【正文】 detection system, the system are described in detail the principle ponent, the principle and test methods. Hardware and software system adopts the measuring process and measurement results for processing. Compared with the traditional test technology, this kind of sensor detection device has simple structure, the characteristics of novelty, easy to realize. Practice has proved in the test, repair within achieved good effect, the system has good dynamic response performance steady precision and practicability, detection, high accuracy, has the broad application prospect..Keywords Data acquisition。電 子 科 技 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ）論文題目： 汽車(chē)車(chē)速限速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)中心（或辦學(xué)單位）： 電子科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院指導(dǎo)老師： 陳 巒 職 稱： 副教授 學(xué)生姓名： 肖 維 學(xué) 號(hào): W120200077201006 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程電子科技大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院 制 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院2013年 05月 16日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)題目： 汽車(chē)車(chē)速限速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)與要求： 根據(jù)已掌握的汽車(chē)制造與維修和單片機(jī)知識(shí)，設(shè)計(jì)出一套能自動(dòng) 提醒駕駛員超速行駛的系統(tǒng)，要求是車(chē)輛超出規(guī)定的行駛速度自動(dòng)用語(yǔ) 音或燈光報(bào)警提示，并且系統(tǒng)能夠抵抗一定干擾能力。實(shí)踐證明在檢測(cè)，維修范圍內(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，檢測(cè)實(shí)用性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高,具有廣闊的應(yīng)用前景。并根據(jù)外界條件，如溫度，風(fēng)速等進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，已達(dá)到最佳的運(yùn)行效果。在現(xiàn)代汽車(chē)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(pán)控制系統(tǒng)、車(chē)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(chē)輛控制系統(tǒng)的性能，為汽車(chē)性能的改善提供了有力保障。車(chē)輛限速器分為兩種：一種是在車(chē)輛超速時(shí)發(fā)出語(yǔ)音警報(bào)，提醒駕駛者減速；另一種限速器是在車(chē)輛超過(guò)限定速度后，通過(guò)車(chē)載電腦發(fā)出指令，強(qiáng)制降低車(chē)輛行駛速度。電子限速器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛的速度，當(dāng)車(chē)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(mén)踏板，供油系統(tǒng)也不會(huì)供油。若使霍爾集成電路起傳感作用需要用機(jī)械的方法來(lái)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度。這個(gè)就叫“霍爾效應(yīng)”，霍爾效應(yīng)原理如圖22所示。齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，使得通過(guò)霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化，從而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一準(zhǔn)正弦波電壓，此信號(hào)由電子電路轉(zhuǎn)換成表中的脈沖電壓。波形結(jié)果車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)后，波形信號(hào)在示波器顯示中心處的零伏平線上開(kāi)始上下跳動(dòng)，并隨著車(chē)速的提高跳動(dòng)越來(lái)越高。當(dāng)傳感元件以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊受到一個(gè)與加速度方向相反的慣性力作用，發(fā)生與加速度成正比a的形變，使懸臂梁也隨之產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變?？刂蒲b置其主要組成如圖24所示。因此由實(shí)驗(yàn)得知，汽車(chē)車(chē)輪的滑移率s在15%—20%時(shí)，輪胎與路面間有最大的縱向附著系數(shù)φz，而側(cè)向附著系數(shù)也較大。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(chē)的方向穩(wěn)定性。通常，車(chē)輛要經(jīng)過(guò)大量的道路試驗(yàn)，才能獲得ABS制動(dòng)時(shí)車(chē)速變化規(guī)律和其相應(yīng)的控制邏輯。ASR在控制中，通過(guò)輪速傳感器反饋來(lái)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。根據(jù)信息參數(shù)計(jì)算出執(zhí)行命令數(shù)值，將輸出的信息與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，查出故障。 圖28 輸入回路信號(hào)處理示意圖（2） A/D轉(zhuǎn)換器（模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器）。（3）、輸入/輸出接口（I/O）輸入/輸出接口（I/O）的主要功能有數(shù)據(jù)匹配、電平匹配、時(shí)序匹配、頻率匹配等。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(chē))工作的目的[5]。從傳感器送來(lái)的信號(hào)，首先進(jìn)入輸入回路。其過(guò)程如圖32所示。對(duì)于輪速信號(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)。 車(chē)輛速度處理裝置的主要原理是：綜合檢測(cè)車(chē)輛輪對(duì)上安裝的多個(gè)(多路)速度傳感器，經(jīng)過(guò)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)。再將周期轉(zhuǎn)換為頻率。并將測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)，進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，從而達(dá)到限速控制。10)V；②信號(hào)輸入：(110177。2r/min。通過(guò)Mat lab的仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性和可行性。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。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。一種具有良好線性度的熱偶流速度傳感器已在英國(guó)TROLEXLTD服了許多傳感器因?yàn)榉蔷€性失真（精度177。未來(lái)的汽車(chē)用傳感器技術(shù)，總的發(fā)展趨勢(shì)是微型化、多功能化、集成化和智能化。結(jié)束語(yǔ) 該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是主動(dòng)的，從人本主義出發(fā)，考慮的是時(shí)刻提醒駕駛員的自我安全意識(shí)，得出車(chē)輛的行駛安全程度，并采取有效的措施正對(duì)性的防護(hù)，最大限度避免因?yàn)檐?chē)輛超速造成交通事故。對(duì)于單片機(jī)編程有了更進(jìn)一步的了解。感謝陳巒老師在這幾個(gè)月設(shè)計(jì)中對(duì)我的幫助和鼓勵(lì)。置身陳巒老師的指導(dǎo)過(guò)程中，不僅我的思想觀念煥然一新，也改善了我的思考方式，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。利用MAX7219芯片僅使用單片機(jī)三根引腳即可，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)共八位7段加小樹(shù)點(diǎn)的共陰極數(shù)碼管，每四位分別顯示當(dāng)前速度和設(shè)定的速度上限，通過(guò)四個(gè)按鍵可以對(duì)速度上限不同要求地進(jìn)行更改設(shè)置，方便使用。多功能化是指一個(gè)傳感器能檢測(cè)2個(gè)或者兩個(gè)以上的特性參數(shù)或者化學(xué)參數(shù)，從而減少汽車(chē)傳感器數(shù)量，提高系統(tǒng)可靠性。在系統(tǒng)安裝中，增加車(chē)輛轉(zhuǎn)向行駛時(shí)橫向擺動(dòng)的角速度傳感器，通過(guò)控制內(nèi)外、前后車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力，確保車(chē)輛行駛的穩(wěn)定狀態(tài)。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。汽車(chē)車(chē)速傳感器電子限速的作用是限制車(chē)速過(guò)高，防止因車(chē)速過(guò)高造成事故。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)。1177?？梢钥闯?，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(chē)輛速度傳感器檢測(cè)的要求。其主要指標(biāo)：① 量程：2g～+2g；② 輸出信號(hào)范圍：0～5V；③輸出信號(hào)(DC)：177。統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖如圖35所示。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(chē)速的測(cè)量大約要8～10ms。然后輸入到MCU的中斷口。傳統(tǒng)上測(cè)量車(chē)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。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(guò)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))。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器ECU的組成。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)，如圖210所示。微機(jī)由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出裝置等組成，如圖29所示。 ECU的組成 發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)ECU的組成如圖27所示。給傳感器提供5V、8V、12V參考（基準(zhǔn)）電壓，將輸入的信息轉(zhuǎn)換為微機(jī)所能接收的信號(hào)。由加速度求車(chē)速的表達(dá)式為:（3）式中： 為采樣周期， 、 為第 、 時(shí)刻測(cè)量的加速度值。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。這樣既能保持足夠的制動(dòng)力，又能防止車(chē)輪抱死后車(chē)輛失去控制。如果是前輪（轉(zhuǎn)向輪）制動(dòng)到抱死滑移而后輪還在滾動(dòng)，汽車(chē)將失去轉(zhuǎn)向能力（跑偏）。 圖23 加速度傳感器原理圖智能加速度傳感器的工作原理是：敏感元件將測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，進(jìn)入前置放大電路，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路改善信號(hào)的信噪比，再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，最后送人計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示。確定振幅、頻率和形狀等關(guān)鍵的尺度是正確的、可重復(fù)的、有規(guī)則的、可預(yù)測(cè)的。輸出信號(hào)的振幅(峰對(duì)峰電壓)與磁組輪的轉(zhuǎn)速成正比(車(chē)速)，信號(hào)的頻率大小表現(xiàn)于磁組輪的轉(zhuǎn)速大小。由霍爾原理可知，霍爾傳感器的輸出電壓與被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，因此它的高、低、速特性都很好，若用其測(cè)量物體的轉(zhuǎn)速，其下限速度可以接近于0，上限速度從理論上講可以不受限制，即它可以滿足工程中各種運(yùn)行速度的測(cè)量。 圖21 霍爾效應(yīng)傳感器 1霍爾半導(dǎo)體元件 2永久磁鐵 3擋隔磁力線的葉片 霍爾效應(yīng)在應(yīng)用技術(shù)中特別重要，如果對(duì)位于磁場(chǎng)(B)中的導(dǎo)體(d)施加一個(gè)電壓(V)，該磁場(chǎng)的方向垂直于所施加電壓的方向，那么則在既與磁場(chǎng)垂直又和所施加電流方向垂直的方向上會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)電壓(UH)，人們將這個(gè)電壓叫做霍爾電壓，產(chǎn)生這種現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)?；魻栃?yīng)傳感器如圖21所示