汽車定速巡航控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)

1、汽車電子課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目： 汽車定速巡航控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱： 專 業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 2013年12月電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告目 錄第1章 課題分析2第2章 模擬方案設(shè)計(jì)4第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 43.1 系統(tǒng)總體電路圖 53.2主要元器件簡介 5321 AT89C51芯片簡介 5322 ADC0808芯片簡介 7第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 94.1 主程序流圖 94.2匯編程序源代碼 10第5章 系統(tǒng)仿真結(jié)果 12參考文獻(xiàn) 15課程設(shè)計(jì)小結(jié) 1617第1章 課題分析 定速巡航系統(tǒng)(CRUISE CONTROL SYSTEM) 縮寫為CCS,又稱為定速巡航行駛裝置，速度控制系

2、統(tǒng),自動(dòng)駕駛系統(tǒng)等。其作用是： 按司機(jī)要求的速度合開關(guān)之后，不用踩油門踏板就自動(dòng)地保持車速，使車輛以固定的速度行駛。采用了這種裝置，當(dāng)在高速公路上長時(shí)間行車后，司機(jī)就不用再去控制油門踏板，減輕了疲勞，同時(shí)減少了不必要的車速變化，可以節(jié)省燃料。其中現(xiàn)在比較普遍的有兩種控制方式，一種是最新電子式，一種是機(jī)械控制式。較我們的課題而言，最新電子式的工作原理及其控制系統(tǒng)是我們需要研究的。工作過程：最新電子油門定速巡航的工作過程更加智能化和精確化，是通過定速巡航系統(tǒng)控制電子油門傳感器輸出的信號(hào)，控制節(jié)氣門開啟大小的調(diào)整，來實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛速度的控制。定速巡航功能開啟后，定速巡航模塊會(huì)通過電子油門傳感器輸出的信號(hào)

3、，精確計(jì)算為保持當(dāng)前定速巡航速度，需要控制節(jié)氣門開啟的角度大小，從而使得氣、油精確配合，來達(dá)到定速巡航所設(shè)定的行駛速度，完全摒棄了傳統(tǒng)的機(jī)械部分控制，已達(dá)到控制更精準(zhǔn)、安全的效果。最新電子式定速巡航的各個(gè)功能的工作原理如下：（1）定速巡航功能：主要是通過巡航控制組件讀取車速傳感器發(fā)來的脈沖信號(hào)與設(shè)定的速度進(jìn)行比較，通過精準(zhǔn)的電子計(jì)算發(fā)出指令，保證車輛在設(shè)定速度下的最精準(zhǔn)供油量。（2）電子節(jié)油功能:主要是通過智能優(yōu)化控制節(jié)氣門的開啟角度與開啟時(shí)間，有效屏蔽電子油門傳感器由于顛簸路段及不良駕駛習(xí)慣形成的雜亂信號(hào)，經(jīng)過精確計(jì)算噴油量，使燃油得到最充分燃燒，來實(shí)現(xiàn)節(jié)油。（3）油門加速功能:主要是通過提

4、高節(jié)氣門響應(yīng)靈敏度實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)司機(jī)有加速意愿時(shí)，會(huì)驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門盡可能快的打開，這樣就使油門響應(yīng)的敏感度得到了提高。在油門踏板被踩下時(shí)，控制器會(huì)根據(jù)踩下幅度、時(shí)間計(jì)算油門信號(hào)的變化率，變化越快，說明加速要求越強(qiáng)烈，最終實(shí)現(xiàn)油門響應(yīng)速度更快，整車的動(dòng)力感會(huì)明顯增加，能夠讓司機(jī)感覺到整車動(dòng)力大大提升。（4）限速設(shè)定功能:通過控制器，根據(jù)限定的速度值，設(shè)定輸出油門信號(hào)最大值，當(dāng)油門輸出信號(hào)超不過設(shè)定的最大值，來實(shí)現(xiàn)限制速度的目的。（5）剎車故障報(bào)警功能:通過采取剎車電路的信號(hào)，當(dāng)剎車電路或剎車保險(xiǎn)故障時(shí)，會(huì)通過告警的方式對(duì)司機(jī)進(jìn)行提示。在現(xiàn)在的中高檔的轎車中都應(yīng)用到定速巡航系統(tǒng)。我們本次的課程設(shè)計(jì)

5、所做的汽車定速巡航控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)將對(duì)其中的原理和控制有更加清楚的認(rèn)識(shí)，對(duì)我們將來從事汽車電子方面的工作有著更大的幫助。第2章 模擬方案設(shè)計(jì)定速巡航主要應(yīng)用在車速比較高的而且是長時(shí)間保持高速行駛狀態(tài)下，因此在實(shí)際的汽車運(yùn)行中，由于高速的危險(xiǎn)性是巨大的，所以定速巡航控制系統(tǒng)要非常準(zhǔn)確且精密，稍有疏忽，將會(huì)帶來致命性的后果，因此使得定速巡航控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，在仿真實(shí)驗(yàn)中可以用proteus軟件中的電位器模擬節(jié)氣門開度，節(jié)氣門的開度變化對(duì)應(yīng)著電位器電壓值的變化。在本課程設(shè)計(jì)中可以將控制系統(tǒng)簡化為電位器的電壓隨著節(jié)氣門開度的變化，并通過點(diǎn)亮和熄滅不同的二極管以及啟動(dòng)和關(guān)閉蜂鳴器來顯示車速的定速

6、值。節(jié)氣門開度的大小決定了車速的變化，在實(shí)際車輛行駛中，定速巡航的判斷依據(jù)是車速和啟用定速巡航控制開關(guān)，當(dāng)車正常行駛時(shí)，P1.4開關(guān)閉合，其中的LED燈亮；當(dāng)按下其他開關(guān)時(shí)，由于其他的開關(guān)的優(yōu)先級(jí)都高于P1.4，所以其他開關(guān)工作時(shí)，LED燈滅，此時(shí)顯示屏顯示按下開關(guān)對(duì)應(yīng)的數(shù)值，汽車按開關(guān)設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行行駛。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體電路圖 定速巡航控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體電路圖中主要由AT89C51單片機(jī)、發(fā)光二極管，LED顯示器等組成，其具體連接電路如圖1所示： 圖1 定速巡航控制系統(tǒng)總體電路圖2.2主要元器件簡介1.AT89C51單片機(jī) 1個(gè)2.PCB 板 1 塊3.發(fā)光二極管

7、1 個(gè)4.30P電容 3只5.12MHZ晶振 1 個(gè)6.導(dǎo)線 若干 7.二極管 5個(gè)8.10k電阻 8個(gè)9. 1k 電阻 5個(gè) 9.電容 1個(gè) 10.10U25V電容 1只11. 220歐姆電阻 1只12. 4位LED顯示器 1個(gè) 221 AT89C51芯片簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CP

8、U和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口

9、被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)

10、。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的

11、是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器

12、。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。芯片擦除：整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”

13、且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序流程圖開始定速巡航控制系統(tǒng)流程圖如圖2所示： P1.4開關(guān)閉合LED 燈亮 顯示速度90P1.0閉合 是 否是顯示速度100P1.1閉合 P1.2閉合 是 否顯示速度110 否P1.3閉合顯示速度120 是 LED燈滅圖2 定速巡航控制系統(tǒng)流程

14、圖4.2匯編程序源代碼ORG 00HSJMP LORG 0003HLJMP KORG 30HL:MOV P1, #00HMOV P0 , #00HSETB EASETB EX0SETB P3.0SJMP LK:JB P1.0, X1JB P1.1, X2JB P1.2, X8JB P1.3, X9SJMP X5X5:LJMP X10CX: RETIX1:SETB P3.0MOV P0, #3FHSETB P2.1SETB P2.2CLR P2.3LCALL DELAYMOV P0, #6FHSETB P2.3CLR P2.2LCALL DELAYSJMP CXX2:SETB P3.0MOV P

15、0,#3FHSETB P2.1SETB P2.2CLR P2.3LCALL DELAYMOV P0, #3FHSETB P2.3SETB P2.1CLR P2.2LCALL DELAYMOV P0, #06HSETB P2.3SETB P2.2CLR P2.1LCALL DELAYSJMP CXX8: SETB P3.0MOV P0, #3FHSETB P2.1SETB P2.2CLR P2.3LCALL DELAYMOV P0, #06HSETB P2.3SETB P2.1CLR P2.2LCALL DELAYMOV P0, #06HSETB P2.3SETB P2.2CLR P2.1LCA

16、LL DELAYSJMP CXX9: SETB P3.0MOV P0, #3FHSETB P2.1SETB P2.2CLR P2.3LCALL DELAYMOV P0, #5BHSETB P2.3SETB P2.1CLR P2.2LCALL DELAYMOV P0, #06HSETB P2.3SETB P2.2CLR P2.1LCALL DELAYLJMP CXX10: CLR P3.0LCALL DELAYLJMP CXDELAY:MOV R6,#250DL1:MOV R7, #100DL2:DJNZ R7, DL2DL3:DJNZ R6, DL1RETEND第5章 系統(tǒng)仿真結(jié)果 定速巡航控

17、制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖3-圖7所示：圖3 定速巡航速度正常行駛（LED亮）圖4 定速巡航速度在設(shè)置90km/h的仿真結(jié)果（P1.0閉合） 圖5 定速巡航速度在1000km/h的仿真結(jié)果（P1.1閉合）圖6 定速巡航速度為110km/h的仿真結(jié)果（P1.閉合）圖7 定速巡航速度在120km/h的仿真結(jié)果（P1.3閉合）參 考 文 獻(xiàn)1. 單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)M, 張友德 趙志亮 涂時(shí)亮 編 復(fù)旦大學(xué)出版社2. 單片機(jī)實(shí)用教程M, 李勛 劉源 編著 李新民 主審 北京航空航天大學(xué)出版社3. 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用M, 胡乾斌 李光斌 李玲 甘錫英 華中理工大學(xué)出版社沈慶陽等.4. 單片微

18、型實(shí)踐及應(yīng)用M，清華大學(xué)出版社 2001 5. 蔡振江.單片機(jī)原理及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社,2008.56. 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例M,人民郵電出版社7. 周潤景,袁偉亭,景曉松.PROTEUS 在 MCS-51&ARM7系統(tǒng)中的應(yīng)用百例.電子工業(yè)出版社,2006.108. 課程設(shè)計(jì)小結(jié)課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是我們?cè)谛Ｆ陂g必須接受的一項(xiàng)工程訓(xùn)練。在課程設(shè)計(jì)過程中，運(yùn)用工程的方法，通過一個(gè)簡單課題的設(shè)計(jì)練習(xí)，可使我們通過綜合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，熟悉應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)要求、完成的工作內(nèi)容和具體的設(shè)計(jì)方法，達(dá)到鞏固、充實(shí)和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的目的。通過課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們?nèi)缦履芰Φ呐囵B(yǎng)：（1）獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造力；