【導(dǎo)讀】隨著經(jīng)濟(jì)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的發(fā)生。如今各項(xiàng)先進(jìn)的電子技術(shù)產(chǎn)品。單片機(jī)的控制系統(tǒng)。文中詳細(xì)介紹了單片機(jī)控制系統(tǒng)的功能、原理、硬件、軟件。的設(shè)計(jì)，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。確控制電動(dòng)機(jī)啟停和報(bào)警器的工作狀態(tài)。從而，讓其車速實(shí)現(xiàn)智能化控制，以致。同時(shí)達(dá)到學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、實(shí)際應(yīng)用的能力。

　　

【正文】 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 2C11nFC21nFX1CR Y S T A LC31nFR11kD1L E D R E DD2L E D G RE E NR21kQ1B F Q 3 1R31kL S 1S P E A K E RR41kR51kR61kR71k+88.8速度設(shè)置確定增加減少A14B16C20D23E21F15G17DP22DIG02DIG111DIG26DIG37DIG43DIG510DIG65DIG78DIN1LOAD12CLK13ISET18DOUT24U2M A X 7 2 1 9速度顯示V3V+2A D J1傳感器s e n s o r開關(guān)按鈕電機(jī) 圖 59 節(jié)氣門控制及系統(tǒng)總電路圖 23 6 汽車限速器的軟件設(shè)計(jì) 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(bào)警和數(shù)據(jù)處理以及顯示、報(bào)警、節(jié)氣 門控制等功能。按鍵中斷子程序主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的啟動(dòng)關(guān)閉、最大速度的設(shè)置、故障中斷處理及合法參數(shù)的輸入。 中斷程序部分 通過按鍵中斷程序判斷是否有啟動(dòng)或關(guān)閉限速器的按鍵，如果有按鍵信號(hào)，判斷是否處于行駛狀態(tài)，如果正處于行駛狀態(tài)，語音報(bào)警，此操作無效；如果處于停車狀態(tài)，報(bào)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(shí)，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(dòng)限速器，則開啟限速器工作，并設(shè)置開機(jī)狀態(tài)，且將該狀態(tài) 信息傳遞給主程序。 當(dāng)按下啟動(dòng)按鍵時(shí)，有 5S 的延時(shí)狀態(tài)，系統(tǒng)確認(rèn)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(dòng)，并且語音提示報(bào)警；如你是在停車狀態(tài)，則直接啟動(dòng)限速器系統(tǒng)，同時(shí)可以進(jìn)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。 如果是在限速器系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過自診斷檢測行駛途中所存在的故障，并且發(fā)出報(bào)警信號(hào)，語音提示請駕駛員及時(shí)檢修，同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)執(zhí)行中斷關(guān)機(jī)程序，主動(dòng)切斷轉(zhuǎn)換繼電器的電源，從而，主動(dòng)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 61 所示： 24 開 關(guān) 按 鍵5 S 延 時(shí) 狀 態(tài) ？語 音 提 示啟 動(dòng) 后 5 S 延 時(shí)中 斷 返 回開 機(jī) 狀 態(tài)與 否 ？開 啟 限 速 器按 鍵 設(shè) 置 速 度 上 限 值NYN您 是 否 處 于 行 駛 狀 態(tài) 或 有 無故 障 ？ 如 是 處 于 行 駛 態(tài) 本 操作 無 效 ！請 您 確 認(rèn) 是 否 處 于 非 行 駛狀 態(tài) 或 有 無 故 障 ， 并 再 次按 下 按 鍵記 錄 開 關(guān) 狀 態(tài)NY檢測行駛途中故障執(zhí)行關(guān)機(jī)中斷 圖 61 中斷程序 主程序部分 為了保證行駛的安全性和平穩(wěn)性，必須在汽車停止?fàn)顟B(tài)下才能啟動(dòng)或關(guān)閉限速器。 當(dāng)車在停車狀態(tài)下時(shí)，駕駛員按下啟動(dòng)限速器按鈕，給系統(tǒng)供電并初始化進(jìn)行自診斷，由傳感器采集當(dāng)前速度信號(hào)，單片機(jī)接收并處理信號(hào)，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(hào)，并且顯示速度信號(hào)；如果判斷超速就執(zhí)行報(bào)警程序，并且在超速 3S 內(nèi)駕駛員沒有進(jìn)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(jìn)行減速操作，單片機(jī)系統(tǒng)就自動(dòng)給繼電器輸入電源及脈沖信號(hào)，控制節(jié)氣門電機(jī)，最終發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量，從而，系統(tǒng)強(qiáng)制控制 車速。 在主程序循環(huán)中，首先采集霍爾傳感器信號(hào)并通過濾波判斷當(dāng)前行駛速度， 25 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(chǔ)在存儲(chǔ)器中；如果沒有，則讀入霍爾傳感器的電信號(hào)，進(jìn)行模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào) A/D 轉(zhuǎn)換得出 Ux 值， Ux 通過單片機(jī)計(jì)算處理得出行駛速度值 Vx。 Vx 與 Vm 比較，如果 VxVm，則 Vy=Vx，通過 D/A 輸出 Ux 作為單片機(jī)的輸出信號(hào)；如果 VxVm，則 VyVm，將設(shè)定的限速值 Vm換算成對(duì)應(yīng)的傳感器電信號(hào) Um，通過 D/A 輸出 Um 作為 ECU 的輸出信號(hào) 。 主程序如圖 62 所示： 開 始采 集 傳 感 器 速 度 信 號(hào)V x V m結(jié) 束 返 回繼 電 器 工 作N關(guān) 中 斷開 中 斷接 收 設(shè) 置 V m 信 號(hào) 顯 示 設(shè) 定 速 度計(jì) 算 當(dāng) 前 車 速 顯 示 當(dāng) 前 車 速初 始 化 ， 自 診 斷Y聲 光 報(bào) 警單 片 機(jī) 給 節(jié) 氣 門 電機(jī) 輸 入 電 信 號(hào)控 制 節(jié) 氣 門 開 度自 動(dòng) 限 制 車 速 ：V x V m降 檔 剎 車 減速 速 行 駛正常行駛YN超 速 3 s 內(nèi) 是 否人 工 減 速 ？ 圖 62 主程序 26 7 限速器的不足與改進(jìn)方向 限速器所存在的不足 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(hào)只有霍爾式車速傳感器提供，所以在采集到的信號(hào)也不是很準(zhǔn)確，而單片機(jī)控制單元也難以準(zhǔn)確地判斷當(dāng)時(shí)的行駛車速，如果是傳感器所用的時(shí)間過長，那么，它的使用壽命降低后導(dǎo)致它的準(zhǔn)確性也就降低，此時(shí)，也沒有其他傳感器為限速器系統(tǒng)控制單元提供及時(shí)的速度信號(hào)，從而，限速器的限速功能也就難以準(zhǔn)確地發(fā)揮出來。 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(dòng)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(shí)間，這樣限速器的反應(yīng)靈敏性也就有所降低，同時(shí)，在設(shè)置最大速度時(shí)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(shí)，駕駛員有時(shí)也不清楚該路段的限速值是多少，在沒有限速標(biāo)識(shí)的情況下，也就難以設(shè)置速度的上限值，這樣速度設(shè)置也沒有硬性的標(biāo)準(zhǔn)，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。 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(qiáng)制降速 時(shí)，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(hào)或者電源，這樣也就會(huì)產(chǎn)生一定的振蕩波，此波有可能對(duì)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，因此，對(duì)節(jié)氣門執(zhí)行器信號(hào)的傳遞帶來一定的誤差。 限速器系統(tǒng)的各大元器件幾乎都是獨(dú)立工作，相對(duì)而言也不是很經(jīng)濟(jì)。而且，此限速器主要是針對(duì)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。 限速器今后的改進(jìn)方向 在速度信號(hào)的采集上可以多增加一個(gè)傳感器來采集速度信號(hào)，比如說車速傳 27 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信號(hào)時(shí)多了一層保障，同時(shí)在一個(gè)傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，有一個(gè)備用傳感器作為備用的信號(hào)，而且，在單片機(jī)控制上更加準(zhǔn)確。 如今的 GPS 導(dǎo)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(dǎo)航衛(wèi)星及目標(biāo)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(dòng)態(tài)導(dǎo)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(shí)定距監(jiān)控、速度監(jiān)控、疲勞駕駛監(jiān)控，并且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程緊急報(bào)警，雙向語音通話等 功能，可以實(shí)現(xiàn)與政府監(jiān)管平臺(tái)的數(shù)據(jù)對(duì)接，從而提升對(duì)車輛的監(jiān)管效率。同時(shí)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(shí)間和當(dāng)前的行駛速度。 所以，依靠 GPS 全球定位交通導(dǎo)航系統(tǒng)來確定車輛當(dāng)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(dòng)智能調(diào)整。因此，利用 GPS 導(dǎo)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。這樣更能節(jié)約材料和空間，而且，更加安全、智能、精確和經(jīng)濟(jì)。 針對(duì)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(hào)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(jī)）共用，其中，只是在程序的控制上做改動(dòng)。另一種方法可以增加一個(gè)濾波器來濾除振蕩波，從而，使限速信號(hào)更加穩(wěn)定精確。 還有本課題設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)減速斷油控制和發(fā)動(dòng)機(jī)超速斷油控制相結(jié)合，從而，在原來設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)提高，使之更加完美成熟。比如： ①汽車超速行駛斷油控制是指汽車在運(yùn)行速度超過限定值時(shí)，停止噴油，由ECU 根據(jù)節(jié)氣門位置、發(fā)動(dòng)機(jī)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(hào)實(shí)現(xiàn)斷油控制。 ②定速巡航控制系統(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(dòng)的保持設(shè)定的車速，從而使車輛以固定的速度行駛。 ③發(fā)動(dòng)機(jī) 減速斷油控制是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中突然 急減速時(shí)，節(jié)氣門完全關(guān)閉，為避免混合氣過濃及燃料經(jīng)濟(jì)性、排放性能變差。為此， ECU 發(fā)出 28 信號(hào)停止噴油， 而對(duì)于汽油的停供與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和復(fù)供轉(zhuǎn)速與冷卻液溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷有關(guān)，冷卻液溫度越低、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)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(hào)來自動(dòng)控制噴油器中斷汽油的噴射，直到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到設(shè)定的轉(zhuǎn)速時(shí) ,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(shí)，噴油器再恢復(fù)噴油。 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(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、可操作性更強(qiáng)，同時(shí)整個(gè)限速器系統(tǒng)也更加的智能化和自動(dòng)化了。 29 總結(jié) 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也終將告一段落 了 。 總算在此過程中體會(huì)到了它的酸甜苦辣，體會(huì)到了“事倍功半”的真正含義。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，自己在時(shí)間的調(diào)配上和設(shè)計(jì)的思路方法都走了很多彎路，以至于使得自己耗費(fèi)了許多時(shí)間，最終的效果也不是很明顯。 在限速器設(shè)計(jì)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(dòng)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(duì)某些中高檔帶有發(fā)動(dòng)機(jī)電子節(jié)氣門系統(tǒng)的轎車，而對(duì)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(dòng)機(jī)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(shí)，存在有一定的誤差；在經(jīng)濟(jì)性上，系統(tǒng)的部分控制執(zhí)行件獨(dú)立工作，沒與汽車上其他可以共用的元件相結(jié)合。 雖然，在本次設(shè)計(jì)中由于自己能力和時(shí)間的關(guān)系，總是覺得有很多不如意的地方，但是，換個(gè)角度想想，畢竟在 自己的人生中，做任何事都是一個(gè)艱苦的過程，都是從不會(huì)到會(huì)再到熟練的一個(gè)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(duì)待困難、對(duì)待挫折，最后哪怕失敗也是收獲，只有從失敗中汲取教訓(xùn)才能逐漸成長。因而，在今后的學(xué)習(xí)工作過程中，針對(duì)問題積極思考不斷改進(jìn)努力去完善。 30 致謝 參考文獻(xiàn) [1] 馮能蓮．電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)研究 [J]．汽車技術(shù)， 2020， 1． [2] 劉振軍．現(xiàn)代轎車電子節(jié)氣門系統(tǒng)及其控制 [J]．汽車技術(shù)， 2020， 3． [3] 張玉蓮 . 傳感器與自動(dòng)檢測技術(shù)，北京 ：機(jī)械工業(yè)出版社， [4] 王為青 ,程國鋼 . 單片機(jī) Keil Cx51 應(yīng)用開發(fā)技術(shù) / 編著， 北京 : 人民郵電出版社 , 2020 [5] 于萬海 . 汽車電氣設(shè)備原理與檢修 [M].北京：電子工業(yè)出版社， . 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