畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于PIC單片機(jī)方法汽車中控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要 隨著我國(guó)汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，人們開始日益重視道路交通安全問題，本文通過對(duì)車身控制器的功能需求分析，提出了汽車中控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。本文首先對(duì)汽車中控系統(tǒng)控制的模塊具體實(shí)現(xiàn)的功能做介紹，接著以汽車防抱死制動(dòng)一例為重點(diǎn)展開對(duì)汽車ABS控制器ECU的研究,解釋了ABS系統(tǒng)的控制原理，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)介紹了ABS的結(jié)構(gòu)以及各部分的作用，對(duì)ABS的核心部件電子控制單元（ECU）進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究,對(duì)整個(gè)ABS的控制過程和邏輯進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了ABS中央控制器。系統(tǒng)由一個(gè)BCM主機(jī)和四個(gè)遙控器組成。采用具有低功耗、運(yùn)行速度高、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的單片機(jī)PICl6F887為主控芯片，在設(shè)計(jì)的

2、過程中充分考慮系統(tǒng)的低功耗、低成本以及高可靠性等要求，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件電路，完成了對(duì)車身狀態(tài)采集電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路、電源電路、無線接收電路和遙控發(fā)射等電路的控制設(shè)計(jì)。電子控制單元（ECU）采用MC9S12XS單片機(jī)，包括信號(hào)輸入電路，控制輸出電路，驅(qū)動(dòng)顯示電路等硬件部分。關(guān)鍵詞：汽車中控系統(tǒng)；防抱死控制；PIC16F887;MC9S12XSAbstractWith the rapid development of automobile industry in China ,people began growing attention to the problem of road traffic

3、 safety . this article on the function of controller of automobile body needs analysis ,proposed a design of module specific implementation of function do describes , then to car anti-hold died brake a cases for focus expand on car ABS controller ECU of research , explained has ABS system of control

4、 principle ,this Foundation Shang more describes has ABS of structure and the part of role , on ABS of part electronic unit ECU for has design research , on entire ABS of control process and logic for has analysis , design has ABS central controller . System is composed of a BCM host and four remote

5、 control , With low power , high speed and driving ability of single chip PIC16F887 as the main chip , full consideration in the design process of the system of low power , low cost and high reliability requirements , design a system of hardware circuit , completed a body State circuit , wireless re

6、ceiver and remote control design of emission circuit . Electronic control unit ECU MC9S12XS single chip , including signal input circuit to control output circuits , hardware parts such as drive display circuit .Keywords : In automobile control system ; Anti-lock control ; PIC16F887 ; MC9S12XS 目錄摘要I

7、AbstractII目錄III1緒論11.1 引言11.2 研究的主要內(nèi)容11.3 采用的主要研究方法21.4 文章內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排22 汽車中央控制系統(tǒng)概述32.1 系統(tǒng)的分類及應(yīng)用32.2 車身中央控制系統(tǒng)具體的功能實(shí)現(xiàn)243 汽車中央控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)73.1 中央控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)73.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)73.2.1KEEL0Q技術(shù)簡(jiǎn)介83.2.2單片機(jī)PIC16F887介紹83.3 遙控系統(tǒng)工作過程123.4 系統(tǒng)各功能模塊介紹134 汽車防抱死控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)244.1 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的基本組成244.1.1 ABS的組成244.2防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的工作原理264.2.1 ABS

8、控制原理264.3 ABS控制器主要硬件部分274.4 汽車車速傳感器的工作原理314.5 輪速處理算法324.6 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)32參考文獻(xiàn)36結(jié)束語(yǔ)37致 謝38附錄39程 序39IV1緒論1.1 引言動(dòng)力控制，底盤控制，車身電子,防抱死制動(dòng)和車載電子構(gòu)成了汽車電子的五大組成部分。隨著汽車技術(shù)發(fā)展以及用戶對(duì)汽車體驗(yàn)的增強(qiáng)，車身中央控制系統(tǒng)在全球市場(chǎng)上的需求逐年增加，但是目前車身中央控制系統(tǒng)市場(chǎng)的主導(dǎo)份額仍把持在外國(guó)廠商手中。英飛凌、飛思卡爾、NEC、大陸集團(tuán)等廠家為目前多數(shù)車身中央控制系統(tǒng)的主要提供商，它們根據(jù)不同的市場(chǎng)，開發(fā)有針對(duì)性的產(chǎn)品，預(yù)計(jì)在今后的發(fā)展中車身汽車中的作用將愈加

9、重要，車身中央控制系統(tǒng)在汽車成本中也將逐步提高。目前車身中央控制系統(tǒng)主流技術(shù)分為分布式控制，集中式控制兩中。分布式控制技術(shù)車身控制可以為車內(nèi)人員提供差異化及高品質(zhì)的用戶體驗(yàn)，被廣泛應(yīng)用在目前主流車型及高端車型中。集中式控制技術(shù)可以有效的控制車身中央控制系統(tǒng)的制造成本，將為今后市場(chǎng)發(fā)展的主要趨勢(shì)1。1.2 研究的主要內(nèi)容本文通過有針對(duì)性的分析目前車身中央控制系統(tǒng)的主流技術(shù)和市場(chǎng)需求，設(shè)計(jì)出滿足用戶使用安全性，方便性的車身中央控制系統(tǒng)，主要工作內(nèi)容包括車身中央控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。1、硬件設(shè)計(jì)從系統(tǒng)的低功耗，可靠性出發(fā)，設(shè)計(jì)車身中央控制系統(tǒng)的硬件部分，本設(shè)計(jì)是以PIC16F887為核心搭建

10、硬件電路，微控制器PIC16F887有很強(qiáng)的處理能力。本設(shè)計(jì)電路包括車身狀態(tài)采集模塊電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路、電源電路模塊、無線接收電路，遙控發(fā)射電路和液晶顯示電路等。這些電路主要負(fù)責(zé)采集車身輸入信號(hào)、自動(dòng)控制外部模塊和顯示車身狀態(tài)信息和報(bào)警信息等功能。2、 軟件設(shè)計(jì)整個(gè)人車身中央控制系統(tǒng)的軟件包括車身控制程序和KEEL0Q解碼程序。主體車身控制程序A/D轉(zhuǎn)換模塊、PWM模塊、車速采集測(cè)量模塊、開關(guān)量采集模塊、無線信息接收模塊、遙控發(fā)射模塊等幾個(gè)部分。車身各個(gè)電器單元的控制部分的軟件主要完成上電后系統(tǒng)的初始化，對(duì)各個(gè)子模塊進(jìn)行檢測(cè)，采集車身輸入信號(hào)，對(duì)車身各電器單元進(jìn)行智能控制，顯示車身設(shè)備的狀態(tài)信

11、息和報(bào)警信息，接受遙控發(fā)射信息并執(zhí)行相應(yīng)的操作。1.3 采用的主要研究方法要實(shí)現(xiàn)汽車的中央控制，必須從汽車的硬件和軟件兩方面著手，汽車的硬件包括汽車的性能、制造材料及實(shí)際使用情況等，軟件方面則是汽車的軟控制方式。軟控制主要是電路控制及程序控制，軟控制是汽車控制的核心，控制電路的好壞直接關(guān)系到汽車控制的可操作性。我以軟件protel99se模擬設(shè)計(jì)電路的可行性，再通過codewarrior進(jìn)行C程序匯編檢測(cè)。在軟件開發(fā)過程中，通常需要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟： (1) 新建：創(chuàng)建新項(xiàng)目，源文件； (2) 編輯：按照一定的規(guī)則編輯源代碼，注釋； (3) 編譯：將源代碼編譯成機(jī)器碼，同時(shí)還會(huì)檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤和進(jìn)

12、行編譯優(yōu)化； (4) 鏈接：將編譯后的獨(dú)立的模塊鏈接成一個(gè)二進(jìn)制可執(zhí)行文件； (5) 調(diào)試：對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)試并發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。1.4 文章內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排文章以PIC16F887單片機(jī)為汽車中央控制芯片，以集中控制的方式控制汽車各個(gè)功能模塊的信息交流及處理，其中各個(gè)模塊又有相應(yīng)的控制芯片，本文最后以汽車防抱死控制為重點(diǎn)，采用MC9S12XS控制芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的防抱死制動(dòng)。文章結(jié)構(gòu)有如下安排：第一章，對(duì)汽車中控系統(tǒng)作概要介紹，以及研究的內(nèi)容和方法;第二章，介紹控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能,各模塊之間的信息交流；第三章，汽車中控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；第四章,ABS的硬件和軟件設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)。2 汽車中央控制系統(tǒng)概述2.1

13、 系統(tǒng)的分類及應(yīng)用根據(jù)汽車電子裝備在汽車不同控制的應(yīng)用情況大致可以分為：車身電子及防盜系統(tǒng)，底盤控制及安全系統(tǒng)，車載信息娛樂系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)等。隨著汽車電子控制的不斷發(fā)展，為了滿足消費(fèi)者對(duì)舒適性和安全性的要求，汽車車身中電子與電氣設(shè)備的使用數(shù)量一直在增加。車身電子及防盜系統(tǒng)主要包括多種開關(guān)控制，燈光控制，防盜系統(tǒng)，門鎖控制，車窗控制，玻璃除霜控制，座椅控制，雨刮控制等車身電子的控制。汽車電子技術(shù)也已經(jīng)走過了單一控制的歷史階段，因此，使用基于微控制器的車身中央控制系統(tǒng)已成為大勢(shì)所趨。主要涉及中央防盜門鎖、室內(nèi)燈、電動(dòng)車窗、玻璃除霜、雨刮器、遙控、轉(zhuǎn)向燈、前后組合燈、前霧燈、喇叭、天窗、座椅、

14、后視鏡等的控制。汽車車身控制通過對(duì)電子設(shè)備的多方面協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)目標(biāo)的綜合控制。汽車中央控制系統(tǒng)自身需要具有通用性、可靠性、抗干擾性和可擴(kuò)展性。根據(jù)不同的控制策略，車身中央控制系統(tǒng)主要分為分散式車身中央控制系統(tǒng)、集中式車身中央控制系統(tǒng)、分布式車身中央控制系統(tǒng)。分散式車身中央控制系統(tǒng)由多個(gè)獨(dú)立的微控制器模塊組成，各個(gè)模塊之間基本上不存在信息互交。集中式車身中央控制系統(tǒng)由一個(gè)或幾個(gè)微控制模塊，集中采集需要控制的所有信號(hào)，并通過信號(hào)處理，信號(hào)輸出控制各相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，達(dá)到集中控制的目的。分布式車身中央控制系統(tǒng)由多個(gè)微控制器模塊組成，和分散式不同的是，這些模塊之間并非獨(dú)立的，而是將它們接掛在總線上，通

15、過總線實(shí)現(xiàn)通信，所以各個(gè)模塊之間的 通信能力就成為了關(guān)鍵的問題。對(duì)于不同性能的要求，采用不同的控制策略，這幾種車身中央控制系統(tǒng)分別應(yīng)用在不同的車型上，各有利弊，只有通過綜合的考慮，才能得到最優(yōu)的配置。由于車身控制技術(shù)的不斷進(jìn)步及新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，很多中高檔車上的功能也逐步應(yīng)用在了抵擋車上。集中式車身中央控制系統(tǒng)可以充分提高微控制器的資源利用率，有效降低成本，在降低成本的同時(shí)對(duì)于系統(tǒng)的功耗和可靠性提出了更高的要求，主要應(yīng)用在價(jià)格敏感的車型上。在分布式車身中央控制系統(tǒng)模塊之間總線通信，不僅簡(jiǎn)化線束結(jié)構(gòu)，減少線束用量，也實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，而且可以在原有系統(tǒng)掛接或去除其他模塊，很具有靈活性，主要應(yīng)

16、用在中高檔車型上。對(duì)于控制系統(tǒng)的的選擇還是按照功能的實(shí)際要求做出判斷比較理性。對(duì)于控制相對(duì)簡(jiǎn)單，成本要求很低的配置，這樣采用集中式控制就能完全滿足要求，即使采用分布式控制，現(xiàn)在性能也不會(huì)提高很多，但成本卻會(huì)提高不少，這樣就不合適了。但同樣，如果性能要求已經(jīng)復(fù)雜到一定程度，用集中式控制就需要有很多連線，甚至連線會(huì)多到很難實(shí)現(xiàn)的地步，這樣顯然就不如采用分布式控制了。2.2 車身中央控制系統(tǒng)具體的功能實(shí)現(xiàn)21）前/后洗滌器連動(dòng)雨刮器控制點(diǎn)火開關(guān)置于ON檔，若洗滌開關(guān)打開時(shí)間超過0.6秒，雨刮器在洗滌開關(guān)打開后的0.60.1s動(dòng)作，直至洗滌開關(guān)關(guān)閉，再刮刷3次，若洗滌開關(guān)打開時(shí)間在0.2-0.6s之內(nèi)

17、，則雨刮器刮刷一次。2）感應(yīng)車速型簡(jiǎn)寫前雨刮器控制點(diǎn)火開關(guān)處于ON檔，間歇開關(guān)打開0.3s后開始動(dòng)作，雨刮器動(dòng)作，每個(gè)刮刷動(dòng)作完成時(shí)間為0.70.1s，每個(gè)刮刷動(dòng)作間隔時(shí)間是當(dāng)車速=0Km/h時(shí)在范圍2.60.7s（VR=0歐姆）18.01s（VR=50000歐姆）內(nèi)可調(diào)。當(dāng)車速=100Km/h以上時(shí)，在范圍1.00.2s（VR=0歐姆）10.01s（VR=50000歐姆）內(nèi)可調(diào)。3）后玻璃除霜時(shí)間控制發(fā)電機(jī)處于工作狀態(tài)，打開除霜開關(guān)，除霜繼電器開始工作，并持續(xù)T1(202min)，若兩次按下除霜開關(guān)時(shí)間小于T1則在第二次按下除霜開關(guān)時(shí)，除霜功能被取消。4）點(diǎn)火鑰匙孔照明控制點(diǎn)火開關(guān)處于OFF

18、檔，左右前門任意一門打開，點(diǎn)火鎖照明燈亮，并在門閉后T1(101S)后熄滅；若前門打開點(diǎn)火開關(guān)置ON檔，照明燈熄滅。5）駕駛員前頂照明控制將前頂燈設(shè)置在DOOR檔，前門打開，前頂燈亮，門關(guān)閉后，若點(diǎn)火開關(guān)處于ACC檔，前頂燈經(jīng)過T1(5.50.5s)漸滅；若點(diǎn)火開關(guān)處于ON檔，前頂燈直接熄滅。6）啟動(dòng)、制動(dòng)警告控制點(diǎn)火開關(guān)處于ON檔，駐車手柄未松開，當(dāng)車速高于17Km/h時(shí)，門鈴以T1(0.30.1S)的間隔鳴叫，若此時(shí)松開駐車手柄，則停止鳴叫；若車速低于17Km/h時(shí)，不發(fā)出提示。7）安全帶聲光控制點(diǎn)火開關(guān)處于ON檔，駕駛員為系安全帶，安全帶警告燈以占空比50%，時(shí)間T1(0.30.1sec

19、)閃爍，門鈴以T2(0.450.1sec)間隔鳴叫，以T3(61sec)為周期；駕駛員系上安全帶，警告燈閃爍一個(gè)周期，不發(fā)出警告音；解開安全帶，警告燈閃爍，并發(fā)出提示音，再系上安全帶，提示音停止。未系安全帶提示燈閃爍一個(gè)周期后亮，相反，安全帶指示燈閃爍一個(gè)周期后熄滅。8）電動(dòng)窗時(shí)間控制點(diǎn)火開關(guān)處于ON 檔，前門關(guān)閉，電動(dòng)窗可操作，點(diǎn)火開關(guān)處于LOCK或ACC檔時(shí)，在T1(303sec)內(nèi)，電動(dòng)窗可操作；若在T1(303sec)內(nèi)前門打開，電動(dòng)窗不能操作。9）尾燈自動(dòng)熄滅控制任何狀態(tài)燈光開關(guān)（組合開關(guān)左開關(guān)）由OFF到ON，尾燈熄滅有以下幾種控制：光開關(guān)（組合開關(guān)左開關(guān)）由ON到OFF；當(dāng)鑰匙拔

20、出后，駕駛席門打開，同時(shí)發(fā)生，尾燈將熄滅；若此時(shí)再將鑰匙插入，尾燈亮。10）后霧燈控制當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)處于OFF檔時(shí)，燈光開關(guān)打開（組合開關(guān)左），并且前霧燈開關(guān)打開條件下，打開后霧燈開關(guān)，后霧燈不亮；當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)處于ON檔，燈光開關(guān)打開置小燈檔（組合開關(guān)左），前霧燈開關(guān)打開，此時(shí)打開后霧燈開關(guān)，后霧燈亮，若此時(shí)關(guān)閉前霧燈，則后霧燈同時(shí)被關(guān)閉；當(dāng)燈光開關(guān)打開至燈檔，后霧燈工作不受前霧燈控制，即前霧燈開關(guān)關(guān)閉，后霧燈開關(guān)自行可以控制后霧燈。11）電動(dòng)門閂控制駕駛席與副駕駛席可控制四門的門鎖，駕駛席關(guān)閉門鎖，閉鎖器輸出閉鎖信號(hào)，門被鎖??；駕駛席打開門鎖，閉鎖器輸出開鎖信號(hào)，門鎖打開。副駕駛席門鎖控制過程也相

21、同。12）車鑰匙管理控制當(dāng)鑰匙未拔出，駕駛席門打開時(shí)，駕駛席按一下閉鎖開關(guān)，閉鎖器輸出一個(gè)開鎖信號(hào)，門不能被鎖上；若按住閉鎖開關(guān)不放，T2秒后，閉鎖器輸出一個(gè)開鎖信號(hào)，并在此后輸出3次開鎖信號(hào)；若按住閉鎖開關(guān)后T3（0sec.T340年運(yùn)行時(shí)讀寫程序存儲(chǔ)器在線調(diào)試器(板上)3低功耗特性：待機(jī)電流：一20V時(shí)典型值為50nA工作電流：一32 kHz、2OV時(shí)典型值為l 1uA一4 MHz、2OV時(shí)典型值為220uA看門狗定時(shí)器電流：一20V時(shí)典型值為1 u A4外設(shè)特性：35個(gè)帶有方向可單獨(dú)控制的io引腳：一高灌拉電流可直接驅(qū)動(dòng)LED一可單獨(dú)編程的弱上拉引腳一超低功耗喚醒(Ultra LowPo

22、wer Wake-up，ULPWU)模擬比較器模塊具有：一兩個(gè)模擬比較器一可編程片上參考電壓(CVREF)模塊(占VDD的百分比)一固定的參考電壓(06V)一可從外部訪問比較器的輸入和輸出一SR鎖存模式一外部定時(shí)器選通(使能計(jì)數(shù))AD轉(zhuǎn)換器：一10位分辨率和14個(gè)通道增強(qiáng)型Timerl：一帶預(yù)分頻器的16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器一外部選通輸入模式一專用低功耗32 kHz振蕩器Timer2：帶8位周期寄存器、預(yù)分頻器和后分頻器的8位定時(shí)器計(jì)數(shù)器增強(qiáng)型捕捉、比較和PWM+模塊：一16位捕捉，最大分辨率為12.5 ns一比較，最大分辨率為200 ns一帶有l(wèi)、2或4個(gè)輸出通道和可編程“死區(qū)時(shí)間”的10位PWM

23、，最大頻率為20 kHzPWM輸出轉(zhuǎn)向(steering)控制捕捉、比較和PWM模塊：一16位捕捉，最大分辨率為125ns一16位比較，最大分辨率為200ns一10位PWM，最大頻率為20 kHz增強(qiáng)型USART模塊：一支持RS-485、RS-232和LIN 20一自動(dòng)波特率檢測(cè)一遇到起始位時(shí)自動(dòng)喚醒主同步串行口(Master Synchronous SerialPort，MSSP)模塊支持3線SPI(總共4種模式)和帶有12C地址屏蔽功能的I2C伸主從模式。3.3 遙控系統(tǒng)工作過程遙控器發(fā)送信號(hào)，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)正常工作時(shí)，無線接收模塊MICRF007接受到由遙控器發(fā)射出的信息后，將信息傳輸給單片

24、機(jī)PIC16F887，再通過PIC16F887對(duì)信息進(jìn)行接收、解碼、判斷和相應(yīng)的處理3。如果識(shí)別密碼和本車相同，那么信息會(huì)傳輸給執(zhí)行部件，控制繼電器和相關(guān)部件動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的無線控制。當(dāng)用戶按一下遙控器上的開鎖按鍵，打開駕駛座一側(cè)的門鎖。按一下遙控器上的鎖門按鍵則所有的車門鎖住，同時(shí)車內(nèi)燈熄滅。按一下遙控器的行李箱鎖鍵就可以打開行李箱蓋鎖。如果用遙控器開鎖后30s內(nèi)未動(dòng)作，車門鎖或行李箱鎖將自動(dòng)鎖閉，系統(tǒng)重新進(jìn)入警戒狀態(tài)。3.4 系統(tǒng)各功能模塊介紹系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖3.5 復(fù)位初始化進(jìn)入程序主循環(huán)進(jìn)入報(bào)警子程序進(jìn)入學(xué)習(xí)子程序執(zhí)行相應(yīng)的程序RF信息判斷報(bào)警條件是否滿足有無學(xué)習(xí)器

25、學(xué)習(xí)信號(hào)有無相應(yīng)的外部信號(hào)開關(guān)有無接收到遙控信號(hào)Y圖3.5主程序流程圖學(xué)習(xí)程序流程圖如下圖3.6所示：學(xué)習(xí)程序定時(shí)器清零并運(yùn)行打開報(bào)警燈清除EEPROM中的鑰匙記錄接收信息10s超時(shí)是否已經(jīng)學(xué)習(xí)過解密比較識(shí)別碼是否相等報(bào)警燈閃爍兩下，間隔500ms表示此鑰匙學(xué)習(xí)成功四把鑰匙是否學(xué)習(xí)完返回NYYNNYY圖3.6學(xué)習(xí)程序流程圖圖3.7 信號(hào)輸入電路圖圖3.8 輸出驅(qū)動(dòng)電路1. AD轉(zhuǎn)換模塊的應(yīng)用早期的單片機(jī)內(nèi)部一般沒有集成AD轉(zhuǎn)換器，因此要想采集模擬信號(hào)，必須外接A/D轉(zhuǎn)換器。我選用的PICl6F887內(nèi)部有一個(gè)十位、八路的AD轉(zhuǎn)換器，不需外接AD轉(zhuǎn)換器，其參考電壓可以為電源電壓VDD，也可以是外

26、部參考電壓(VREF引腳)4和AD轉(zhuǎn)換模塊的工作模式和設(shè)定有關(guān)的寄存器主要有ADCON0、ADCONl：ADC控制寄存器ADCON0用于控制ADC的操作，是一個(gè)8位可讀寫的寄存器，各位的含義如下：bit 7-6 ADCS：AD轉(zhuǎn)換時(shí)鐘選擇位00=FOSC2 01=FOSC8 10=FOSC3211=FRC (由專用的內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生頻率最高為500 kHz的時(shí)鐘)bit 52 CHS：模擬通道選擇位0000=AN0 0001=ANl 0010=AN2 0011=AN30100=AN4 0l 01=AN5 01 10=AN6 011 1=AN71 000=AN8 1 001=AN9 1010=AN

27、l0 1011=ANll1100=ANl2 1101=ANl3 1110=CVREF1111=固定參考電壓(06V固定參考電壓)bit l GODONE：AD轉(zhuǎn)換狀態(tài)位1=AD轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。將該位置1啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換。當(dāng)AD轉(zhuǎn)換完成以后，該位由硬件自動(dòng)清零。0=AD轉(zhuǎn)換完成或不在進(jìn)行中bit 0 ADON：ADC使能位l=使能ADC0=禁止ADC，不消耗工作電流2. ADC控制寄存器ADCONl主要用于控制相關(guān)引腳的功能選擇，它們可以被設(shè)置成模擬輸入、參考電壓輸入或者通用數(shù)字IO引腳。bit 7 ADFM：AD轉(zhuǎn)換結(jié)果格式選擇位l=結(jié)果右對(duì)齊，ADRESH寄存器的高6位讀作O；0=結(jié)果左對(duì)齊，AD

28、RESH寄存器的低6位讀作0。bit 6 未實(shí)現(xiàn)：讀為0bit 5 VCFGl：參考電壓位1=VREF引腳0=VSSbit 4 VCFGO參考電壓位1=VREF+引腳0=VDDbit 3-0 未實(shí)現(xiàn)：讀為0通過設(shè)置端口，選擇通道，選擇參考電壓，設(shè)定ADC的轉(zhuǎn)換格式，選擇AD時(shí)鐘源等一系列操作之后實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換。當(dāng)AD轉(zhuǎn)換完成后，我可以通過DRESL和ADRESH這兩個(gè)寄存器得到轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)值。雨刮器間隙調(diào)節(jié)功能的實(shí)現(xiàn)就是通過采用PICl6F887內(nèi)置的模擬轉(zhuǎn)換器模塊，我在此選用電源電壓VDD作為基準(zhǔn)電壓信號(hào)，通過電位計(jì)的調(diào)節(jié)，單片機(jī)引腳上的模擬信號(hào)在O25V范圍之內(nèi)變化，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換

29、，一個(gè)模擬信號(hào)就對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字值，這個(gè)數(shù)字值再經(jīng)過內(nèi)部程序的運(yùn)算，即可得到最終對(duì)應(yīng)的間隙時(shí)間。所以，外部電位計(jì)旋鈕的變化導(dǎo)致單片機(jī)模擬口電壓的變化，通過AD轉(zhuǎn)換，不同的電壓對(duì)應(yīng)不同的數(shù)字值，再經(jīng)過查表或者運(yùn)算，也就是得到了需要的間隙時(shí)間，進(jìn)而滿足雨刮器間隙調(diào)節(jié)的功能要求。AD轉(zhuǎn)換程序如下：；-AD采集程序；MOVLW B0 l 000000MOVWF ADCONOMOVLW B000011 10MOVWF ADCON1 ；除ANO外全部設(shè)為數(shù)字IOMOVLW 4MoVWF CNT ；采集4次，求平均值A(chǔ)D LOOPCALL DELlMSBSF ADCON02 ；設(shè)定AD轉(zhuǎn)換模塊的狀態(tài)ADWAIT

30、BTFSC ADCONO2GOTO ADWAITMOVF ADRESH0 ； 采集AD轉(zhuǎn)換的高8位(ADFM左移) ADDWF ADL，F(xiàn)BTFSC STATUSOINCF ADH ；ADL溢出時(shí)，自加ADHDECFSZ CNTGOTO AD LOOP ；4次采集結(jié)束，右移除以4BCF STATUSCRRF ADHRRF ADLBCF STATUSCRRF ADH RRF ADL2. PWM模塊的應(yīng)用頂燈照明漸滅控制功能就是通過PWM實(shí)現(xiàn)的5。PWM模塊的功能是可以輸出周期一定、占空比可以調(diào)制的方波信號(hào)。通過改變方波的占空比，來調(diào)節(jié)燈具的發(fā)光強(qiáng)度大小占空比越低高電平在整個(gè)周期中的時(shí)間就越短燈具

31、的有效發(fā)光強(qiáng)度就越低， 所以可以實(shí)現(xiàn)頂燈的漸滅控制。PICl6F887內(nèi)置CCP模塊，通過這個(gè)模塊選擇PWM輸出功能。通過在CCPlCON寄存器中設(shè)定CCP模塊的工作模式來實(shí)現(xiàn)功能選擇。CCPICON寄存器為8位寄存器，PWM方式的選擇主要取決于它的第l，2，3，4位。通常使用RP2寄存器存儲(chǔ)PWM信號(hào)的周期值，使用CCPRxL寄存器存儲(chǔ)信號(hào)的高電平時(shí)間值。進(jìn)一步通過編寫軟件程序，逐漸減小輸出信號(hào)的高電平工作時(shí)間，再外接場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)頂燈，實(shí)現(xiàn)駕駛員頂燈照明漸滅控制功能，即所有車門關(guān)閉后車內(nèi)燈延遲漸漸熄滅的功能。軟件程序：；-PWM輸出，漸滅5S256*16*5*255(從CCPRlL的255自

32、減至0)=52224000US=5.2S CLRF STATUSMOVLW 0FFHMOVWF CCPRlL ；設(shè)定起始占空比全為高電平然后在中斷中逐漸減小至0BANKSEL PIE lBSF PIE 1，TMR2IEMOVLW 0FFHMOVWF PR2 ：設(shè)定周期值BANKSEL CCP1CONMOVLW 0CHMOVWF CCPlCON；MOVLW 00100110MOVWF T2CON；預(yù)分16，后分頻5，TMR20N工作總漸滅時(shí)間256*16*5*255=52224000US=5.2SGOTO QUIT_RETURN_DINGDENG3. 車速采集車速采集部分需要采集三個(gè)車速值：17

33、kmh，40kmh，100kmh。在速度采集程序中，PORTB的PB0引腳作為外部中斷信號(hào)輸入，對(duì)車速傳感器的信號(hào)的上升沿跳變產(chǎn)生中斷響應(yīng)，計(jì)數(shù)器加1。設(shè)置TICON寄存器中的TMRICS控制位為0，使TIdRl作為定時(shí)器使用。其計(jì)數(shù)時(shí)鐘源自于程序運(yùn)行時(shí)的指令周期。設(shè)置標(biāo)志位，用以判斷車速是否在相應(yīng)的范圍內(nèi)。其車速采集流程圖如圖3.9所示，車速采集測(cè)量電路如圖3.10所示：入棧保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)數(shù)器CNT加1出?；謴?fù)現(xiàn)場(chǎng)返回速度口RB0外部中斷500ms定時(shí)中斷時(shí)間到讀取計(jì)數(shù)值CNT車速值比較采集處理計(jì)數(shù)器CNT清零判斷其他中斷NYNY圖3.9 車速采集流程圖圖3.10車速采集測(cè)量電路4. 電源電路模

34、塊L4949是Motorola生產(chǎn)的低壓差，一個(gè)單片集成的多功能精密穩(wěn)壓器，能夠提供穩(wěn)定的電壓和電流。它是專為供應(yīng)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，尤其是應(yīng)用在汽車上。低功耗設(shè)計(jì)是BCM設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，L4949符合低功耗設(shè)計(jì)的要求。其可將+55+115V之間的電池電壓轉(zhuǎn)換為+5V輸出，并在整個(gè)電壓范圍內(nèi)提供lOOmA輸出電流，壓降小于04V，效率高于90。L4949所需外圍器件較少，包括輸入旁路電容、濾波電容和電阻，不需要任何補(bǔ)償元件。為降低電源對(duì)信號(hào)的干擾，6腳RSET外接lOk的RSET電阻。為防止輸入電源電壓過高而損壞電源模塊，將二極管D25串聯(lián)在電源輸入端，作為電源反接保護(hù)。電源電路如圖3.11所示，

35、1腳是電壓輸入端，8腳是電壓輸出端。當(dāng)一個(gè)高于5V的電壓輸入后，輸出為5V。圖3.11 電源電路5. 防抱死制動(dòng)控制作用于車輪制動(dòng)分泵上的制動(dòng)管路壓力，使汽車在緊急剎車時(shí)車輪不會(huì)抱死，這樣就能使汽車在緊急制動(dòng)時(shí)仍能保持較好的方向穩(wěn)定性。在后文有詳細(xì)的介紹。6. 遙控發(fā)射電路模塊6為降低成本，發(fā)射電路通過常用的載波發(fā)生電路實(shí)現(xiàn)。采用下圖3.12所示的電路作為遙控發(fā)射電路。調(diào)制方式為OOK，發(fā)射頻段為315MHz，采用聲表器件解決了發(fā)射機(jī)早期因使用LC振蕩器，頻率漂移嚴(yán)重的問題。其頻率穩(wěn)定性與晶振大體相同，頻穩(wěn)度高，與晶振相比電路卻極其簡(jiǎn)單。聲表面波諧振器，其外殼最好能夠良好的接地，這樣有利于提高

36、電路的抗干擾性能。C2組成電源濾波網(wǎng)絡(luò)，R2、C4組成反饋網(wǎng)絡(luò)。L為高頻發(fā)射天線。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，待發(fā)射數(shù)據(jù)由HCS300的6腳輸出進(jìn)行移位發(fā)射，當(dāng)輸出為高電平(邏輯1)時(shí)，三極管導(dǎo)通，振蕩電路工作，輸出為低電平(邏輯0)時(shí)，振蕩電路截止。圖3.12 遙控發(fā)射電路模塊7. 無線接收電路主要用于接收遙控發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)，并分析然后做出回應(yīng)。它消除了手動(dòng)調(diào)節(jié)和減少了生產(chǎn)成本具有高可靠性并能以低價(jià)格解決問題。它用一個(gè)內(nèi)部的本機(jī)振蕩器，根據(jù)外部基準(zhǔn)晶體或時(shí)鐘固定在一個(gè)單一頻率，MICRF007采用SOP(M)一8封裝，芯片內(nèi)電路可分為UHF下變換器、OOK解調(diào)器和基準(zhǔn)控制三部分。UHF下變換器包含RF

37、放大器、混頻器、中頻放大器、帶通濾波器、峰值檢波器、合成器、AGC控制電路；OOK解調(diào)器包含低通濾波器、比較器；基準(zhǔn)控制電路包含基準(zhǔn)振蕩器和控制邏輯電路n引。僅需外接2個(gè)電容器CAGC和CTH，1個(gè)晶振以及電源去耦電容即可構(gòu)成1個(gè)UHF ASK接收器，所有的RF和IF調(diào)諧都在芯片內(nèi)自動(dòng)完成，是一個(gè)真正”無線輸入一數(shù)據(jù)輸出”的單片器件。RF中心頻率由完全集成的PLLVCO頻率合成器控制，與基準(zhǔn)振蕩器外接晶振有關(guān)口41。中頻帶通濾波器的帶寬為430 kHz，基帶解調(diào)器的低通濾波器帶寬設(shè)置為21 kHz，接收器數(shù)據(jù)速率可達(dá)2 Kbs。MICRF007在315MHz僅僅要求17mA電流，適用于低或者超

38、低功耗應(yīng)用。無線接收電路如下圖3.13所示：圖3.13 無線接收電路8.單片機(jī)時(shí)鐘接收電路模塊單片機(jī)要正常工作就必須由外界為它提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，然后它按照時(shí)鐘節(jié)拍一步一步執(zhí)行7。PIC系列單片機(jī)設(shè)計(jì)了4種類型的時(shí)基振蕩方式可供用戶選擇舊1：標(biāo)準(zhǔn)的晶體振蕩器陶瓷諧振器振蕩器XT，高頻的晶體振蕩器HS(4MHz以上)，低頻的晶體振蕩器陶瓷諧振器LP，外接電阻電容元件的阻容振蕩方式RC，為了提高硬件系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和運(yùn)行速度，本系統(tǒng)采用第二種方式高頻晶體振蕩器，時(shí)鐘電路如圖3.14所示。我采用頻率為4MHz晶振作為系統(tǒng)的時(shí)鐘，而PIC單片機(jī)的指令周期是時(shí)鐘周期的4倍，本系統(tǒng)執(zhí)行條匯編指令所需要的時(shí)間為1

39、 u S，它的運(yùn)行速度是很快的，這樣可以保證控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在很大程度上減少了控制系統(tǒng)的誤差，保證了控制系統(tǒng)的精度。圖3.14 單片機(jī)時(shí)鐘電路以上是對(duì)汽車中央控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)概要，及各部分的功能介紹，由于汽車中央控制系統(tǒng)是一個(gè)很大的概念，所以我擇其一做，設(shè)計(jì)重點(diǎn)為汽車防抱死控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究。4 汽車防抱死控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的基本組成4.1.1 ABS的組成ABS由傳感器、電子控制元件（ECU）和執(zhí)行器三部分組成8。如圖4.1所示：圖4.1制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）的基本組成 ABS硬件原理圖如下圖4.2所示：高性能微處理器電磁閥驅(qū)動(dòng)電路EV1EV2EV3EV4EV5

40、EV6EV7模擬量輸入開關(guān)量輸入功率放大電路開關(guān)量輸出CAN總線接口電路電源電路存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路EV8圖4.2 ABS的硬件原理圖ABS由傳感器、電子控制元件（ECU）和執(zhí)行器三部分組成。各部分功能如下表4.1所示：表4.1 ABS的組成及各部件的功能組成元件功用傳感器車速傳感器檢測(cè)車速，給ECU提供車速信號(hào)，用于滑移率控制方式輪速傳感器檢測(cè)輪速，給ECU提供輪速信號(hào)，各種方式均采用減速度傳感器檢測(cè)制動(dòng)時(shí)汽車的減速度，識(shí)別是否是冰雪等易滑路面，只用于四輪驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)執(zhí)行器制動(dòng)壓力傳感器接受ECU的指令，通過電磁閥的動(dòng)作，控制制動(dòng)系統(tǒng)壓力的增加、保持或降低ABS警告器ABS系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，ECU將

41、其點(diǎn)亮，發(fā)出報(bào)警，并可有其閃爍讀出故障碼ECU接受車速、輪速、減速度等傳感器的信號(hào)，計(jì)算出車速、輪速滑移率和車輪減速度、加速度并將這些信號(hào)加以分析、判斷、放大，由輸出級(jí)輸出控制指令，控制各種執(zhí)行器工作ABS的核心部件是電子控制單元ECU（Electronic Control Unit）。ECU電路主要包括四個(gè)模塊:電源模塊、輪速信號(hào)處理模塊、運(yùn)算模塊、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路，其基本功能是要實(shí)現(xiàn)輪速的采集、ABS的故障檢測(cè)、按照控制規(guī)律對(duì)電磁閥發(fā)控制信號(hào)9。ECU結(jié)構(gòu)原理如下圖4.2所示 ：?jiǎn)纹瑱C(jī)電源電路制動(dòng)信號(hào)輪速處理電路故障診斷電路dialup輪速傳感器功率驅(qū)動(dòng)液壓源電機(jī)故障指示燈電磁閥圖4.2 E

42、CU結(jié)構(gòu)原理4.2防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的工作原理4.2.1 ABS控制原理汽車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。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)，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。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。其核心是通過調(diào)節(jié)

43、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10。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： （式4.1） 式中：為車輪半徑，為車輪制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速，輪速，為車速。基于輪缸壓力函數(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。 （式4.2） 制動(dòng)前根據(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: （式4.3） 式中：為采樣周期，、為第、時(shí)刻測(cè)量的加速度值。ABS系統(tǒng)在制動(dòng)過程中通過傳感器感知車輪

44、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。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

45、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。4.3 ABS控制器主要硬件部分ABS 系統(tǒng)主要由車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置，電子控制器(ECU)三部分組成。感器傳1）輪速傳感器（1）作用：檢測(cè)車輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，獲得車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)，并將車輪的減速度（或加速度）信號(hào)送給ECU。典型輪速傳感器外形與基本結(jié)構(gòu)如圖4.5（2）安裝：一般在車輪處，但也有設(shè)置在主減速器或變速器中。圖4.5 (a)輪速傳感器外形(b)輪速傳感器的基本結(jié)構(gòu)2）車速傳感器 作用：檢測(cè)車速，給ECU提供車速信號(hào)，用于

46、滑移率控制方式。3）減速度傳感器作用：在汽車制動(dòng)時(shí)，獲得汽車減速度信號(hào)。因?yàn)槠囋诟吒街禂?shù)路面上制動(dòng)時(shí)，汽車減速度大，在低附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)，汽車減速度小，因而該信號(hào)送入ECU后，可以對(duì)路面進(jìn)行區(qū)別，判斷路面附著系數(shù)高低情況。當(dāng)判定汽車行駛在雪地、結(jié)冰路等易打滑的路面上時(shí)，采取相應(yīng)控制措施，以提高制動(dòng)性能。多用于四輪驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。4)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置壓力調(diào)節(jié)器是ABS的執(zhí)行器。功用是根據(jù)電子控制裝置傳送的命令信號(hào)控制制動(dòng)總泵向車輪制動(dòng)分泵提供的液壓或氣壓，從而控制車輪速度。它在自動(dòng)調(diào)節(jié)總泵或氣室的壓力時(shí)，不受駕駛員控制。它裝在制動(dòng)總泵與車輪分泵之間，使分泵能實(shí)現(xiàn)壓力增高、壓力保持和壓力降低的功能。 壓力調(diào)節(jié)器主要分兩大類型：滑閥式和柱塞式。每種類型又有多種不同的形式和結(jié)構(gòu)。一般由回油泵、存貯器和電磁閥組成。 回油泵的功用是在制動(dòng)分泵壓力減小的過程中，