòng)聲光報(bào)警電路，P2．6不斷地輸出101010?? 的高低電平，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路報(bào)警。只要使聲光報(bào)警電路報(bào)警重復(fù)輸出256Hz及350Hz的叫聲各0．73s，便可以模擬警車的叫聲，產(chǎn)生警示作用。機(jī)車的上限速度Vm通過鍵盤設(shè)置并存儲(chǔ)起來。單片機(jī)檢測(cè)霍爾傳感器輸出的信息，計(jì)算出機(jī)車當(dāng)前的速度v，并送LED顯示。當(dāng)V≥Vm時(shí)，控制聲光報(bào)警電路報(bào)警發(fā)出警示音。采用8155芯片使用單片機(jī)引腳較多，采用鍵盤電路較復(fù)雜，而且只能顯示當(dāng)前速度，駕駛員對(duì)

44、速度上限透明度不高，總體電路較復(fù)雜；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下</p><p>　　圖2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　車輛限速的控制過程：通過機(jī)械傳動(dòng)方式傳到儀表頭內(nèi)的，經(jīng)過齒輪變換，達(dá)到行程的轉(zhuǎn)速，車速的測(cè)量就是將這一模擬信號(hào)經(jīng)A/D變換得到數(shù)字信號(hào)，最后成為對(duì)方波信號(hào)的測(cè)量。然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，采用實(shí)時(shí)報(bào)警、延時(shí)控制等方法實(shí)現(xiàn)車輛的安全行駛，并將行駛速度進(jìn)行隨機(jī)的存儲(chǔ)，提高了系統(tǒng)對(duì)復(fù)

45、雜路況處理能力。最后系統(tǒng)對(duì)車輛行駛的速度及其它車況參數(shù)進(jìn)行采樣、測(cè)量、計(jì)算。并將測(cè)量結(jié)果顯示出來，進(jìn)行語音報(bào)警，從而達(dá)到限速控制。</p><p>　　車輛限速裝置的工作原理</p><p>　　車輛自動(dòng)強(qiáng)制限速裝置，包括傳感器、控制電路和操控機(jī)構(gòu)。車輛限速器分為兩種：一種是在車輛超速時(shí)發(fā)出語音警報(bào)，提醒駕駛者減速；另一種限速器是在車輛超過限定速度后，通過車載電腦發(fā)出指令，強(qiáng)制降低車輛行駛

46、速度。</p><p>　　車輛遙控自動(dòng)限速器由發(fā)射器和接收器組成，采用遙控專用編碼集成塊。通過對(duì)遙控限速進(jìn)行編碼，使每一組編碼對(duì)應(yīng)一種車速限制，并利用設(shè)置在路碼表</p><p>　　與之刻度同步上的光電傳感器進(jìn)而控制執(zhí)行繼電器切斷和接續(xù)汽車起動(dòng)、點(diǎn)火和熄火回路，從而達(dá)到控制車速的目的。限速器的發(fā)射器包括固定發(fā)射器和移</p><p>　　動(dòng)發(fā)射器，固定發(fā)射器安裝

47、在需限速道路路段的出入口處，移動(dòng)發(fā)射器由執(zhí)法人員掌握，接收器安裝在各受控車輛的駕駛室內(nèi)。</p><p>　　車輛智能限速器由汽車傳感器、微電腦速度控制儀和智能機(jī)械手組成。 其工作原理是：當(dāng)車輛速度低于設(shè)定值時(shí)，控制儀不啟動(dòng)機(jī)械手，車輛行駛?cè)绯＃划?dāng)車輛速度臨界設(shè)定值時(shí)，控制器立即啟動(dòng)機(jī)械手拉起油門，等同于司機(jī)放松油門，汽車只能滑行減速不能加速，從而使車速得到控制；當(dāng)車輛速度低于設(shè)定值時(shí)，控制器立即反向放松油門，使

48、油門恢復(fù)如初。由于它的科學(xué)控速原理，車輛限速時(shí)呈自然、平穩(wěn)狀態(tài)，不易被站立的乘客察覺。</p><p>　　電子限速的作用是限制車速過高，防止因車速過高造成事故。電子限速器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛的速度，當(dāng)車速達(dá)到一定值的時(shí)候，它就會(huì)控制供油系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這時(shí)即使踏下油門踏板，供油系統(tǒng)也不會(huì)供油。</p><p>　　車輛限速硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　硬件設(shè)計(jì)

49、該系統(tǒng)硬件主要包括以下四大模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)主拄模塊、傳感器模塊、報(bào)警模塊和顯示模塊等。其中單片機(jī)主要完成外圍硬件的控制以及一些運(yùn)箅功能；傳感器完成信號(hào)的采樣功能；報(bào)警模塊豐要負(fù)責(zé)聲音報(bào)警和燈光報(bào)警；顯示模塊完成字符、數(shù)字的顯示功能。</p><p><b>　　主控模塊</b></p><p>　　本系統(tǒng)采用MCS- 51系列的AT89C52單片機(jī)作為控制核心。AT89C

50、52抗干擾性好，適用于惡劣環(huán)境的場(chǎng)合。AT89C52 CPU的工作頻率采用12MHZ，方便系統(tǒng)對(duì)速度傳感器的計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行快速的處理。AT89C52的輸入，輸出引腳具有32個(gè)雙向I／O口線?？梢赃B接存儲(chǔ)器、LED顯示器、速度傳感器等各種外部器件。AT89C52具有低功耗和低電壓工作模式的特點(diǎn)，可以利用電池對(duì)系統(tǒng)供電。但AT89C52內(nèi)部只有256B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，系統(tǒng)可以外接RAM芯片以滿足系統(tǒng)的需求。AT89C52最小應(yīng)用系統(tǒng)如下<

51、/p><p>　　圖3.1 AT89C52最小應(yīng)用系統(tǒng)</p><p><b>　　測(cè)速傳感器</b></p><p>　　速度傳感器是車輛傳感器中的易損器件．所以該系統(tǒng)對(duì)測(cè)速傳感器進(jìn)行了改進(jìn)，使它具有靈敏度高、價(jià)格低廉、不易損壞等優(yōu)點(diǎn)。測(cè)速傳感器由霍爾開關(guān)、磁鐵組成．其工作原理足將霍爾開關(guān)和磁鐵分別安裝在車架、車輪的適當(dāng)位置，車輛行駛時(shí)，在磁鐵的

52、作用下，霍爾開關(guān)產(chǎn)生的開關(guān)信號(hào)輸人到單片機(jī)的計(jì)數(shù)器T1引腳．．AT89C52的定時(shí)器0定時(shí) 段時(shí)間后。提取Tl中的脈沖個(gè)數(shù)．就可計(jì)算出車輛的行駛的瞬時(shí)速度。</p><p>　　磁鋼用來提供霍爾能感應(yīng)的磁場(chǎng)，當(dāng)霍爾元件以切割磁力線的方式相對(duì)磁鋼運(yùn)動(dòng)時(shí)在霍爾輸出端口就會(huì)有電壓輸出，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對(duì)使用。</p><p>　　在非磁材料的圓盤邊上粘貼一塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤外

53、緣附近。圓盤每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，霍爾傳感器便輸出一個(gè)脈沖。通過單片機(jī)測(cè)量產(chǎn)生脈沖的頻率，就可以得出圓盤的轉(zhuǎn)速。同樣道理，根據(jù)圓盤(車輪)的轉(zhuǎn)速，再結(jié)合圓盤的周長就可以計(jì)算出物體的位移。</p><p><b>　　報(bào)警電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　報(bào)警模塊豐要負(fù)責(zé)聲音報(bào)警和燈光報(bào)警，報(bào)警電路均比較簡(jiǎn)單，聲音報(bào)警由單片機(jī)引腳接上拉電阻，晶體管及揚(yáng)聲器構(gòu)成，燈光報(bào)警由兩

54、個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如下圖</p><p>　　圖3.2語音報(bào)警電路</p><p><b>　　顯示電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　顯示電路由MAX7219芯片完成，MAX7219是一種高集成化的串行輸入/輸出的共陰極LED顯示驅(qū)動(dòng)器。每片可驅(qū)動(dòng)8位7段加小數(shù)點(diǎn)的共陰極數(shù)碼管。SEGA~SEGG（圖中為A到G）為LED七段顯

55、示器段驅(qū)動(dòng)端  ，SEGDP為小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)端；（SEGA~SEGG，DP　驅(qū)動(dòng)顯示器7段及小數(shù)點(diǎn)的輸出電流，一般為40 mA左右，可軟件調(diào)整，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，接入GND。）DIG7~DIG0：8位數(shù)值驅(qū)動(dòng)線。輸出位選信號(hào)，從每個(gè)LED公共陰極吸入電流，吸收顯示器共陰極電流的位驅(qū)動(dòng)線。其最大值可達(dá)500 mA，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，輸出＋VCC。MAX7219與LED數(shù)碼管連接如下圖</p><p>　　圖3.

56、3 MAX7219與LED數(shù)碼管連接電路圖</p><p><b>　　按鍵電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　按鍵電路由四個(gè)開關(guān)加上拉電阻構(gòu)成，使用單片機(jī)四個(gè)引腳，四個(gè)開關(guān)分別是速度設(shè)置、速度增加、速度減小以及速度確定，通過對(duì)開關(guān)的操作可以對(duì)速度上限值進(jìn)行設(shè)定操作，由于另外有速度增減按鍵，可以方便的根據(jù)駕駛員的實(shí)時(shí)實(shí)地要求進(jìn)行速度更改以達(dá)到報(bào)警目的，具有很強(qiáng)的操

57、作靈活性。其簡(jiǎn)圖如下：</p><p>　　圖3.4 按鍵電路的連接圖</p><p>　　共陰極LED顯示驅(qū)動(dòng)器 MAX7219芯片</p><p>　　MAX7219是一種高集成化的串行輸入/輸出的共陰極LED顯示驅(qū)動(dòng)器。每片可驅(qū)動(dòng)8位7段加小數(shù)點(diǎn)的共陰極數(shù)碼管，可以數(shù)片級(jí)聯(lián)，而與微處理器的連接只需3根線。MAX7219內(nèi)部設(shè)有掃描電路，除了更新顯示數(shù)據(jù)時(shí)從單片

58、機(jī)接收數(shù)據(jù)外，平時(shí)獨(dú)立工作，極大地節(jié)省了MCU有限的運(yùn)行時(shí)間和程序資源。 MAX7219芯片上包括BCD譯碼器、多位掃描電路、段驅(qū)動(dòng)器、位驅(qū)動(dòng)器和用于存放每個(gè)數(shù)據(jù)位的8×8靜態(tài)RAM以及數(shù)個(gè)工作寄存器。通過指令設(shè)置這些工作寄存器，可以使MAX7219進(jìn)入不同的工作狀態(tài)。</p><p>　　MAX7219的時(shí)序圖（DIN CLK LOAD原理）</p><p>　　圖3.

59、5 MAX7219工作時(shí)序圖</p><p>　　這個(gè)圖很簡(jiǎn)單反映了DIN，CLK和LOAD的工作時(shí)序，就是告訴大家三個(gè)端口是怎么合作傳送數(shù)據(jù)的。其中，DIN是串行數(shù)據(jù)輸入端，CLK和LOAD實(shí)際上是充當(dāng)了組織者。針對(duì)單片MAX7219介紹一下數(shù)據(jù)傳送的過程：</p><p>　　首先，在CLK的下降沿，無效，在CLK的上升沿，第一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)被移入內(nèi)部移位寄存器，然后CLK再出現(xiàn)下降沿

60、，無效，然后CLK再出現(xiàn)上升沿，第二位二進(jìn)制數(shù)據(jù)被移入內(nèi)部移位寄存器，就這樣工作十六個(gè)周期，完成十六個(gè)二進(jìn)制（前八個(gè)是地址，后八個(gè)是數(shù)據(jù)）的傳送，這當(dāng)中LOAD一直是低電平，當(dāng)完成十六個(gè)二進(jìn)制的傳送后。把LOAD置成高電平，產(chǎn)生上升沿，把這16位串行數(shù)據(jù)鎖存到數(shù)據(jù)或控制寄存器中。完成裝載。然后再把LOAD還原為低。重復(fù)開始的動(dòng)作。</p><p><b>　　控制裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</b><

61、;/p><p>　　電子控制器ECU硬件的作用是：根據(jù)電子控制器存儲(chǔ)的程序和數(shù)據(jù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)(或汽車)傳感器輸入的各種信息(模擬／數(shù)字)進(jìn)行運(yùn)算、處理、判斷。然后輸出動(dòng)作指令，控制各有關(guān)執(zhí)行器進(jìn)行工作，達(dá)到快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)地控制發(fā)動(dòng)機(jī)(或汽車)工作的目的。若系統(tǒng)中采用硬件較多，則處理信息的速度加快，可改善控制系統(tǒng)的性能，但系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化；若系統(tǒng)中多采用軟件替代一些硬件，則可減少電器元件數(shù)目，但系統(tǒng)的處理速度減慢，響應(yīng)

62、度也降低。因而電子控制器合理地選配硬件與軟件兩者的比例是至關(guān)重要的，應(yīng)按控制系統(tǒng)的具體要求來確定電子控制器的硬件有專用控制微機(jī)、電路、輸入與輸出接口等。即主要是集成電路、電子元件與印刷電路板。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器ECU的組成如圖所示。主要由輸入電路、A/D轉(zhuǎn)換器(中轉(zhuǎn)換電路)、微型計(jì)算機(jī)(ECU)和輸出回路等四部分組成。輸入電路的作用是將系統(tǒng)中各傳感器檢測(cè)到的信息(號(hào))通過I/O (輸入／輸出接口電路)接口送入ECU，完成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)

63、行過程中對(duì)其工況狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)任務(wù)。在檢測(cè)過程中，需要檢測(cè)與輸入的信號(hào)有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種。從傳感器送來的信號(hào)，首先進(jìn)入輸入回路。在輸入回路中，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)</p><p>　　圖3.6發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制的組成</p><p>　　從傳感器送出的信號(hào)有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種，其中的模擬信號(hào)ECU不能直接識(shí)別與處理，需經(jīng)過相應(yīng)的A/D中轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后才能輸入ECU(微機(jī))

64、。從傳感器送出的信號(hào)有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種，其中的模擬信號(hào)ECU不能直接識(shí)別與處理，需經(jīng)過相應(yīng)的A/D中轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后才能輸入ECU(微機(jī))。輸入的模擬信號(hào)有吸入空氣流量、空氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷(轉(zhuǎn)速)、電源電壓等多個(gè)信號(hào)。這幾個(gè)信號(hào)分別經(jīng)過相應(yīng)的處理電路后，再經(jīng)過模／數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換之后，才以數(shù)字量的形式送入到中央處理器CPU，控制系統(tǒng)采集的數(shù)字信號(hào)主要是來自轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號(hào)與活塞上止點(diǎn)

65、參考信息，它們都是脈沖信號(hào)。這兩個(gè)信號(hào)經(jīng)過處理電路之后，通過I/O (輸入／輸出接口電路)接口就可直接送入ECU。其過程如圖所示。</p><p>　　圖3.7 A/D轉(zhuǎn)換工作過程示意圖</p><p><b>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　車輛行駛記錄儀大多采用輪速傳感器記錄制動(dòng)過程中的車速曲線。國內(nèi)研制的車輛行駛記儀大

66、多采用輪速傳感器記錄制動(dòng)過程中的車速曲線(如圖所示) 。實(shí)際上，目前國內(nèi)車輛大多沒有配置防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)，在緊急制動(dòng)時(shí)，如果路面的附著系數(shù)較低，車輛車輪有時(shí)會(huì)發(fā)生抱死，車輛滑行速度遠(yuǎn)大于車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度(如圖中的車身速度、車輪速度)，此時(shí)輪速不能反映汽車真實(shí)的行駛狀況，有必要測(cè)量記錄實(shí)時(shí)車速。傳統(tǒng)上測(cè)量車速主要有五輪儀、非接觸式五輪儀，僅適用于測(cè)量系統(tǒng)，不適用于控制系統(tǒng)，且價(jià)格也較高。</p><p>　　

67、圖3.8 車輛制動(dòng)過程的輪速與車速</p><p>　　因此，這里提出一種利用加速度傳感器測(cè)量加速度，然后進(jìn)行積分求出速度的汽車行駛記錄系統(tǒng)。同時(shí)利用微處理器的存儲(chǔ)功能記錄汽車在最近360h內(nèi)的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，并且具有數(shù)據(jù)鎖死功能。</p><p>　　在AD處理電路中，由于壓力傳感器送到采集板的壓力信號(hào)是電流信號(hào)，因此在輸入端利用精密電阻將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并經(jīng)放大電路對(duì)其進(jìn)行放大。對(duì)于輪

68、速信號(hào)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用了霍爾式傳感器處理電路，集和處理輪速信號(hào)。其電路圖如下圖所示。開關(guān)量輸入處理電路主要指人踩下制動(dòng)踏板所發(fā)出的信號(hào)。這里用MAX6816對(duì)其進(jìn)行防抖整形處理。然后輸入到MCU的中斷口。</p><p>　　圖3.9 霍爾傳感器速度采集轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　車輛限速裝置的性能測(cè)試</p><p>　　本裝置選用了國產(chǎn)CS3020霍爾開關(guān)元

69、件，主要參數(shù)如下：</p><p><b>　　4.5～24V </b></p><p>　　最大灌電流≥100kHz；</p><p>　　工作效率≥100kHz；</p><p>　　供電電源：DC110(1-30%)—110(1±25%)V；</p><p>　　檢測(cè)控制器的總功

70、耗≤1W；</p><p>　　環(huán)境溫度：-25—70℃</p><p>　　絕緣電壓：AC1500V，1rain；</p><p>　　體積:285n ln l×185 n ln l×75 n ln l；</p><p>　　本加速度傳感器是高穩(wěn)定、高精度、可靠性高、低漂溫、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的新</p><

71、;p>　　型加速度傳感器。其輸出信號(hào)可直接送入記錄儀器。其主要指標(biāo)：</p><p>　?、倭砍蹋?2g～+2g；</p><p>　?、谳敵鲂盘?hào)范圍：0～5V；</p><p>　　③輸出信號(hào)(DC)：2.5000±0.40V；</p><p>　　④頻率響應(yīng)：0～100Hz；</p><p>　?、?/p>

72、電源電壓(DC)：±12±5%；</p><p>　　⑥輸入電流：≤0.1A；</p><p>　　(4.5～5.5)V控制裝置技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　①電源輸入：(110±10)V；</p><p>　　②信號(hào)輸入：(110±10)V；</p><p>　?、蹎纹瑱C(jī)

73、工作電壓：(4.5～5.5)V；</p><p>　?、軌毫﹂_關(guān)動(dòng)作值：560kPa；</p><p>　?、蓦娍臻y工作電壓：(110±10)V；</p><p><b>　　測(cè)試方法與結(jié)果</b></p><p>　　方法一：為了測(cè)試該速度傳感器的精度和誤差范圍，特在實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試。所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

74、如表所列。可以看出，實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)漂移較小，低速情況下相對(duì)誤差范圍在1r/min以內(nèi)，高速情況下在3r/rain以內(nèi)，能夠滿足車輛速度傳感器檢測(cè)的要求。該校驗(yàn)儀的低速特性非常好、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，而且車輛的正常行駛速度在其所能檢測(cè)的范圍之內(nèi)。本文介紹的車輛速度傳感器在線校驗(yàn)儀已通過試用。使用過程中，車輛輪徑900～1200mm可調(diào)，速度范圍2～200Km/h，</p><p>　　精度0.3 Km/h，穩(wěn)定性±

75、;2r/min。該裝置體積小、使用簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性好，可準(zhǔn)確地檢測(cè)車輛速度傳感器的精度和性能。</p><p><b>　　表3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　方法二：</b></p><p>　　利用永磁同步電動(dòng)機(jī)定子交軸電流和轉(zhuǎn)速方程構(gòu)造降維線性Luenberger觀測(cè)器來獲得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，觀

76、測(cè)器簡(jiǎn)單易行，通過特征值的配置可以獲得快速的收斂速度。采用直接反饋線性控制策略來設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制器，使系統(tǒng)具有良好的速度跟蹤和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。通過Mat lab的仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性和可行性。</p><p>　　方法三：OES－Ⅲ二維速度傳感器能夠以非接觸方式測(cè)量傳感器與被測(cè)物體表面的相對(duì)位移和速度，它的研制成功，解決了我國汽車制動(dòng)側(cè)滑量的難題，實(shí)用且可靠性強(qiáng)，對(duì)于提高我國汽車安全性能檢測(cè)有著重要意義。</

77、p><p><b>　　干擾問題</b></p><p>　　硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)中都存在著很多干擾因素。在測(cè)控系統(tǒng)中，主要存在空間輻射干擾、信號(hào)通道干擾、電源干擾和數(shù)字電路引起的干擾。本設(shè)計(jì)中有較多經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換和放大器放大的電信號(hào)，由于測(cè)試環(huán)境的電磁干擾、傳感器和放大器自身的影響，往往會(huì)含有多種頻率成分的噪音信號(hào)。嚴(yán)重時(shí),這種噪音信號(hào)會(huì)淹沒待提取的輸入信號(hào)，造成測(cè)試系統(tǒng)無

78、法獲取被測(cè)信號(hào)。這時(shí)就要對(duì)其采取抗干擾措施。</p><p>　　硬件抗干擾是應(yīng)用系統(tǒng)最基本和最主要的抗干擾手段，一般從防和抗兩方面入手來抑制干擾。其總原則是：抑制或消除干擾源；切斷干擾對(duì)系統(tǒng)的耦合通道；降低系統(tǒng)對(duì)干擾信號(hào)的敏感性對(duì)于本系統(tǒng)，硬件抗干擾設(shè)計(jì)的具體措施有：光耦隔離、接地、屏蔽、濾波去耦等方法。</p><p>　　軟件抗干擾措施有：數(shù)字濾波技術(shù)（有算術(shù)平均法、中值法、抑制脈沖

79、算術(shù)平均法、一階慣性濾波法、程序判斷濾波法和遞推平均濾波法等）、軟件冗余、設(shè)備軟件陷阱等方法。</p><p><b>　　主要元件介紹</b></p><p><b>　　霍爾傳感器</b></p><p>　　霍爾效應(yīng)：在至于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體內(nèi)通入電流，若電流與磁場(chǎng)垂直的方向上會(huì)出項(xiàng)一個(gè)電動(dòng)勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)

80、生的電動(dòng)勢(shì)稱我霍爾電勢(shì)。利用霍爾效應(yīng)制成的元件稱為霍爾傳感器。</p><p>　　若將通有電流的導(dǎo)體置于磁場(chǎng)B之中，磁場(chǎng)B（沿z軸）垂直于電流IH（沿x軸）的方向，如圖所示，則在導(dǎo)體中垂直于B和IH的方向上出現(xiàn)一個(gè)橫向電位差UH，這個(gè)現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。</p><p>　　圖3.10 霍爾效應(yīng)示意圖</p><p>　　這一效應(yīng)對(duì)金屬來說并不顯著，但對(duì)半導(dǎo)體非常顯

81、著。霍爾效應(yīng)可以測(cè)定載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)，以及判斷材料的導(dǎo)電類型，是研究半導(dǎo)體材料的重要手段。還可以用霍爾效應(yīng)測(cè)量直流或交流電路中的電流強(qiáng)度和功率以及把直流電流轉(zhuǎn)成交流電流并對(duì)它進(jìn)行調(diào)制、放大。用霍爾效應(yīng)制作的傳感器廣泛用于磁場(chǎng)、位置、位移、轉(zhuǎn)速的測(cè)量。</p><p>　　霍爾電勢(shì)差是這樣產(chǎn)生的：當(dāng)電流IH通過霍爾元件（假設(shè)為P型）時(shí)，空穴有一定的漂移速度v，垂直磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生一個(gè)洛淪茲力&l

82、t;/p><p>　?。?-10-1） </p><p>　　式中q為電子電荷。洛淪茲力使電荷產(chǎn)生橫向的偏轉(zhuǎn)，由于樣品有邊界，所以有些偏轉(zhuǎn)的載流子將在邊界積累起來，產(chǎn)生一個(gè)橫向電場(chǎng)E，直到電場(chǎng)對(duì)載流子的作用力FE=qE與磁場(chǎng)作用的洛淪茲力相抵消為止，即</p><p><b>　　（3-10-2）</b></p>&l

83、t;p>　　這時(shí)電荷在樣品中流動(dòng)時(shí)將不再偏轉(zhuǎn)，霍爾電勢(shì)差就是由這個(gè)電場(chǎng)建立起來的。如果是N型樣品，則橫向電場(chǎng)與前者相反，所以N型樣品和P型樣品的霍爾電勢(shì)差有不同的符號(hào)，據(jù)此可以判斷霍爾元件的導(dǎo)電類型。</p><p>　　設(shè)P型樣品的載流子濃度為p，寬度為b，厚度為d。通過樣品電流IH＝pqvbd，則空穴的速度v＝IH／pqvbd，有</p><p><b>　?。?-10

84、-3）</b></p><p>　　上式兩邊各乘以b，稱為霍爾系數(shù)。在應(yīng)用中一般寫成</p><p>　　UH＝KHIHB. （3-10- 4）</p><p>　　比例系數(shù)KH＝RH／d＝1／pqd稱為霍爾元件靈敏度，單位為mV/(mA·T)。一般要求KH愈大愈好。KH與載流子濃度p成反

85、比。半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度遠(yuǎn)比金屬載流子濃度小，所以都用半導(dǎo)體材料作為霍爾元件。KH與片厚d成反比，所以霍爾元件都做的很薄，一般只有0.2mm厚。</p><p>　　由以上可以看出，知道了霍爾片的靈敏度KH，只要分別測(cè)出霍爾電流IH及霍爾電勢(shì)差UH就可算出磁場(chǎng)B的大小。這就是霍爾效應(yīng)測(cè)磁場(chǎng)的原理。</p><p>　　圖3.11 霍爾元件符號(hào)</p><p>　　圖3

86、.12 SC-3019內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　霍爾傳感器采用SC-3020，此器件可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，電源適應(yīng)范圍寬，兼容性好。其內(nèi)部主要包括穩(wěn)壓電路、霍爾電勢(shì)元件、差分放大器、施密特觸發(fā)器和驅(qū)動(dòng)電路組成，其輸出為脈沖信號(hào)，可直接輸入單片機(jī)，無須另加整形電路。</p><p>　　MCS-51系列AT89C52</p><p>　　MCS-51系列

87、單片機(jī)具有以下特征：1K～28K 字節(jié)可下載的 Flash 存儲(chǔ)器，64～ 4K 字節(jié)E2PROM，128～4K 字節(jié)RAM ，5～48 條通用的 I/O 線，32 個(gè)通用工作寄存器，帶模擬比較器的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，可編程的異步UART 串行口，內(nèi)部及外部中斷，帶內(nèi)部晶振的可編程看門狗定時(shí)器，一個(gè)為下載程序而設(shè)計(jì)的 SPI 串行口，10位A/D轉(zhuǎn)換器，以及2個(gè)可通過軟件選擇的省電模式。閑置模式停止 CPU 的工作，而SRAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)

88、器、片內(nèi)振蕩器(RTC)、SPI口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作電源檢測(cè)功能(BOD),掉電模式保留寄存器的內(nèi)容，但凍結(jié)晶振，終止芯片的其它功能，直至下一次外部中斷或硬件復(fù)位。</p><p>　　AT89C52的管腳圖如圖所示：</p><p>　　圖3.13 AT89C52的管腳圖</p><p><b>　　引腳說明：</b></p>

89、<p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為

90、原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為

91、一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和

92、校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：</p><p&g

93、t;<b>　　口管腳 備選功能</b></p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時(shí)

94、器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）</p><p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件

95、時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH

96、地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則

97、在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p>

98、<p><b>　　振蕩器特性:</b></p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p>&l

99、t;b>　　控制裝置的工作原理</b></p><p>　　控制裝置是變速器的中央控制單元，它的核心是ECU控制裝置，所有傳感器和信號(hào)都匯集于此，由它分析后，發(fā)出指令并實(shí)施監(jiān)控。 </p><p>　　控制理論在汽車電控中得到了廣泛的應(yīng)用，主要有PID控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、滑?？刂啤⒛：刂啤⑸窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及預(yù)測(cè)控制等。就其結(jié)構(gòu)而言，電控系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制組

100、件ECU、執(zhí)行器三個(gè)部分組成。</p><p><b>　　ABS控制原理</b></p><p>　　汽車ABS(Antilock Braking System)是改善汽車主動(dòng)安全性的重要裝置，通過調(diào)節(jié)制動(dòng)力，使汽車獲得良好的制動(dòng)效能并保持較高方向操縱穩(wěn)定性[4]。ABS最重要的功能并不是為了縮短制動(dòng)距離，而是為了能夠盡量保持制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性。ABS起作用時(shí)，

101、車輪與路面的摩擦屬滾動(dòng)摩擦，它會(huì)充分利用車輪與路面之間的最大附著力進(jìn)行制動(dòng)，從而提高制動(dòng)加速度，縮短制動(dòng)距離，但最重要的還是保證汽車的方向穩(wěn)定性。ABS工作時(shí)就相當(dāng)于以很高的頻率進(jìn)行點(diǎn)剎。于是，在緊急情況下如果將制動(dòng)踏板踩到底，肯定會(huì)感到制動(dòng)踏板在顫動(dòng)，同時(shí)也會(huì)聽到制動(dòng)總泵發(fā)出的“噠噠”聲，這便是ABS在正常工作。制動(dòng)總泵不斷調(diào)整制動(dòng)壓力，從而對(duì)制動(dòng)踏板產(chǎn)生連續(xù)的反饋力。</p><p>　　防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱

102、ABS）是一種防止制動(dòng)過程車輪抱死的車輛主動(dòng)安全裝置。 ABS是改善車輛主動(dòng)安全性能的重要裝置，其核心是通過調(diào)節(jié)制動(dòng)車輪滑移率，使得在制動(dòng)過程中，車輪滑移率盡量在附著系數(shù)相對(duì)應(yīng)的滑移率區(qū)域，從而獲得盡量大的制動(dòng)效能，并保持較高的方向操縱性能[6]。為描述車輪制動(dòng)過程中與道路接觸的狀態(tài)，引入滑移率：</p><p><b>　　（3-11-1）</b></p><

103、p>　　式中：為車輪半徑，為車輪制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速，輪速，為車速。通常，車輛要經(jīng)過大量的道路試驗(yàn)，才能獲得ABS制動(dòng)時(shí)車速變化規(guī)律和其相應(yīng)的</p><p>　　控制邏輯?；谳喐讐毫瘮?shù)的制動(dòng)時(shí)參考車速計(jì)算方法，適合制動(dòng)時(shí)有穩(wěn)定壓力源的液壓制動(dòng)系統(tǒng)。選擇合適的加速度傳感器可以檢測(cè)車輛制動(dòng)過程的車速。</p><p>　?。?-11-2） <

104、/p><p><b>　　制動(dòng)前</b></p><p>　　根據(jù)制動(dòng)時(shí)傳感器給出的輪速和加速度，用梯形公式計(jì)算出不同時(shí)刻的速度值。由加速度求車速的表達(dá)式為：</p><p><b>　?。?-11-3）</b></p><p>　　式中：為采樣周期，、為第、時(shí)刻測(cè)量的加速度值。</p>

105、<p>　　ABS系統(tǒng)在制動(dòng)過程中通過傳感器感知車輪與路面的滑移，由ABS電控單元做出判斷，并通過電磁閥調(diào)整制動(dòng)力的大小，使輪胎滑移率保持在一個(gè)理想的范圍（10%～20%），來保證車輛制動(dòng)時(shí)有較大的縱向制動(dòng)和抗側(cè)向外力的能力，防止可能發(fā)生的后輪側(cè)滑，甩尾，提高車輛在制動(dòng)過程中的方向穩(wěn)定和轉(zhuǎn)向操縱的能力，并能提高附著系數(shù)利用率，縮短制動(dòng)距離，減少輪胎磨損。電子控制防抱死系統(tǒng)是目前提高車輛行駛安全性的有效措施之一。</p&g

106、t;<p>　　汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)ASR（Automobile dynamic-control system）是在汽車起步和加速時(shí)將滑移率控制在一定范圍（5%～15%）內(nèi)，防止驅(qū)動(dòng)輪快速滑動(dòng)，提高汽車的驅(qū)動(dòng)力。ASR在控制中，通過輪速傳感器反饋來的信號(hào)經(jīng)控制單元處理后發(fā)出指令，調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，從而調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。目前ASR的裝備大多是在ABS系統(tǒng)增設(shè)一部分部件的方法來實(shí)現(xiàn)，可看成是對(duì)ABS系統(tǒng)的完善和補(bǔ)充。<

107、;/p><p><b>　　ECU控制原理</b></p><p>　　車輛電子控制器常稱為ECU，也叫電子控制單元。它是發(fā)動(dòng)機(jī)的一種綜合電子控制裝置。其核心部件是電腦(ECU或電子計(jì)算機(jī))，簡(jiǎn)稱微處理機(jī)或微機(jī)。電子控制器包括硬件和軟件兩部分控制裝置是變速器的中央控制單元，該裝置由一個(gè)電子控制單元和一個(gè)電動(dòng)液壓控制單元組成，它安裝在變速器內(nèi)并浸在DSG機(jī)油中。所有傳感器和

108、其他控制單元的信號(hào)都匯集到此，并由它分析后，向各個(gè)執(zhí)行器發(fā)出指令并監(jiān)控。</p><p><b>　　限速器實(shí)現(xiàn)原理</b></p><p>　　電子限速器就是利用電腦控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，車的電腦會(huì)檢測(cè)到速度，達(dá)到限定速度后發(fā)動(dòng)機(jī)就加不上油了，限速器就是行車電腦的一部分。</p><p>　　電子限速的作用是限制車速過高，防止因車速過高造成事故。電