【導讀】隨著經濟和轎車行業(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的發(fā)生。如今各項先進的電子技術產品。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。的設計，各元器件的選擇與應用。以AT89C52芯片為核心，輔以必要的電子元。確控制電動機啟停和報警器的工作狀態(tài)。從而，讓其車速實現智能化控制，以致。同時達到學習、設計、實際應用的能力。

　　

【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開關按鈕電機 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計 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、子程序調用、聲光報警和數據處理以及顯示、報警、節(jié)氣 門控制等功能。按鍵中斷子程序主要實現系統(tǒng)的啟動關閉、最大速度的設置、故障中斷處理及合法參數的輸入。 中斷程序部分 通過按鍵中斷程序判斷是否有啟動或關閉限速器的按鍵，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)，并且設置 5 s 延時，并再次按下該按鍵，才能將限速器開啟或關閉。如果判斷是關閉限速器按鍵，則關閉限速器，并設置關閉狀態(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)出現故障時，系統(tǒng)會通過自診斷檢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)行中斷關機程序，主動切斷轉換繼電器的電源，從而，主動關掉限速器電源，使其恢復到電子節(jié)氣門控制。中斷程序如圖 61 所示： 24 開 關 按 鍵5 S 延 時 狀 態(tài) ？語 音 提 示啟 動 后 5 S 延 時中 斷 返 回開 機 狀 態(tài)與 否 ？開 啟 限 速 器按 鍵 設 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 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 狀 態(tài)NY檢測行駛途中故障執(zhí)行關機中斷 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，必須在汽車停止狀態(tài)下才能啟動或關閉限速器。 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，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。 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， 25 并將該信息反饋給鍵盤中斷程序，然后判斷是否有設置速度上限值按鍵。如果有，則設置相應的速度值 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，進行模擬信號與數字信號 A/D 轉換得出 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 VxVm，則 Vy=Vx，通過 D/A 輸出 Ux 作為單片機的輸出信號；如果 VxVm，則 VyVm，將設定的限速值 Vm換算成對應的傳感器電信號 Um，通過 D/A 輸出 Um 作為 ECU 的輸出信號 。 主程序如圖 62 所示： 開 始采 集 傳 感 器 速 度 信 號V x V m結 束 返 回繼 電 器 工 作N關 中 斷開 中 斷接 收 設 置 V m 信 號 顯 示 設 定 速 度計 算 當 前 車 速 顯 示 當 前 車 速初 始 化 ， 自 診 斷Y聲 光 報 警單 片 機 給 節(jié) 氣 門 電機 輸 入 電 信 號控 制 節(jié) 氣 門 開 度自 動 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 是 否人 工 減 速 ？ 圖 62 主程序 26 7 限速器的不足與改進方向 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。 因在 設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過程，再加上在設置好速度后，系統(tǒng)也有幾秒的反應時間，這樣限速器的反應靈敏性也就有所降低，同時，在設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，也就難以設置速度的上限值，這樣速度設置也沒有硬性的標準，駕駛員可以任意設置限速值，這樣速度的設置隨意性就很大。 在超速后駕駛員沒有人為踩剎車減速，而系統(tǒng)開始執(zhí)行強制降速 時，限速器系統(tǒng)與電子節(jié)氣門系統(tǒng)之間轉換，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，這樣也就會產生一定的振蕩波，此波有可能對系統(tǒng)會產生一定的負面影響，因此，對節(jié)氣門執(zhí)行器信號的傳遞帶來一定的誤差。 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。 限速器今后的改進方向 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 27 感器和輪速傳感器、車速傳 感器和曲軸位置傳感器相結合等，這樣不僅在采集速度信號時多了一層保障，同時在一個傳感器出現故障時，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。 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、陀螺等傳感技術、 GIS 數字電子地圖技術、城市智能化交通管理技術、 GSM 動態(tài)導航通訊業(yè)等高新技術的成果。 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)控、速度監(jiān)控、疲勞駕駛監(jiān)控，并且可以實現遠程緊急報警，雙向語音通話等 功能，可以實現與政府監(jiān)管平臺的數據對接，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、精確和經濟。 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。 還有本課題設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)動機減速斷油控制和發(fā)動機超速斷油控制相結合，從而，在原來設計的基礎上不斷改進提高，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行速度超過限定值時，停止噴油，由ECU 根據節(jié)氣門位置、發(fā)動機轉速、冷卻液溫度、空調開關、停車燈開關及車速信號實現斷油控制。 ②定速巡航控制系統(tǒng)，它是按照駕駛員要求的 速度合開關之后，不用踩油門踏板，就自動的保持設定的車速，從而使車輛以固定的速度行駛。 ③發(fā)動機 減速斷油控制是當發(fā)動機在高速運轉過程中突然 急減速時，節(jié)氣門完全關閉，為避免混合氣過濃及燃料經濟性、排放性能變差。為此， ECU 發(fā)出 28 信號停止噴油， 而對于汽油的停供與發(fā)動機轉速和復供轉速與冷卻液溫度和發(fā)動機負荷有關，冷卻液溫度越低、發(fā)動機負荷越大（如空調接通），汽油停供轉速和復供轉速就越高。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)動機轉速下降到設定的轉速時 ,也就是車的行駛速度降到設定速度以下，系 統(tǒng)回復正常的同時，噴油器再恢復噴油。 綜上所述，限速器系統(tǒng)與以上這些搭配結合，將使得 限速器的應用范圍更廣、適用性、實用性、經濟性、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。 29 總結 我的畢業(yè)設計也終將告一段落 了 。 總算在此過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)設計的過程中，自己在時間的調配上和設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。 在限速器設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合。 雖然，在本次設計中由于自己能力和時間的關系，總是覺得有很多不如意的地方，但是，換個角度想想，畢竟在 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。 30 致謝 參考文獻 [1] 馮能蓮．電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)研究 [J]．汽車技術， 2020， 1． [2] 劉振軍．現代轎車電子節(jié)氣門系統(tǒng)及其控制 [J]．汽車技術， 2020， 3． [3] 張玉蓮 . 傳感器與自動檢測技術，北京 ：機械工業(yè)出版社， [4] 王為青 ,程國鋼 . 單片機 Keil Cx51 應用開發(fā)技術 / 編著， 北京 : 人民郵電出版社 , 2020 [5] 于萬海 . 汽車電氣設備原理與檢修 [M].北京：電子工業(yè)出版社， . [6] 吳有林，安玉，熊飛橋，吳先緒 . 智能化汽車速度控制報警系統(tǒng)的設計 [J]，重慶大學學報 (自然科學版 )： 2020 年 ,(12). [7] 周旭艷，彭宣戈 . 8051 在車輛超速報警系統(tǒng)中的應用，井岡山學院學報：綜合版 2020年 02M 期 [8] 任國峰，李軍偉，張雨 . 單片機在發(fā)動機轉速測量中的應用 [J]，汽車科技 , 2020,(01):3840 [9] 曹家喆 . 現代汽車檢測診斷技術 [M].北京：清華大學出版社， . [10] 陳倩詒，陳再清 . 汽車自動限速器系統(tǒng)設計期刊論文，計算機測量于控制， 2020（ 18）