基于單片機技術(shù)的汽車限速器設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　題目：基于單片機技術(shù)的汽車限速器設(shè)計</p><p>　　基于單片機技術(shù)的汽車限速器設(shè)計</p><p>　　摘 要</p><p>　　隨著經(jīng)濟和轎車行業(yè)的快速發(fā)展，交通安全成為危及人生安全的重要因素，車輛的限速行駛，將顯著的降低交通事故

2、的發(fā)生。如今各項先進的電子技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用到汽車上，所以，本文根據(jù)汽車限速器的功能要求，設(shè)計出基于AT89C52單片機的控制系統(tǒng)。文中詳細介紹了單片機控制系統(tǒng)的功能、原理、硬件、軟件的設(shè)計，各元器件的選擇與應(yīng)用。以AT89C52芯片為核心，輔以必要的電子元件及電路，通過LED驅(qū)動顯示器MAX7219、蜂鳴器、控制開關(guān)、按鍵等能夠準確控制電動機啟停和報警器的工作狀態(tài)。從而，讓其車速實現(xiàn)智能化控制，以致于在道路上交通事故的發(fā)生率也大大減少了，人

3、們的生命財產(chǎn)得到了有力的保證。同時達到學習、設(shè)計、實際應(yīng)用的能力。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機AT89C52；LED驅(qū)動顯示器MAX7219；蜂鳴器；電動機</p><p>　　Based on the single chip microcomputer auto </p><p>　　safety device design</p><

4、p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the economy and the rapid development of the car industry, traffic safety become endanger life of the importance of safety factor, the speed limit, will drive

5、 vehicle significant reduction in traffic accidents. Now various advanced electronics products applied to the bus, so, this paper based on the requirements of function, thespeed limit is designed based on single-chip mic

6、rocomputer control system of AT89C52. This paper introduces the function of single chip microcomputer control system,</p><p>　　Key words: AT89C52 single chip; LED MAX7219; driving displays; motor buzzer</

7、p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　2 汽車限速器研制背景及意義</p><p>　　2.1 汽車限速器研制的背景</p><p>　　2.1.1 研制的必要性</p><p>

8、　　2.1.2 國內(nèi)外關(guān)于超速限速系統(tǒng)設(shè)計情況</p><p>　　2.2 汽車限速器研制的意義</p><p><b>　　3 總體設(shè)計方案</b></p><p>　　3.1 方案的提出</p><p>　　3.2 方案的比較及確定</p><p>　　4 汽車限速器的功能與原理&

9、lt;/p><p>　　4.1 該限速器的功能及技術(shù)指標</p><p>　　4.1.1 超速語音提示報警功能</p><p>　　4.1.2 超速時限速功能和降速后又自動恢復(fù)功能</p><p>　　4.1.3 限速器的技術(shù)指標</p><p>　　4.2 該限速器工作的原理</p><p&

10、gt;　　4..2.1 發(fā)動機電子節(jié)氣門系統(tǒng)的基本組成</p><p>　　4.2.2 發(fā)動機電子節(jié)氣門系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　4.2.3 該限速器工作的原理</p><p>　　5 汽車限速器的硬件設(shè)計</p><p>　　5.1 單片機的選擇</p><p>　　5.2 共陰極LED顯示驅(qū)動器

11、 MAX7219芯片</p><p><b>　　5.3 硬件設(shè)計</b></p><p>　　5.3.1 主控模塊</p><p>　　5.3.2 按鍵電路的設(shè)計</p><p>　　5.3.3 顯示電路的設(shè)計</p><p>　　5.3.4 報警電路的設(shè)計</p>&

12、lt;p>　　5.3.5 節(jié)氣門電機控制模塊</p><p>　　6 汽車限速器的軟件設(shè)計</p><p>　　6.2 主程序部分</p><p>　　7 限速器的不足與改進方向</p><p>　　7.1 限速器所存在的不足</p><p>　　7.2 限速器今后的改進方向</p>&

13、lt;p><b>　　總結(jié)</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　在當今的社會里，轎車行業(yè)的迅猛發(fā)展，交通道路的發(fā)展也隨

14、著車輛的增多也貫穿于各大地區(qū)，所以，私家轎車也是最普遍的交通運輸或代步工具，然而人們往往忽視高速行駛所帶來的重大后果。每年由于司機超速行駛而產(chǎn)生的交通事故很多，因此造成的經(jīng)濟損失很多。因超速行駛而造成事故者不是他們想開很快，而是他們那時已經(jīng)有了快感，覺得這樣的速度是挺刺激的，根本沒有意識到自己是在超速行使，造成巨大的經(jīng)濟損失，甚至丟了性命，因而，他們在事故發(fā)生后大都感到很懊悔。如果他們在汽車上安裝汽車限速器，在很大程度上能確保他們超速，

15、避免發(fā)生重大的交通事故。</p><p>　　如今的電子電控技術(shù)及單片機的技術(shù)的發(fā)展越來越成熟，以其極高的性價比，受到人們的重視和關(guān)注。對于單片機來說，它的集成度高、可靠性高、易擴展、控制功能強、體積小、低功耗、價格便宜、易于產(chǎn)品化等等，所以，在很多單片機中MCS—51單片機是最為典型和最具代表性的一種。在我國，單片機的應(yīng)用領(lǐng)域很廣和發(fā)展空間很大，它已廣泛的應(yīng)用到工業(yè)過程實時控制、機電一體化產(chǎn)品、辦公自動化設(shè)備、

16、智能儀器、家用電器、汽車電子產(chǎn)品等各個領(lǐng)域，尤其是在汽車上的控制系統(tǒng)應(yīng)用也越來越多。再者電控發(fā)動機、自動變速器、電子節(jié)氣門等典型的電控系統(tǒng)也運用到汽車上。因此，本課題主要研究的是：“基于單片機技術(shù)的汽車限速器設(shè)計”。</p><p>　　2 汽車限速器研制背景及意義</p><p>　　2.1 汽車限速器研制的背景</p><p>　　2.1.1 研制的必要性<

17、;/p><p>　　隨著我國汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，愈來愈多的中國普通百姓有經(jīng)濟實力購買轎車，圓了自己多年的汽車夢，擁有一部愛車已經(jīng)成為很多人觸手可及的事情。然而，事情總是有它的兩面性，汽車多了，由此引發(fā)的道路交通安全問題就變得日益突出了。造成交通事故的原因主要有兩個：①很多老司機和新司機同時上路，駕駛技術(shù)及駕駛習慣參差不齊。俗話說：“十次事故九次快”很多司機朋友喜歡超速駕駛，對其他車輛和行人漠然視之，這樣的駕駛習慣不僅

18、違反了道路交通法規(guī)，而且對個人和行人的生命安全也造成了嚴重的威脅。②我國人口眾多，特別在大城市人口比較龐大，汽車又多，在一些商業(yè)繁華路段往往是一個城市中人口密度最大，車輛最集中的地方，也是交通事故突發(fā)率最高的地方。目前超速行駛導致的交通事故還在不斷上升。據(jù)2010年統(tǒng)計，全國交通事故3906164起，同比上升35.9%。其中涉及人員傷亡的道路交通事故219521起，造成65225人死亡，254075人受傷，直接財產(chǎn)損失9.3億。在這些事

19、故中超速行駛肇事最為突出，因超速行駛導致交通事故的占35.3%。因此有必要采取措施來強制限制車速，來維護個人和行人的生命安全。</p><p>　　2.1.2 國內(nèi)外關(guān)于超速限速系統(tǒng)設(shè)計情況</p><p>　　各國交通部門及個人為了解決駕駛員有意無意超速駕駛問題，采取了各種各樣的措施，與此同時，汽車電子限速裝置也在不斷發(fā)展之中，有許多電子設(shè)計者或公司也從事這方面的研究，力求能設(shè)計出一種普

20、遍使用的汽車限速裝置。</p><p>　　其表現(xiàn)如下：①據(jù)悉，法國汽車制造和營銷委員會與法國標致雪鐵龍汽車集團和雷諾汽車公司日前聯(lián)合向用戶推出三種汽車限速裝置。報道說，這三種裝置中，最簡單的一種是“超速報警器”。安裝上這種裝置的汽車如果超過預(yù)先設(shè)定的車速時，報警器就會發(fā)出聲響警報，同時有指示燈在車內(nèi)閃爍，以警示司機降速。其它兩種限速裝置是可以直接對汽車的部分功能及行駛進行調(diào)整的裝置。一種是限速器，另一種是調(diào)速器

21、。司機可以通過這種限速器提前設(shè)定最高時速，如果司機在汽車行駛中想超過開車前設(shè)定的最高時速，加速器也不會響應(yīng)，而是把車速限定在一定范圍內(nèi)。②廣州唯創(chuàng)推出了一款超速報警器，它是一種實時指示車輛行駛速度，記錄超速記錄，并通過語音提醒司機安全駕駛的智能電子設(shè)備。該設(shè)備實時顯示車輛速度。當超過測定速度的最高值時，及時播放語音提示，提示司機。③廣州九芯電子科技有限公司也推出了叉車限速報警器系統(tǒng)，具有遙控設(shè)置通斷油路等功能，兩級速度設(shè)定，超過不同級別

22、的速度，就有不同的語音進行提示報警，它的報警鎖定時間在0～99秒可調(diào)，叉車速度持續(xù)超過預(yù)設(shè)速度，就自動鎖住報警，及時提醒駕駛員采取措施。</p><p>　　2.2 汽車限速器研制的意義</p><p>　　現(xiàn)實證明通過強制限制車速可以很好地解決汽車超速行駛這一問題，交警通過安裝雷達測速器和電子警察來限制車速，同時廣大車主司機朋友也在積極采取措施來防止事故的發(fā)生，就是在車內(nèi)安裝具有超速自動

23、提示和報警的超速報警器。而且，統(tǒng)觀各種電子限速裝置，比如：汽車速度顯示及超速報警器、限速路段超速報警系統(tǒng)、調(diào)速器和限速器等等，雖然，這些儀器可以很好地解決汽車超速這問題，收到了一定的效果，但是，這些儀器也有它的局限性，而且，目前雷達測速和電子警察具有覆蓋面不夠廣，無法覆蓋整個限速路段；而在車上的儀器也只能在某些限速路段才能起到一定的作用，以致于還是不能隨時隨地避免“超速行駛”的情況。</p><p>　　因此，針

24、對這些問題，我們?nèi)∑鋬?yōu)點，大膽創(chuàng)新，我獨立自主地設(shè)計出電子限速裝置，它與不同的電子限速裝置有相同的地方，也有差異的地方。為此，我們將設(shè)計的系統(tǒng)為“基于單片機技術(shù)的汽車限速器設(shè)計”。它在很大程度上有效解決了汽車超速駕駛難以解決的問題，有效的防止司機有意無意的超速行駛，同時為交警減輕了負擔，為人們的安全行車提供了有力的保障；而且司機可以根據(jù)不同情況設(shè)定不同的最高限速值，這樣就更能主動地有效地限制車速，因此，該限速器的設(shè)計有很重要的意義。&l

25、t;/p><p><b>　　3 總體設(shè)計方案</b></p><p>　　汽車限速器的系統(tǒng)組成主要由單片機控制模塊、霍爾傳感器、LED數(shù)碼顯示器、聲光報警器及電子節(jié)氣門控制模塊組成。針對任務(wù)要求，通過查閱資料發(fā)現(xiàn)該限速器的設(shè)計在單片機接口芯片以及按鍵電路上一些元器件有不同的選擇。因此，我的設(shè)計方案主要對此展開：</p><p><b>

26、　　3.1 方案的提出</b></p><p>　　方案一：采取通過帶有I/O接口和計時器的靜態(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個字節(jié)的RAM，兩個8位、一個6位的可編程I/O口和一個14為計數(shù)器。系統(tǒng)的硬件電路框圖如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)硬件電路框圖</p><p>　　霍爾傳感

27、器用來產(chǎn)生脈沖方波，鍵盤輸入用來設(shè)定限制速度，當車速超過最大速度Vm時，聲光報警電路將發(fā)出語音報警信號。單片機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中斷請求，單片機對INT0中斷請求的次數(shù)進行計數(shù)。并將在1秒內(nèi)的計數(shù)值轉(zhuǎn)換成機動車的時速，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)單片機每秒計數(shù)值為n，即n r/s。設(shè)該車車輪的周長為d m，則機車的時速V=d×n×3．6km/h。</p

28、><p>　　硬件電路方框圖霍爾傳感器的輸出信號經(jīng)AT89C52的INT0口輸入并存儲在內(nèi)部R0M 中，AT89C52外擴一片RAM8155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9個按鍵的速度按鈕鍵盤。AT89C52的P2.6口外接三極管放大器用來驅(qū)動聲光報警電路，P2.6不斷地輸出101010......的高低電平，驅(qū)動聲光報警

29、電路報警。只要使聲光報警電路報警重復(fù)輸出256Hz及350Hz的之間的頻率，便可發(fā)出報警信號。車的上限速度Vm通過鍵盤設(shè)置并存儲起來。單片機檢測霍爾傳感器輸出的信息，計算出該車當前的速度V，并送LED顯示。當V≥Vm時，控制聲光報警電路報警發(fā)出警示音，及時采取措施減速；如是沒及時減速的話，此時，單片機向節(jié)氣門電機發(fā)出指令，控制節(jié)氣門的開度，從而，強行控制該車的行駛速度。</p><p>　　方案二：利用高集成化的

30、串行輸入/輸出的共陰極LED驅(qū)動數(shù)碼管顯示器MAX7219芯片、電子節(jié)氣門控制機構(gòu)及按鍵電路來實現(xiàn)。</p><p>　　MAX7219有8位LED串行顯示驅(qū)動器，它采用3線串口傳送數(shù)據(jù)，占用資源少且硬件簡單，只需一個外部電阻即可方便地調(diào)節(jié)LED的亮度；可靈活地選擇顯示器的個數(shù)( 1～8個, 級聯(lián)可成倍增加)；可進行譯碼或不譯碼顯示；內(nèi)含硬件動態(tài)掃描控制，可設(shè)置低功耗停機方式。而對于MAX7219芯片是用來顯示當

31、前及設(shè)定速度，當速度超過最大速度Vm時，聲光報警電路發(fā)出報警，按鍵設(shè)定用來設(shè)定產(chǎn)生報警的最大速度Vm。系統(tǒng)的硬件電路框圖如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 系統(tǒng)硬件電路框圖</p><p>　　3.2 方案的比較及確定</p><p>　　方案一和方案二比較，方案一采用8155芯片使用單片機引腳較多，采用鍵盤電路較復(fù)雜，按鍵太多速度設(shè)置也是固定的，駕駛員

32、對速度上限透明度不高，總體電路較復(fù)雜。</p><p>　　方案二采用的MAX7219是一個高集成化的串行輸入/輸出的共陰極LED驅(qū)動顯示器，每片可驅(qū)動8位7段加小數(shù)點的共陰極數(shù)碼管，可以數(shù)片級連，且與微處理器的連接只需3根線，且速度設(shè)定只需通過幾個按鈕即可實現(xiàn)，并且可以實時實現(xiàn)速度上限的增減，因而硬件電路簡單，人眼視覺效果好，可以方便的為駕駛員提供信息，易于實現(xiàn)維護，且MAX7219內(nèi)部設(shè)有掃描電路，除了更新顯

33、示數(shù)據(jù)時從單片機接收數(shù)據(jù)外，平時獨立工作，極大地節(jié)省了MCU有限的運行時間和程序資源。</p><p>　　對于本課題所研制的“基于單片機技術(shù)的汽車限速器系統(tǒng)”而言，其基本出發(fā)點就是利用現(xiàn)有的工藝條件，采用現(xiàn)代計算機軟件處理技術(shù)，提高系統(tǒng)的精度等級和工作的穩(wěn)定性，拓展其功能并賦予其智能化特征，使報警器不僅能夠及時準確地顯示車輛的當前速度信息，同時盡可能地減少不必要的人工操作，使報警能隨時隨地進行，同時還能使車輛在

34、超速后自動降速。</p><p>　　有鑒于此本課題采取“方案二”的設(shè)計思路來進行分析設(shè)計。</p><p>　　4 汽車限速器的功能與原理</p><p>　　4.1 該限速器的功能及技術(shù)指標</p><p>　　4.1.1 超速語音提示報警功能</p><p>　　語音提示也就是說，行駛的車輛的車速即將超過限速器預(yù)

35、置速度的上限值Vm時，超速語音提示報警功能也隨之開始工作，報警指示燈也不斷閃爍；同時，從蜂鳴器里發(fā)出人性化的語音提示說：“您即將超速和請注意路面情況，及時減速”的語言。當在超速后的3秒內(nèi)提醒駕駛員采取措施及時降速，降速后報警系統(tǒng)停止工作，又恢復(fù)到正常的行駛狀態(tài)。當該車再次超速時，系統(tǒng)仍可以自動開啟超速語音提示報警功能。</p><p>　　4.1.2 超速時限速功能和降速后又自動恢復(fù)功能 </p>

36、<p>　　當車速超過預(yù)置速度的上限值Vm時，且在超速后的3秒內(nèi)車主不做任何反應(yīng)，汽車將自動把車速降到規(guī)定速度以下，此時，車最大行駛速度只能控制到所限的速度以內(nèi)，這時該車在限速器工作的狀態(tài)下行駛，如果司機要想再加速的話是不起作用的。當限速器完成了對車速的限速降速后，限速器系統(tǒng)與電子節(jié)氣門系統(tǒng)之間的繼電器開關(guān)自動斷開，這時就恢復(fù)到原來的電子節(jié)氣門系統(tǒng)工作。車輛在降速后，如果車再次超速仍可以開啟超速語音提示功能和超速時限速功能，從

37、而，實現(xiàn)超速——報警——限速——恢復(fù)的循環(huán)功能。</p><p>　　4.1.3 限速器的技術(shù)指標</p><p>　?。?）適用環(huán)境溫度：-35℃～～80℃，相對濕度不大于90%時應(yīng)能正常工作。 </p><p>　　（2）適用道路：三級及三級標準以上的公路。 </p><p>　?。?）限速范圍：40～～120km/h。 </p&g

38、t;<p>　　（4）限速偏差：±5 公里/小時。 </p><p>　?。?）承載力:XS-24巡航器不小于20 公斤。 </p><p>　?。?）在汽車限速器工作狀態(tài)下，隨機點動“ON/OFF”鍵，汽車限速器應(yīng) 100%可靠解除。 </p><p>　?。?)在車速高于限速范圍下限時，要求限速系統(tǒng)自動接入電子節(jié)氣門系統(tǒng)工作，將速度限制在

39、限速范圍上限以下。 </p><p>　?。?）產(chǎn)品的工作電壓范圍： 5-20V </p><p>　　（9）抗振性能指標：頻率20-50HZ</p><p>　?。?0）電磁兼容性能：抗群脈沖電壓達到4000V </p><p>　　4.2 該限速器工作的原理</p><p>　　4..2.1 發(fā)動機電子節(jié)氣門系統(tǒng)的

40、基本組成</p><p>　　汽車限速器主要是針對中國轎車的保有量，針對快速發(fā)展的汽車電控技術(shù)，針對越來越成熟的發(fā)動機電子節(jié)氣門技術(shù)等等。所以，為了要很清楚的了解限速器的工作原理，首先需要了解汽車電子節(jié)氣門系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理。電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的基本組成如圖4-1所示：</p><p>　　1-發(fā)動機 2-轉(zhuǎn)速傳感器 3-節(jié)氣門位置傳感器 4-節(jié)氣門執(zhí)行器

41、</p><p>　　5-節(jié)氣門 6-加速踏板位置傳感器 7-車速傳感器 8-變速器 </p><p>　　圖4-1 電子節(jié)氣門系統(tǒng)的組成圖</p><p>　　其實，圖中的轉(zhuǎn)速傳感器也可以用曲軸位置傳感器或者凸輪軸位置傳感器來代替；節(jié)氣門執(zhí)行器是一個步進電機，由它來推動節(jié)氣門以控制節(jié)氣門的開度；加速踏板位置傳感器的構(gòu)造及工作原理和節(jié)氣門位置

42、傳感器的構(gòu)造及工作原理是一樣的；節(jié)氣門電子控制單元一般是和發(fā)動機電子控制單元做在一起的。</p><p>　　4.2.2 發(fā)動機電子節(jié)氣門系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　發(fā)動機電子節(jié)氣門系統(tǒng)的工作原理如下：駕駛員操縱加速踏板，加速踏板位置傳感器產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號輸入節(jié)氣門控制單元，控制單元首先對輸入的信號進行濾波，以消除環(huán)境噪聲的影響，然后根據(jù)當前的工作模式、踏板移動量和變化率解析駕駛

43、員意圖，計算出對發(fā)動機扭矩的基本需求，得到相應(yīng)的節(jié)氣門轉(zhuǎn)角的基本期望值。然后再經(jīng)過CAN總線和整車控制單元進行通訊，獲取其他工況信息以及各種傳感器信號如發(fā)動機轉(zhuǎn)速、檔位、節(jié)氣門位置、空調(diào)能耗等等，由此計算出整車所需求的全部扭矩，通過對節(jié)氣門轉(zhuǎn)角期望值進行補償，得到節(jié)氣門的最佳開度，并把相應(yīng)的電壓信號發(fā)送到驅(qū)動電路模塊，驅(qū)動控制電機使節(jié)氣門達到最佳的開度位置。節(jié)氣門位置傳感器則把節(jié)氣門的開度信號反饋給節(jié)氣門控制單元，形成閉環(huán)的位置控制。&

44、lt;/p><p>　　節(jié)氣門驅(qū)動電機一般為步進電機或直流電機，兩者的控制方式也有所不同。驅(qū)動步進電機常采用H橋電路結(jié)構(gòu)，控制單元通過發(fā)出的脈沖個數(shù)、頻率和方向控制電平對步進電機進行控制。電平的高低控制步進電機轉(zhuǎn)動的方向，脈沖個數(shù)控制電機轉(zhuǎn)動的角度，即發(fā)出一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個步進角，脈沖頻率控制電機轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。因此，通過對上述三個參數(shù)的調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)電機精確定位與調(diào)速。</p>

45、<p>　　控制直流電機采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)，其特點是頻率高、效率高、功率密度高、可靠性高等?？刂茊卧ㄟ^調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制信號的占空比來控制直流電機轉(zhuǎn)角的大小，電機方向則是由和節(jié)氣門相連的復(fù)位彈簧控制的。電機輸出轉(zhuǎn)矩和脈寬調(diào)制信號的占空比成正比。當占空比一定，電機輸出轉(zhuǎn)矩與回位彈簧阻力矩保持平衡時，節(jié)氣門開度不變；當占空比增大時，電機驅(qū)動力矩克服回位彈簧阻力矩，節(jié)氣門開度增大；反之，當占空比減小時，電機輸出轉(zhuǎn)矩和節(jié)氣門

46、開度也隨之減小。ECU對系統(tǒng)的功能進行監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)故障，將點亮系統(tǒng)故障指示燈，提示駕駛員系統(tǒng)有故障。同時電磁離合器被分離，節(jié)氣門不再受電機控制。節(jié)氣門在回位彈簧的作用下返回到一個小開度的位置，使車輛慢速開到維修地點。節(jié)氣門控制系統(tǒng)原理如圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2 電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)原理圖</p><p>　　4.2.3 該限速器工作的原理</p><

47、p>　　分析組成汽車電子油門系統(tǒng)的幾個環(huán)節(jié)后，在節(jié)氣門電子控制單元與節(jié)氣門電機這兩個環(huán)節(jié)之間插入限速控制是最易實現(xiàn)的，因此本文的限速控制設(shè)計方案就在這兩個環(huán)節(jié)之間實現(xiàn)。插入限速器的電子油門系統(tǒng)模型如圖4-3所示，圖中線框所示的部分即是所設(shè)計的限速器主控部分。</p><p>　　圖4-3 插入限速器的電子節(jié)氣門系統(tǒng)模型</p><p>　　由上圖可以看出限速器可通過鍵盤、LED數(shù)碼管

48、顯示等人機界面預(yù)置速度上限值Vm，其中限速器開關(guān)為繼電器，其中常閉開關(guān)是控制電子節(jié)氣門系統(tǒng)工作的，常開開關(guān)是當超速后控制限速器工作的。</p><p>　　限速器所需要的速度信號由霍爾傳感器提供，當霍爾傳感器采集到的速度信號通過計算處理，即得出一個速度值Vx,同時將Vx與預(yù)置的速度上限值Vm比較，如果計算所得的速度值Vx<Vm，則沒有在超速狀態(tài)，限速器不工作，系統(tǒng)不會產(chǎn)生報警信號。此時，霍爾傳感器的電信號U

49、x直接提供給單片機，即限速器輸出信號Uy=Ux。</p><p>　　如果計算所得的速度值Vx≥Vm，處于超速狀態(tài)，則限速器恒定輸出預(yù)置的速度上限值Vm所對應(yīng)的電信號Um，限速器輸出信號Uy大于最大速度電壓信號Um，即Uy≥Um,并傳遞給單片機，此時圖中聲光報警電路開始工作，這時報警燈不斷閃爍蜂鳴器發(fā)出語音信號，而且，繼電器的常開開關(guān)閉合，常閉開關(guān)斷開，在開關(guān)閉合的同時限速器就給節(jié)氣門電機輸入脈沖信號，來控制電機

50、的轉(zhuǎn)動量從而控制節(jié)氣門的開度，同時，發(fā)動機控制單元也給噴油器信號控制發(fā)動機的噴油量，此時的電子節(jié)氣門系統(tǒng)的工作將由限速器系統(tǒng)代替它工作，實現(xiàn)自動限速功能。當速度降下來后，霍爾傳感器將采集到的Vx<Vm的速度電壓信號傳給單片機，此時，單片機切斷繼電器線圈的電源，這時繼電器的常開開關(guān)斷開，常閉開關(guān)閉合，這樣，又恢復(fù)到發(fā)動機電子節(jié)氣門系統(tǒng)的工作狀態(tài)。</p><p>　　如圖4-4所示為超速時速度控制狀態(tài)曲線圖。

51、假設(shè)實際行駛速度Vx由0開始逐漸增大，在未達到設(shè)置的最大速度Vm時，最大速度Vy曲線和Vx曲線幾乎完全重合。當Vx>Vm時，Vy的值不隨著Vx的增大而增大，保持等于Vm不變。當Vx下降，Vx<Vm時，并在Vm附近波動，但未降至Vm-x，此種情況下，系統(tǒng)控制時的速度Vy仍保持Vm不變，同時起到了優(yōu)化油門控制的作用，當Vx下降到Vx<Vm-x時，Vy曲線和Vx曲線完全重合。</p><p>　　圖4

52、-4超速時速度控制狀態(tài)曲線圖</p><p>　　當此車再次超速的話，限速器系統(tǒng)還是按照設(shè)定的程序循環(huán)的工作，這樣就實現(xiàn)了車速的自動控制作用。對于插入限速器后的電子節(jié)氣門系統(tǒng)，駕駛員可以根據(jù)需要選擇是否需要限速功能。當駕駛員選擇了限速功能后，在不超速情況下，與原有的發(fā)動機電子節(jié)氣門系統(tǒng)工作方式是相同的,最大程度地保證了原有系統(tǒng)的完整性。在設(shè)計中，限速器系統(tǒng)中繼電器的常閉開關(guān)是一直閉合的,使限速器在不能正常工作的情

53、況下，能保證發(fā)動機電子節(jié)氣門系統(tǒng)仍能正常工作，從而，保證系統(tǒng)工作的可靠性。</p><p>　　同樣限速器系統(tǒng)也有故障自診斷功能，單片機對系統(tǒng)的功能進行監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)故障，將點亮系統(tǒng)故障指示燈，也就是系統(tǒng)報警指示燈，而且，系統(tǒng)語音報警器也及時提示駕駛員系統(tǒng)有故障。如果在系統(tǒng)還未進行超速狀態(tài)限速的情況下，限速器系統(tǒng)不參與限速工作；如果是在進行超速限速的工作狀態(tài)時，系統(tǒng)語音提示讓駕駛員直接關(guān)掉限速器系統(tǒng)的電源，此時就

54、恢復(fù)到了正常狀態(tài)，否則，無法再次加速。如果在行駛途中系統(tǒng)出現(xiàn)了故障的5秒內(nèi)，而且，駕駛員沒直接關(guān)掉電源，系統(tǒng)就啟動自我保護程序主動切斷系統(tǒng)電源。</p><p>　　5 汽車限速器的硬件設(shè)計</p><p>　　5.1 單片機的選擇</p><p>　　單片機就是指在一塊硅片上集成了構(gòu)成計算機的基本要素，即把中央處理器CPU、隨機存取存儲器RAM、只讀存儲器ROM、

55、定時器/及I/O接口電路等主要計算機部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。一塊芯片就相當于一臺計算機，稱為單晶片計算機。如圖5-1為單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：</p><p>　　圖5-1 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　而對于現(xiàn)在的MCS-51系列單片機，因它功能豐富、價格低廉和開發(fā)方便等一系列優(yōu)點，迅速得到廣泛的應(yīng)用，成為當之無愧的主流機型。這一系列的單片機又把眾多不同型號歸納為三個

56、子系列：基本系列，增強系列，CMOS基本系列。</p><p>　　根據(jù)方案論證以及實際限制條件，設(shè)計采用51系列的AT89C52作為主控芯片，AT89C52是51系列單片機的一個型號，它是ATMEL公司生產(chǎn)的。AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易

57、失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。AT89C52單片機實物圖如圖5-2所示：</p><p>　　圖5-2 AT89C52單片機實物圖</p><p>　　AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外部中斷口，3個16位可編程

58、定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程,但不可以在線編程(S系列的才支持在線編程)。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。AT89C52兼容MCS51指令系統(tǒng)： </p><p>　　· 8k可反復(fù)擦寫(>1000次）Flash ROM </p><p>　　

59、· 3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷</p><p>　　· 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 </p><p>　　· 可編程UART串行通道 </p><p>　　· 低功耗空閑和掉電模式 </p><p>　　· 2個串行中斷、3級加密位 </p><

60、;p>　　· 2個外部中斷源、2個讀寫中斷口線 </p><p>　　· 共6個中斷源、32個雙向I/O口 </p><p>　　· 256x8bit內(nèi)部RAM、時鐘頻率0-24MHz </p><p>　　AT89C52 “P”為40 腳雙列直插封裝的8位通用微處理器，采用工業(yè)標準

61、的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。</p><p>　　主要管腳有：XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電

62、容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。P0～P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計中，P0 端口（32~39 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12腳、27 腳及28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板CP

63、U 的相應(yīng)功能端，用于當前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能。如圖5-3為AT89C52引腳圖：</p><p>　　圖5-3 AT89C52引腳圖</p><p>　　5.2 共陰極LED顯示驅(qū)動器 MAX7219芯片</p><p>　　MAX7219芯片為MAXIM公司推出的一種高集成化的串行輸入/輸出的共陰極LED顯示驅(qū)動器。是用一個芯片實現(xiàn)以往用軟件完

64、成的動態(tài)顯示電路掃描工作的器件。每片可控制顯示8個七段LED數(shù)碼管、條形圖或64個發(fā)光二極管，控制字簡單，可與各種微機接口。為24引腳芯片，除與顯示器連接外，與微機串行口為3線連接，芯片外部電路僅為一限制峰值段電流的電阻，線路簡單，極大地方便了對顯示器件的控制。該芯片控制的顯示位數(shù)多，控制字少，可對全部或個別顯示位的數(shù)據(jù)進行更新。而且MAX7219內(nèi)部設(shè)有掃描電路，除了更新顯示數(shù)據(jù)時從單片機接收數(shù)據(jù)外，平時獨立工作，極大地節(jié)省了MCU有

65、限的運行時間和程序資源。并可方便地進行多個芯片的級聯(lián)，擴展顯示容量。</p><p>　　MAX7219芯片上包括BCD譯碼器、多位掃描電路、段驅(qū)動器、位驅(qū)動器和用于存放每個數(shù)據(jù)位的8×8靜態(tài)RAM以及數(shù)個工作寄存器。通過指令設(shè)置這些工作寄存器，可以使MAX7219進入不同的工作狀。解碼方式寄存器可設(shè)置各位數(shù)碼管為解碼顯示方式，或非解碼的數(shù)據(jù)位與顯示段直接對應(yīng)的顯示方式。亮度寄存器用于與外部電阻配合控制

66、數(shù)碼管的顯示亮度。掃描限制寄存器控制顯示的位數(shù)。停機寄存器控制，顯示器為停機或正常工作狀態(tài)，停機狀態(tài)下描振蕩器停止工作，消隱所有顯示位。顯示測試寄存器設(shè)置器件為正常工作或測試狀態(tài)?？詹僮骷拇嫫饔糜诙鄠€MAX7219級連。器件上電后所有控制寄存器復(fù)位。解碼方式寄存器的值為非解碼方式，亮度寄存器的值設(shè)置為最小，掃描寄存器設(shè)置為僅顯示1位，停機寄存器處于停機狀態(tài)，顯示消隱。因此MAX7219必須經(jīng)過初始化后才可正常工作。MAX7219的時序圖

67、（ DIN CLK LOAD原理）如圖5-4所示：</p><p>　　圖5-4 MAX7219工作時序圖</p><p>　　這個圖很簡單反映了DIN，CLK和LOAD的工作時序，就是告訴大家三個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實際上是充當了組織者。</p><p>　　針對單片MAX7219數(shù)據(jù)傳送的過程：首先，在CLK的

68、下降沿，無效，在CLK的上升沿，第一位二進制數(shù)據(jù)被移入內(nèi)部移位寄存器，然后CLK再出現(xiàn)下降沿，無效，然后CLK再出現(xiàn)上升沿，第二位二進制數(shù)據(jù)被移入內(nèi)部移位寄存器，就這樣工作十六個周期，完成十六個二進制（前八個是地址，后八個是數(shù)據(jù)）的傳送，這當中LOAD一直是低電平，當完成十六個二進制的傳送后。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)開始的動作，就這樣周而復(fù)之……

69、</p><p><b>　　5.3 硬件設(shè)計</b></p><p>　　限速器根據(jù)用戶的指令或在某些狀態(tài)下，需要實現(xiàn)限速器工作模式、報警器工作模式、速度自動控制模式、恢復(fù)模式和關(guān)閉模式的功能。因此，硬件設(shè)計該系統(tǒng)硬件主要包括以下五大模塊：單片機主控模塊、按鍵模塊、顯示模塊、聲光報警模塊和節(jié)氣門電機控制模塊等。其中AT89C52單片機主要完成外圍硬件的控制以及一些運

70、算處理信號功能；按鍵模塊主要負責速度的設(shè)置；顯示模塊完成字符、數(shù)字的顯示功能；報警模塊主要負責聲音報警和燈光報警；節(jié)氣門模塊主要控制及超速后強制減速功能。</p><p>　　5.3.1 主控模塊</p><p>　　本系統(tǒng)采用MCS—51系列的AT89C52單片機作為控制核心，它抗干擾性好，適用于惡劣環(huán)境的場合。方便系統(tǒng)對速度傳感器的計數(shù)脈沖進行快速的處理。它的輸入，輸出引腳具有32根I

71、／O口線?？梢赃B接存儲器、LED顯示器、速度傳感器等各種外部器件。還具有低功耗和低電壓工作模式的特點，可以利用電池對系統(tǒng)供電。雖然，內(nèi)部只有256B的數(shù)據(jù)存儲器，但是，系統(tǒng)也可以外接RAM芯片以滿足系統(tǒng)的需求。</p><p>　　因此，通過晶振電路、復(fù)位電路和AT89C52共同構(gòu)成單片機整個系統(tǒng)，而且，晶振結(jié)合單片機內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機所必須的時鐘頻率，為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立

72、在這個基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機的運行速度也就越快。還有在單片機上電時要求復(fù)位,其中，RST為單片機的復(fù)位端連接復(fù)位電路， 而且當它接+5V的高電平時才復(fù)位，程序從起始位置開始執(zhí)行。電容兩端電壓不能突變，所以在通電的瞬間電容兩端都是+5V，因而，就給單片機復(fù)位了；但不能一直復(fù)位，否則也工作不了，所以接一個電阻來接地，此時就變成了0V，這時候單片機就正常工作了。單片機系統(tǒng)圖如圖5-5所示：</p><

73、p>　　圖5-5 單片機系統(tǒng)圖</p><p>　　5.3.2 按鍵電路的設(shè)計</p><p>　　按鍵電路由一個啟動系統(tǒng)按鈕和四個開關(guān)加上拉電阻構(gòu)成，當在停車狀態(tài)下按下啟動系統(tǒng)開關(guān)按鈕，此時就給系統(tǒng)供電運行。其中，四個開關(guān)分別是速度設(shè)置、速度增加、速度減小以及速度確定，根據(jù)道路情況以及道路上豎著的各種限速標志，還有就是個人開車的一些經(jīng)驗來判定，然后，通過對開關(guān)的操作可以對速度上限值

74、進行設(shè)定操作，同時，把按鍵設(shè)置的速度信號傳輸給單片機系統(tǒng)，又由MAX7219驅(qū)動芯片來顯示速度。由于另外有速度增減按鍵，可以方便的根據(jù)駕駛員的實時實地要求進行速度更改，以達到報警限速的目的，具有很強的操作靈活性。其按鍵連接圖如圖5-6所示：</p><p>　　圖5-6 按鍵電路的連接圖</p><p>　　5.3.3 顯示電路的設(shè)計</p><p>　　顯示電路主

75、要是顯示設(shè)定速度和實際速度兩部分，由霍爾傳感器采集整理實際的速度信號，并把此速度信號傳給單片機系統(tǒng)分析計算處理，此時，再把整理后的信號傳輸給MAX7219芯片；而且MAX7219是一種高集成化的串行輸入/輸出的共陰極LED顯示驅(qū)動器，所以把實際速度數(shù)據(jù)通過MAX7219驅(qū)動器顯示在數(shù)碼管上。經(jīng)過傳感器、單片機和MAX7219驅(qū)動芯片來不斷更新實際的行駛速度，從而，在駕駛員的視線范圍內(nèi)，很容易的看到行駛的實際車速及設(shè)置的最大車速，以至于做

76、出判斷是否超速，并且及時的控制好車速。MAX7219與LED數(shù)碼管連接顯示電路如圖5-7所示：</p><p>　　圖5-7 MAX7219與LED數(shù)碼管連接電路</p><p>　　5.3.4 報警電路的設(shè)計</p><p>　　報警模塊主要負責聲音報警和燈光報警，報警電路均比較簡單，聲音報警由單片機引腳接上拉電阻，晶體管及蜂鳴器構(gòu)成，燈光報警由兩個發(fā)光二極管構(gòu)成

77、。該電路同樣是通過霍爾傳感器采集當前行駛的速度信號，傳輸給單片機系統(tǒng)后，經(jīng)過系統(tǒng)的運算處理判斷，實際速度Vx與設(shè)置速度Vm相比，如是Vx<Vm的話，報警電路的蜂鳴器和發(fā)光二極管不工作，即限速器系統(tǒng)不對電子節(jié)氣門系統(tǒng)產(chǎn)生任何的影響，此時，就按照正常的行駛狀態(tài)行駛；當Vx>Vm時，報警燈不斷閃爍，同時蜂鳴器也發(fā)出報警信號，提醒駕駛員您即將超速。電路設(shè)計簡圖如圖5-8所示：</p><p>　　圖5-8 聲

78、光式報警電路 </p><p>　　5.3.5 節(jié)氣門電機控制模塊</p><p>　　節(jié)氣門控制主要是在前面的按鍵模塊、顯示模塊和報警模塊的基礎(chǔ)上，最終自動控制車速的模塊，也是在霍爾傳感器采集到的速度信號，經(jīng)過單片機系統(tǒng)計算處理，并判斷出已經(jīng)超速后，然后再聲光報警器報警3S后，駕駛員沒有主動采取有效的措施降速后，此時，單片機才及時給電子節(jié)氣門電機輸入脈沖信號，及時的控制節(jié)氣門的開度，同時

79、，電子節(jié)氣門系統(tǒng)的電子控制單元接收節(jié)氣門位置傳感器的開度信號和其他相關(guān)傳感器的電信號，從而，控制發(fā)動機的噴油量，最終強制減速。當傳感器再次采集到的速度信號，由單片機判斷出實際速度Vx降到設(shè)置速度Vm以下時，即Vx<Vm時，單片機就停止向電子節(jié)氣門系統(tǒng)輸入限速脈沖信號；同時又恢復(fù)到原來發(fā)動機電子節(jié)氣門系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)。</p><p>　　當再次超速時，限速器系統(tǒng)又重復(fù)以上的操作，不斷的循環(huán)下去，始終控制行

80、駛的車速在設(shè)置速度Vm以下。節(jié)氣門控制及系統(tǒng)總電路圖如圖5-9所示：</p><p>　　圖5-9 節(jié)氣門控制及系統(tǒng)總電路圖</p><p>　　6 汽車限速器的軟件設(shè)計</p><p>　　系統(tǒng)軟件主要包括主程序和中斷程序兩部分。主程序主要完成硬件初始化、子程序調(diào)用、聲光報警和數(shù)據(jù)處理以及顯示、報警、節(jié)氣門控制等功能。按鍵中斷子程序主要實現(xiàn)系統(tǒng)的啟動關(guān)閉、最大速度

81、的設(shè)置、故障中斷處理及合法參數(shù)的輸入。</p><p>　　6.1 中斷程序部分</p><p>　　通過按鍵中斷程序判斷是否有啟動或關(guān)閉限速器的按鍵，如果有按鍵信號，判斷是否處于行駛狀態(tài)，如果正處于行駛狀態(tài)，語音報警，此操作無效；如果處于停車狀態(tài)，報警系統(tǒng)再次提醒是否處于行駛狀態(tài)，并且設(shè)置5 s延時，并再次按下該按鍵，才能將限速器開啟或關(guān)閉。如果判斷是關(guān)閉限速器按鍵，則關(guān)閉限速器，并設(shè)置

82、關(guān)閉狀態(tài)，且將該狀態(tài)信息傳遞給主程序；如果是啟動限速器，則開啟限速器工作，并設(shè)置開機狀態(tài)，且將該狀態(tài)信息傳遞給主程序。當按下啟動按鍵時，有5S的延時狀態(tài)，系統(tǒng)確認是否處于行駛狀態(tài)？如是在行駛狀態(tài)，本操作無效系統(tǒng)無法啟動，并且語音提示報警；如你是在停車狀態(tài)，則直接啟動限速器系統(tǒng)，同時可以進入最大速度設(shè)置界面，最后執(zhí)行中斷返回再次執(zhí)行下一斷的程序。</p><p>　　如果是在限速器系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)會通過自診斷檢

83、測行駛途中所存在的故障，并且發(fā)出報警信號，語音提示請駕駛員及時檢修，同時，系統(tǒng)會自動執(zhí)行中斷關(guān)機程序，主動切斷轉(zhuǎn)換繼電器的電源，從而，主動關(guān)掉限速器電源，使其恢復(fù)到電子節(jié)氣門控制。中斷程序如圖6-1所示：</p><p><b>　　圖6-1 中斷程序</b></p><p><b>　　6.2 主程序部分</b></p><

84、p>　　為了保證行駛的安全性和平穩(wěn)性，必須在汽車停止狀態(tài)下才能啟動或關(guān)閉限速器。當車在停車狀態(tài)下時，駕駛員按下啟動限速器按鈕，給系統(tǒng)供電并初始化進行自診斷，由傳感器采集當前速度信號，單片機接收并處理信號，然后再執(zhí)行中斷程序，其次就是接收中斷程序的速度信號，并且顯示速度信號；如果判斷超速就執(zhí)行報警程序，并且在超速3S內(nèi)駕駛員沒有進行人工減速的操作的話，系統(tǒng)就執(zhí)行節(jié)氣門控制程序進行減速操作，單片機系統(tǒng)就自動給繼電器輸入電源及脈沖信號，

85、控制節(jié)氣門電機，最終發(fā)動機噴油量，從而，系統(tǒng)強制控制車速。</p><p>　　在主程序循環(huán)中，首先采集霍爾傳感器信號并通過濾波判斷當前行駛速度，并將該信息反饋給鍵盤中斷程序，然后判斷是否有設(shè)置速度上限值按鍵。如果有，則設(shè)置相應(yīng)的速度值Vm，并存儲在存儲器中；如果沒有，則讀入霍爾傳感器的電信號，進行模擬信號與數(shù)字信號A/D轉(zhuǎn)換得出Ux值，Ux通過單片機計算處理得出行駛速度值Vx。Vx與Vm比較，如果Vx<V

86、m，則Vy=Vx，通過D/A輸出Ux作為單片機的輸出信號；如果Vx>Vm，則Vy>Vm，將設(shè)定的限速值Vm換算成對應(yīng)的傳感器電信號Um，通過D/A輸出Um作為ECU的輸出信號。主程序如圖6-2所示：</p><p><b>　　圖6-2 主程序</b></p><p>　　7 限速器的不足與改進方向</p><p>　　7.1 限速

87、器所存在的不足</p><p>　　限速器系統(tǒng)在傳感器的選擇上，是與原車上的車速傳感器共用的，而且，速度信號只有霍爾式車速傳感器提供，所以在采集到的信號也不是很準確，而單片機控制單元也難以準確地判斷當時的行駛車速，如果是傳感器所用的時間過長，那么，它的使用壽命降低后導致它的準確性也就降低，此時，也沒有其他傳感器為限速器系統(tǒng)控制單元提供及時的速度信號，從而，限速器的限速功能也就難以準確地發(fā)揮出來。</p>

88、;<p>　　因在設(shè)置速度上限值是通過人工操作完成的，其可以修改車輛在該路段的速度的大小，這樣就失去了其自動限制速度的意義了，而且，在人為操作上有幾秒的反應(yīng)過程，再加上在設(shè)置好速度后，系統(tǒng)也有幾秒的反應(yīng)時間，這樣限速器的反應(yīng)靈敏性也就有所降低，同時，在設(shè)置最大速度時也分散了駕駛員的注意力，也就存在有一定的安全性。而且，在最大速度設(shè)置時，駕駛員有時也不清楚該路段的限速值是多少，在沒有限速標識的情況下，也就難以設(shè)置速度的上限值

89、，這樣速度設(shè)置也沒有硬性的標準，駕駛員可以任意設(shè)置限速值，這樣速度的設(shè)置隨意性就很大。</p><p>　　在超速后駕駛員沒有人為踩剎車減速，而系統(tǒng)開始執(zhí)行強制降速時，限速器系統(tǒng)與電子節(jié)氣門系統(tǒng)之間轉(zhuǎn)換，在此過程中，電子節(jié)氣門系統(tǒng)突然中斷節(jié)氣門執(zhí)行器的電信號或者電源，這樣也就會產(chǎn)生一定的振蕩波，此波有可能對系統(tǒng)會產(chǎn)生一定的負面影響，因此，對節(jié)氣門執(zhí)行器信號的傳遞帶來一定的誤差。</p><p&

90、gt;　　限速器系統(tǒng)的各大元器件幾乎都是獨立工作，相對而言也不是很經(jīng)濟。而且，此限速器主要是針對帶有電子節(jié)氣門系統(tǒng)的中高端車輛，所以，限速器在應(yīng)用也存在有一定的局限性，使用范圍不廣。</p><p>　　7.2 限速器今后的改進方向</p><p>　　在速度信號的采集上可以多增加一個傳感器來采集速度信號，比如說車速傳感器和輪速傳感器、車速傳感器和曲軸位置傳感器相結(jié)合等，這樣不僅在采集速度

91、信號時多了一層保障，同時在一個傳感器出現(xiàn)故障時，有一個備用傳感器作為備用的信號，而且，在單片機控制上更加準確。</p><p>　　如今的GPS導航系統(tǒng)越來越趨于完善，它的功能也越來越齊全，而且，現(xiàn)在的GPS越來越趨于智能化了。它綜合了導航衛(wèi)星及目標定位技術(shù)、陀螺等傳感技術(shù)、GIS數(shù)字電子地圖技術(shù)、城市智能化交通管理技術(shù)、GSM動態(tài)導航通訊業(yè)等高新技術(shù)的成果。GPS除了滿足基本的車輛定位功能外，可以支持定時定距監(jiān)

92、控、速度監(jiān)控、疲勞駕駛監(jiān)控，并且可以實現(xiàn)遠程緊急報警，雙向語音通話等功能，可以實現(xiàn)與政府監(jiān)管平臺的數(shù)據(jù)對接，從而提升對車輛的監(jiān)管效率。同時也起到了降低交通事故發(fā)生率的重要作用。其中GPS也可以在全球范圍內(nèi)確定位置、時間和當前的行駛速度。所以，依靠GPS全球定位交通導航系統(tǒng)來確定車輛當前行駛道路的及最大允許車速，使車輛能在不同的道路和不同的條件下自動智能調(diào)整。因此，利用GPS導航系統(tǒng)的“速度監(jiān)控”來代替原限速器的按鍵設(shè)置最大速度。這樣更能

93、節(jié)約材料和空間，而且，更加安全、智能、精確和經(jīng)濟。</p><p>　　針對電子節(jié)氣門系統(tǒng)控制與限速器系統(tǒng)控制過程中存在的信號的誤差，可以考慮節(jié)氣門控制單元與限速器控制單元（單片機）共用，其中，只是在程序的控制上做改動。另一種方法可以增加一個濾波器來濾除振蕩波，從而，使限速信號更加穩(wěn)定精確。</p><p>　　還有本課題設(shè)計的限速器還可以把汽車超速行駛斷油控制、定速巡航控制系統(tǒng)、發(fā)動機減

94、速斷油控制和發(fā)動機超速斷油控制相結(jié)合，從而，在原來設(shè)計的基礎(chǔ)上不斷改進提高，使之更加完美成熟。比如：</p><p>　?、倨嚦傩旭倲嘤涂刂剖侵钙囋谶\行速度超過限定值時，停止噴油，由ECU根據(jù)節(jié)氣門位置、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度、空調(diào)開關(guān)、停車燈開關(guān)及車速信號實現(xiàn)斷油控制。</p><p>　?、诙ㄋ傺埠娇刂葡到y(tǒng)，它是按照駕駛員要求的速度合開關(guān)之后，不用踩油門踏板，就自動的保持設(shè)定的車

95、速，從而使車輛以固定的速度行駛。</p><p>　?、郯l(fā)動機減速斷油控制是當發(fā)動機在高速運轉(zhuǎn)過程中突然急減速時，節(jié)氣門完全關(guān)閉，為避免混合氣過濃及燃料經(jīng)濟性、排放性能變差。為此，ECU發(fā)出信號停止噴油，而對于汽油的停供與發(fā)動機轉(zhuǎn)速和復(fù)供轉(zhuǎn)速與冷卻液溫度和發(fā)動機負荷有關(guān)，冷卻液溫度越低、發(fā)動機負荷越大（如空調(diào)接通），汽油停供轉(zhuǎn)速和復(fù)供轉(zhuǎn)速就越高。所以，ECU通過采集這些信號來自動控制噴油器中斷汽油的噴射，直到發(fā)動

96、機轉(zhuǎn)速下降到設(shè)定的轉(zhuǎn)速時,也就是車的行駛速度降到設(shè)定速度以下，系統(tǒng)回復(fù)正常的同時，噴油器再恢復(fù)噴油。</p><p>　　綜上所述，限速器系統(tǒng)與以上這些搭配結(jié)合，將使得限速器的應(yīng)用范圍更廣、適用性、實用性、經(jīng)濟性、安全性、可操作性更強，同時整個限速器系統(tǒng)也更加的智能化和自動化了。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　我

97、的畢業(yè)設(shè)計也終將告一段落了?？偹阍诖诉^程中體會到了它的酸甜苦辣，體會到了“事倍功半”的真正含義。在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，自己在時間的調(diào)配上和設(shè)計的思路方法都走了很多彎路，以至于使得自己耗費了許多時間，最終的效果也不是很明顯。</p><p>　　在限速器設(shè)計過程中自己還有很多因素沒有考慮周全，存在有一定的局限性。自動化程度不高，需要人工操作的按鍵設(shè)置不是很簡潔；適用范圍不廣。而且，由于該限速器主要是針對某些中高檔帶

98、有發(fā)動機電子節(jié)氣門系統(tǒng)的轎車，而對于某些老款的車型與其他類型的車，就很有可能使用不起，因此，在一定程度上存在著局限性。再者就是還必須是電控的帶發(fā)動機電子節(jié)氣門系統(tǒng)的；在限速器系統(tǒng)與節(jié)氣門系統(tǒng)交換工作時，存在有一定的誤差；在經(jīng)濟性上，系統(tǒng)的部分控制執(zhí)行件獨立工作，沒與汽車上其他可以共用的元件相結(jié)合。</p><p>　　雖然，在本次設(shè)計中由于自己能力和時間的關(guān)系，總是覺得有很多不如意的地方，但是，換個角度想想，畢竟

99、在自己的人生中，做任何事都是一個艱苦的過程，都是從不會到會再到熟練的一個過渡。任何事都有可能成功可能失敗，關(guān)鍵在于自己將以怎樣的心態(tài)去對待困難、對待挫折，最后哪怕失敗也是收獲，只有從失敗中汲取教訓才能逐漸成長。因而，在今后的學習工作過程中，針對問題積極思考不斷改進努力去完善。</p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　參考文獻&l

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