基于單片機(jī)的汽車超載控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要針對當(dāng)前由于超載而不斷引起的重大交通事故，為減少因交通事故而造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。本論文設(shè)計(jì)了一種汽車超載控制裝置。要求能夠判斷機(jī)動車是否超載，在超載時能夠提供報(bào)警和顯示超載的重量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)動機(jī)打火系統(tǒng)的控制。本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)處理的核心，利用電阻應(yīng)變式壓力傳感器將機(jī)動車載重量轉(zhuǎn)換成電壓信號；然后通過放大電路將電壓信號放大后送到A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并計(jì)算出載重量；所得的載重量將送到單片機(jī)，單片機(jī)與設(shè)定的載重量作比擬并判斷是否超載，假設(shè)超載LED顯示超載的重量,蜂鳴器開始報(bào)警；同時利用可控電流開關(guān)對汽車的打火系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而最終實(shí)現(xiàn)對超載情況進(jìn)行控制。車輛啟動后單片機(jī)對載重量進(jìn)行關(guān)中斷，速度傳感器發(fā)揮作用，從而防止行駛過程中因路面不平，顛簸而造成不必要的熄火。關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī),超載控制,傳感器,A/D轉(zhuǎn)換器,LEDAbstractInviewofthecurrentcausedbyoverloadandmajortrafficaccidents,inordertoreducethecasualtiesandpropertylossescausedbytrafficaccident.Thispaperdesignsakindofmotoroverloadcontroldevice.Requiredtodeterminewhetheramotorvehicleoverloading,whenoverloadcanprovidealarmandshowtheweightoftheoverload,andcanrealizethecontroloftheengineignitionsystem.ThisdesignUSESAT89C51isthecoreofthesystemprocesses,usingresistancestraintypepressuresensorconvertsthevehicleloadvoltagesignal;AndthenthroughthevoltagesignalamplificationcircuittoenlargeA/DconversionchipADC0809convertsthedigitalsignalandcalculatetheload;Theloadwillbesenttothemicrocontroller,single-chipmicrocomputerandsettingcapacitycomparisonanddetermineifoverload,iftheweightoftheLEDdisplayoverloadoverload,buzzeralarmbeginning;Atthesametimewithcontrollablecurrentswitchtocontrolthecar'signitionsystem,soastoultimatelyachievetocontroltheoverloadsituations.Vehiclestartsmicrocontrollertooffloadinterruption,speedsensor,toavoiddrivingintheprocessofroaduneven,turbulenceandcauseunnecessarystall.Keywords:AT89C51,overloadcontrol,sensor,A/Dconverter,LED目錄1緒論11.1課題的提出及意義11.2國內(nèi)外汽車超載研究現(xiàn)狀4國外汽車超載研究4國內(nèi)汽車超載研究51.3研究內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo)62總體方案的設(shè)計(jì)和工作原理72.1設(shè)計(jì)方案的選擇7方案一7方案二7方案三72.2設(shè)計(jì)方案確實(shí)定及總體結(jié)構(gòu)83硬件設(shè)計(jì)93.1單片機(jī)的選型93.2看門狗電路的設(shè)計(jì)133.3傳感器的選擇16傳感器的根本概念16測力傳感器的選擇17輪速傳感器的選擇203.4放大電路設(shè)計(jì)253.5A/D轉(zhuǎn)換采樣電路273.6點(diǎn)火控制電路的設(shè)計(jì)313.7報(bào)警電路的設(shè)計(jì)323.8顯示電路的設(shè)計(jì)333.9電源電路的設(shè)計(jì)354軟件設(shè)計(jì)384.1主程序設(shè)計(jì)38設(shè)計(jì)思路38主程序流程圖384.2參數(shù)恢復(fù)子程序設(shè)計(jì)39設(shè)計(jì)思路394.2.2程序流程圖404.3看門狗子程序設(shè)計(jì)42設(shè)計(jì)思路42看門狗程序流程圖434.4采集報(bào)警控制子程序的設(shè)計(jì)45設(shè)計(jì)思路45采集報(bào)警控制子程序流程圖464.5顯示子程序設(shè)計(jì)47設(shè)計(jì)思路47顯示子程序流程圖475總結(jié)495.1系統(tǒng)先進(jìn)性495.2系統(tǒng)局限性49參考文獻(xiàn)50致謝52附錄531緒論1.1課題的提出及意義車輛超載是指運(yùn)輸車輛所載的貨物質(zhì)量超過了額定裝載質(zhì)量的情況,車輛超載有著以下危害：1、嚴(yán)重?fù)p害公路和橋梁隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的飛速開展，在公路上行駛的載貨汽車、大型平板車、汽車列車和集裝箱運(yùn)輸車，其數(shù)量和比重逐年增加。其中大量超過公路、橋梁限載標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)輸車輛在公路上行駛,致使公路嚴(yán)重?fù)p壞,大大地縮短了其使用年限，不得不提前大中修，一輛輛超限超載運(yùn)輸車，猶如一個個“超級殺手〞，在其重壓之下，公路“未老先衰〞，超限運(yùn)輸給國家財(cái)產(chǎn)造成了巨額損失，全國公路每年因車輛超限超載造成的損失超過300億元。2、超限運(yùn)輸車輛行駛公路嚴(yán)重影響交通平安超限超載車輛被稱為“公路第一殺手〞，據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%以上的載重貨車道路交通事故是由超限超載車輛引起的。近年來我國發(fā)生的一系列群傷群死重大交通事故，許多均與車輛的超限、超載有關(guān)。汽車核載確定是有科學(xué)依據(jù)的，在核載范圍內(nèi)載貨汽車的平安性包括良好的制動性和操作的穩(wěn)定性是有保障的，超限車輛大多是采取了更換高壓輪胎，加厚鋼板彈簧，加高車輛欄板的改裝車輛，而其操作、制動和傳動系統(tǒng)仍保持出廠的配置。由于長期、大量的超限超載運(yùn)輸，車輛長期處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使車輛的制動性和操作性能迅速下降，表現(xiàn)為輪胎變形爆胎、剎車失靈、轉(zhuǎn)向器輕飄抖動，鋼板彈簧折斷、半軸斷裂等，給交通平安帶來極大的事故隱患。研究說明，如果一輛車的實(shí)際裝載量超過規(guī)定值的50%以上，那么整車的協(xié)調(diào)性、制動性就會變得很差，極易引發(fā)交通平安事故。3、嚴(yán)重的擾亂了運(yùn)輸市場的秩序，引起惡性競爭車輛超限超載還導(dǎo)致了公路運(yùn)輸市場的惡性競爭。運(yùn)輸市場運(yùn)力供大于求，壓價現(xiàn)象頻出，市場競爭劇烈，為彌補(bǔ)降價造成的經(jīng)濟(jì)損失，車主通常多采用多裝和逃避交通規(guī)費(fèi)的方法獲得補(bǔ)償，使得運(yùn)力過剩矛盾更加突出?！俺d—運(yùn)力過剩—壓價—再超載〞的怪圈愈演愈烈。20世紀(jì)70年代末和80年代初，一般普通散貨運(yùn)價在0.3元/tkm，但目前已降到缺乏0.2元/噸公里。車輛超限超載運(yùn)輸造成道路運(yùn)輸市場扭曲，嚴(yán)重?fù)p害了統(tǒng)一開放、競爭有序的市場秩序，阻礙了現(xiàn)代道路運(yùn)輸市場體系的建立和完善，破壞了正常的社會經(jīng)濟(jì)秩序。4、造成車輛“大噸小標(biāo)〞泛濫，進(jìn)一步加劇超限運(yùn)輸因?yàn)楦傁喑捱\(yùn)輸，局部汽車制造廠家受利益驅(qū)動，迎合市場，競相非法生產(chǎn)“大噸小標(biāo)〞汽車，即將原來設(shè)計(jì)制造的汽車載質(zhì)量成心從大噸位改標(biāo)為小噸位，如EQ3094F6D自卸車，加強(qiáng)型車架、離合器、9噸級后橋，長軸距、長車廂，裝載容積11.3ml，廠家卻標(biāo)為“五噸運(yùn)煤王〞。有的賣車人為促銷，給八平柴的合格證，能拉10~15t，行車證只標(biāo)5t。一些汽車改裝廠和修理廠非法改裝車輛，導(dǎo)致超限運(yùn)輸現(xiàn)象大大增加。同時，國家對運(yùn)輸市場的調(diào)控力度、法規(guī)等方面存在缺乏，不能從根本上解決車輛超限現(xiàn)象的發(fā)生，管理不當(dāng)，使得運(yùn)輸市場的無序競爭一定程度上又增加了。5、擾亂了國家養(yǎng)路費(fèi)以及路橋收費(fèi)政策，制造出新的不公平由于我國目前所有公路收費(fèi)根本都是按車輛核定噸位收費(fèi)，“大噸小標(biāo)〞超載車輛的泛濫，導(dǎo)致單位運(yùn)輸本錢降低。這樣，運(yùn)輸者通過超載超限可以提高利潤水平，降低其運(yùn)輸本錢，這樣就可獲得比守法經(jīng)營者更多的利潤。對國家來講，漏征了大量規(guī)費(fèi)，我國每年因超限超載而偷逃的養(yǎng)路費(fèi)、路橋通行費(fèi)不計(jì)其數(shù)，據(jù)專家估算，車主通過超限超載每獲利1000元，國家就損失6000元；對于遵紀(jì)守法的人來說，無疑是不公平的。6、嚴(yán)重的影響了我國汽車產(chǎn)業(yè)的健康開展和技術(shù)進(jìn)步汽車產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，對拉動內(nèi)需、擴(kuò)大就業(yè)、提高人民生活質(zhì)量具有十分重要的作用，但是由于載重貨車市場上，“大噸小標(biāo)〞的車輛暢銷，而按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)標(biāo)定噸位的車輛受到冷落，同時，一些不標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)以及改裝車廠，乘機(jī)生產(chǎn)銷售違規(guī)車輛。不僅導(dǎo)致優(yōu)勝劣汰的市場競爭機(jī)制遭到嚴(yán)重扭曲，遵紀(jì)守規(guī)企業(yè)的正當(dāng)利益受到嚴(yán)重?fù)p害，使運(yùn)輸市場秩序嚴(yán)重混亂，也影響了汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。如果任生產(chǎn)“大噸小標(biāo)〞車輛的現(xiàn)象開展下去，中國的載貨車和世界水平的差距將會越來越大。7、降低了公路使用效率，污染了環(huán)境超載車輛一般車速都很低，有的缺乏40km/t，由于車體大、走不快等，影響后車通行，常造成交通阻塞，公路的使用效率大大降低。特別是在高速公路上，嚴(yán)重超載車輛一般只能行駛30~40km每小時，有的更低，造成了高速公路低速行駛為難局面的發(fā)生。另外，超載車輛在不良路段行駛時由于荷載大，常常冒黑煙，導(dǎo)致排放超標(biāo)，污染環(huán)境。近幾年來，針對超限超載嚴(yán)重的社會危害性，我國屢次發(fā)起治理車輛超限超載的活動，處分的力度也越來越大，但由于超限超載涉及面廣，治理難度大，加之利益驅(qū)動，特別是源頭問題沒有得到有效解決，總是時間不長，再次回潮。公路超限超載運(yùn)輸屢禁不止，已成為公路管理的一大“頑癥〞，社會生活和經(jīng)濟(jì)開展中的一項(xiàng)“公害〞，到了非治不可的時候了。車輛超載運(yùn)輸造成交通事故增加，路面早期被破壞，導(dǎo)致補(bǔ)救和維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用急劇增加。目前，治超主要采用經(jīng)濟(jì)手段和一些制度法規(guī)來控制，雖然在一定程度上減少了車輛超載的現(xiàn)象，但某些時段超載現(xiàn)象還是屢禁不止，并不能從根本上解決問題。因此，在采取行政監(jiān)督管理的同時，通過科學(xué)技術(shù)手段來制止超載現(xiàn)象也有著極其重要的意義和實(shí)用性。1.2國內(nèi)外汽車超載研究現(xiàn)狀國外汽車超載研究20世紀(jì)，國外幾乎所有的國家都存在汽車超載運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)象，據(jù)調(diào)查美國和德國的貨運(yùn)汽車中汽車超載的數(shù)量都在50%左右，而情況稍好的日本也到達(dá)20%為此，20世紀(jì)50年代，國外許多國家如：美國、韓國、日本等國都在開始研究汽車動態(tài)稱重系統(tǒng)，想通過利用汽車動態(tài)稱重技術(shù)來防止汽車超載對公路造成早期破壞等，井取得相應(yīng)的成果。美國約有1100多個動態(tài)稱重站，利用照相機(jī)和路邊控制器技術(shù)，與高速公路巡警車中的計(jì)算機(jī)相連接，對過往貨車進(jìn)行檢查，能夠及時觀察數(shù)據(jù)和有效鑒別超載車輛的身份。日本廣泛使用固定式或移動稱重檢測設(shè)備對超載車輛進(jìn)行檢測。在高速公路收費(fèi)站設(shè)有電子秤進(jìn)行軸載測量。對于大型貨車交通部門還要求安裝自動測重儀。韓國從1973年7月開始對重車實(shí)行重點(diǎn)檢查。1994年10月，由于超載車輛過多而導(dǎo)致圣水大橋坍塌后，韓國政府進(jìn)而加大了治理力度，在全國各地設(shè)立500余個超載檢測站(點(diǎn))。韓國采用了一種超載監(jiān)控系統(tǒng)。車輛通過時通過電子稱重設(shè)備來檢測重量，車輛識別系統(tǒng)對車輛型號進(jìn)行識別，并且利用網(wǎng)絡(luò)中的PC機(jī)來判斷車輛是否超載，假設(shè)超載，系統(tǒng)將會對超載的車輛自動進(jìn)行拍照，用來作為懲罰的依據(jù)。許多興旺國家先后采用了超載運(yùn)輸車輛檢測與限制技術(shù)，對管理對策不斷進(jìn)行完善，來解決治超難問題，取得了較好的效果。同時采取相應(yīng)措施，從源頭上杜絕了超載現(xiàn)象的產(chǎn)生，有效遏制了超載現(xiàn)象。外國卡車通常采用空氣彈簧，當(dāng)車輛不超載才能啟動行駛。其附屬設(shè)施在裝卸、搬運(yùn)的過程中對于超載情況的限制起到了相當(dāng)重要的作用，比方，由貨場起重機(jī)的起重量來限制車輛的載貨能力等;采取相應(yīng)措施，制定相應(yīng)法規(guī)來控制超載，并且對超載相關(guān)人員進(jìn)行嚴(yán)厲制裁。國內(nèi)汽車超載研究國內(nèi)在超載檢測技術(shù)方而起步晚，還處于探索階段。20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了帶基坑和無基坑的電子汽車衡，其中帶基坑的電子汽車衡對道路破壞較大，介紹了主要基于懸臂梁式稱重傳感器的電子汽車衡。對于超載的治理，國內(nèi)通常還是在高速道路入口安裝稱重系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)或者是動態(tài)稱重，作為主要手段。例如DCS固定式超載檢測收費(fèi)系統(tǒng)，并以此來控制超載現(xiàn)象的發(fā)生。同時我國也開始引進(jìn)國外汽車載荷監(jiān)控方而的技術(shù)，如云南航大新技術(shù)工程年與1999年引進(jìn)了德國PAT載荷監(jiān)控產(chǎn)品，同年獲得了國家級《計(jì)量器具型式批準(zhǔn)證書》。總體而言，國內(nèi)對超載控制大多是通過一些相關(guān)的政策實(shí)現(xiàn)，對超載檢測技術(shù)研究起步晚、時間也比擬短，盡管也對動態(tài)稱重系統(tǒng)進(jìn)行了研究，但是研究過程中，對諸多影響汽車動態(tài)稱重的因素分析不深入，而只是進(jìn)行了簡單的處理，導(dǎo)致檢測精度不高。所以目前國內(nèi)在研究的同時，也積極引進(jìn)國外關(guān)于超載檢測的技術(shù)，如南京長江大橋上安裝的汽車稱重系統(tǒng)，該系統(tǒng)就屬于典型國外高精度產(chǎn)品，但這類產(chǎn)品開發(fā)代價太高，在我國實(shí)現(xiàn)推廣不切實(shí)際，同時還存在超限標(biāo)準(zhǔn)與我國實(shí)際情況不一致等問題。1.3研究內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo)1、本設(shè)計(jì)為機(jī)動車超載檢測控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要求能夠判斷機(jī)動車是否超載并且在超載時能夠提供報(bào)警和顯示超載的重量，并且由繼電器控制汽車的打火系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)處理的核心，利用電阻應(yīng)變式壓力傳感器將機(jī)動車載重量轉(zhuǎn)換成電壓信號；然后通過放大電路將電壓信號放大后送到A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并計(jì)算出載重量，并判斷是否超載，假設(shè)超載LED顯示超載的重量,蜂鳴器開始報(bào)警；同時由繼電器切斷汽車的打火裝置，從而最終實(shí)現(xiàn)對超載情況進(jìn)行相關(guān)控制。車輛啟動后速度傳感器發(fā)揮作用，開始測速功能。當(dāng)速度小于初始設(shè)定值〔10km/h)時，稱重傳感器仍發(fā)揮作用，當(dāng)速度超過初始設(shè)定值時，單片機(jī)對稱重局部進(jìn)行關(guān)中斷，這樣不僅可以防止運(yùn)輸人員低速行駛時加裝貨物，而且可以防止行駛過程中因路面不平，顛簸而造成不必要的熄火。2、預(yù)期目標(biāo)(1)要求載質(zhì)量為兩檔,不同車型進(jìn)行定量設(shè)定(申請超限運(yùn)輸并取得通行權(quán)的為另一檔)；(2)通過控制電磁制動閥來實(shí)現(xiàn)對車輛超載的控制；(3)要求顯示裝載質(zhì)量,顯示位數(shù)為4位,即XXXXT；(4)要求當(dāng)檢測車輛超載時,發(fā)出蜂鳴報(bào)警信號，卸載后自動停止報(bào)警。2總體方案的設(shè)計(jì)和工作原理2.1設(shè)計(jì)方案的選擇方案一車輛靜態(tài)稱重技術(shù)

固定式稱重磅秤：靜態(tài)測量時的車輛稱重正好等于靜態(tài)車輛的地心引力，這種稱重方式是最準(zhǔn)確的方法。但是，這種傳統(tǒng)的稱重方式有它自身的缺點(diǎn)。一方面，不僅體積大，占地面積寬，還不方便載重車稱重。另一方面，據(jù)路政執(zhí)法人員介紹，地磅秤是固定式的，當(dāng)執(zhí)法稱重時，就必須將載重車引導(dǎo)到有地磅稱的地方才可進(jìn)行測重，不僅增加了執(zhí)法本錢，也增加了執(zhí)法對象的麻煩。方案二車輛動態(tài)稱重技術(shù)

動態(tài)稱重(WIM)是指由稱重每個車輪、輪軸或團(tuán)體或他們的組合，并通過對動態(tài)車輛輪胎壓力的測量與分析，并估算車輛總重及重量的過程。首先，動態(tài)稱重系統(tǒng)的技術(shù)含量很高，設(shè)備復(fù)雜，動態(tài)稱重跟傳統(tǒng)地靜態(tài)稱重有很大地區(qū)別。其次，由于車輛在行駛過程中產(chǎn)生地各種因素的復(fù)雜性和動態(tài)稱重技術(shù)地復(fù)雜性，動態(tài)稱重的結(jié)果具有一定地不確定性，因此，檢驗(yàn)的精確性應(yīng)根據(jù)適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行。最后，應(yīng)特別注意各種標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的使用與現(xiàn)場使用條件的相契合程度，據(jù)此選擇適用的標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的設(shè)備。方案三處理器基于51系列單片機(jī)的機(jī)動車超載控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用51系列的AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)處理的核心，利用電阻應(yīng)變式壓力傳感器將機(jī)動車載重量轉(zhuǎn)換成電壓信號；然后通過放大電路將電壓調(diào)理后送到A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并計(jì)算出載重量；并且判斷是否超載，假設(shè)超載顯示超載的重量并報(bào)警；同時啟動發(fā)動機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)；車輛啟動后單片機(jī)對載重量進(jìn)行關(guān)中斷，速度傳感器發(fā)揮作用，從而防止行駛過程中因路面不平，顛簸而造成不必要的熄火。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用方案三：處理器基于51系列單片機(jī)的機(jī)動車超載控制系統(tǒng)。2.2設(shè)計(jì)方案確實(shí)定及總體結(jié)構(gòu)本次設(shè)計(jì)采用51系列AT89C51單片機(jī)，選用它作為核心控制新片，可使電路極大地簡化，而且程序的編寫及固化也相當(dāng)方便、靈活。與系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)方案包括：看門狗的選擇、傳感器的選擇、A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器的選擇、顯示器的選擇、報(bào)警電路的選擇、點(diǎn)火控制電路及電源方案等?？傮w結(jié)構(gòu)如下圖：報(bào)警報(bào)警電路LED顯示AT89C51單片機(jī)稱重傳感器速度傳感器電源點(diǎn)火控制電路放大器A/D轉(zhuǎn)換器圖1系統(tǒng)硬件框圖該設(shè)計(jì)采用51系列的AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)處理的核心，利用電阻壓變式傳感器將機(jī)動車載重量轉(zhuǎn)換成電壓信號；然后通過放大電路將電壓信號放大后送到A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并計(jì)算出載重量，并判斷是否超載，假設(shè)超載顯示超載的重量并報(bào)警；同時啟動發(fā)動機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)。車輛啟動后速度傳感器發(fā)揮作用，開始測速功能。當(dāng)速度小于初始設(shè)定值〔10km/h)時，稱重傳感器仍發(fā)揮作用，當(dāng)速度超過初始設(shè)定值時，單片機(jī)對稱重局部進(jìn)行關(guān)中斷，這樣不僅可以防止運(yùn)輸人員低速行駛時加裝貨物，而且可以防止行駛過程中因路面不平，顛簸而造成不必要的熄火。3硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)的選型〔1〕AVR系列AVR單片機(jī)是ATMEL公司推出的較為高檔的單片機(jī)，其顯著的特點(diǎn)為高速、高可靠性，低功耗。AVR單片機(jī)的推出徹底打破了舊的設(shè)計(jì)格局，它廢除了機(jī)器周期，采用精簡指令，以時鐘周期為指令周期，實(shí)行流水作業(yè)。AVR單片機(jī)采用片內(nèi)FLASH存儲器給用戶的開發(fā)帶來了方便。FLASH程序存儲器可擦寫1000次以上，而采用新工藝的AVR器件，F(xiàn)LASH程序存儲器擦寫可達(dá)10000次以上。具有豐富的外部設(shè)備。I/O口功能強(qiáng)，驅(qū)動能力大，具備10-20mA灌電流的能力。具有節(jié)電功能及休眠功能的低功耗工作方式，一般耗電在1-2.5mA。AVR系列沒有類似累加器A的結(jié)構(gòu)，它實(shí)現(xiàn)A的功能主要是通過R16～R31存放器來實(shí)現(xiàn)。在AVR中，沒有像51系列的數(shù)據(jù)指針DPTR，而是由三個16位的存放器來完成數(shù)據(jù)指針的功能(相當(dāng)于有三組DPTR)，分別為X〔由R26、R27組成〕、Y〔由R28、R29組成〕、Z〔由R30、R31組成〕三種。還可以作增減量等的運(yùn)行?！?〕51系列51系列單片機(jī)主要包括根本型產(chǎn)品和增強(qiáng)型產(chǎn)品。雖然他們是8位的單片機(jī)，但是具有品種全、兼容性強(qiáng)、性能價格比高等特點(diǎn)，且軟硬件應(yīng)用設(shè)計(jì)資料豐富齊全。51系列內(nèi)部結(jié)構(gòu)從硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器〔或布爾處理器〕。它的處理對象是位而不是字或字節(jié)。具有位處理功能同時能夠進(jìn)行位邏輯運(yùn)算的單片機(jī)實(shí)屬少見。51系列在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開辟了一個雙重功能的地址區(qū)間，共有十六個字節(jié)，單元地址為20H～2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理，使用極為靈活。AVR系列單片機(jī)不能直接對RAM單元中的位進(jìn)行操作，假設(shè)想對RAM中的某位置位時，必須通過狀態(tài)存放器SREG的T位進(jìn)行中轉(zhuǎn)。單片機(jī)主要用來實(shí)現(xiàn)對車載重量的分析與測量。在單片機(jī)的選擇中,考慮到系統(tǒng)中的程序量和數(shù)據(jù)量較少,需要的I/O口資源也相對較少,AT2MEL公司的AT89C51芯片的資源就能很好的滿足系統(tǒng)的需求,所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了MCS-51系列單片機(jī)89C51芯片的最小系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)選用的是標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī)AT89C51，AT89C51是一種高性能、低功耗的8位單片機(jī)，片內(nèi)帶有一個4K字節(jié)的FLASH可編程只讀存儲器〔EPROM〕，并且具有可擦除功能。它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲器(NURAM)技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS-51兼容。另外，AT89C51還具有MCS-51系列單片機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)。128X8位內(nèi)部RAM，32位雙向輸入輸出線，兩個十六位定時/計(jì)時器，5個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級，一個全雙工異步串行口及時鐘發(fā)生器等。片內(nèi)的FLASH存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器來編程。因此AT89C51是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價格合理的單片機(jī)，它可方便地應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域[3]。AT89C51的主要屬性有：

與MCS-51微控制器產(chǎn)品相互兼容；

4KB編程閃存〔每周期可進(jìn)行1000次擦寫〕;

全部靜態(tài)工作:0Hz-24MHz；

具有3個內(nèi)存平安特性；

128x8字節(jié)內(nèi)部RAM；

共有32條可編程I/O線；

具有2個16位定時器/計(jì)數(shù)器；

具有6個中斷源；

可編程的串行通道；

芯片時鐘振蕩器；

空閑狀態(tài)下可維持低功耗功能和掉電狀態(tài)能夠保存片內(nèi)RAM中的內(nèi)容。管腳功能：AT89C51單片機(jī)為40引腳芯片如圖2所示圖2AT89C51引腳1)I/0口線：P0,P1,P2,P3共四個八位口P0口：三態(tài)雙向口，通稱為數(shù)據(jù)總線口.只能由該口對外部存儲器地讀/寫進(jìn)行相關(guān)操作。P0口也可以用于外部存儲器地低8位地址的輸出功能。因?yàn)檩敵鍪欠謺r進(jìn)行的，因此應(yīng)該在外部加裝鎖存器用來將此地址的數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存，該地址的鎖存信號用ALE。P1口：8位，準(zhǔn)雙向口，是供使用者使用地專門的I/O口。P2口：準(zhǔn)雙向I/O口，當(dāng)從系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展時可以作為高8位地址線使用。當(dāng)外部存儲器不進(jìn)行擴(kuò)展時，P2口也可以作為用戶I/O口線使用。P3口：雙功能口，可以作為通用的I/O使用，還可以提供第二I/O功能。當(dāng)作為第一功能I/O口使用時操作同P1口。P3口的第二功能如表1。表1P3口的第二功能引腳第二功能說明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)輸入口P3.1TXD串行數(shù)據(jù)輸出口P3.2INT0外部中斷0輸入P3.3INT1外部中斷1輸入P3.4T0定時/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)輸入P3.5T1定時/計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)輸入P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸出P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸出2)控制口線：PSFN(片外取控制)、ALE(地址鎖存控制)、EA(片外儲器選擇)、RF-SFT(復(fù)位控制)；3)電源及時鐘：Vcc、Vss；XTAL1，XTAL2本文選用如此高性能的單片機(jī)方便了以后的功能擴(kuò)展，根本電路如圖3所示[4]。圖3單片機(jī)根本電路3.2看門狗電路的設(shè)計(jì)隨著科學(xué)技術(shù)的開展，以智能芯片為核心的單片機(jī)小型化程度和系統(tǒng)集成化程度的日益提高，從而使系統(tǒng)具備了更加完備的性能。目前，在某些測控系統(tǒng)中，存在一些如瞬時電壓不穩(wěn)定、電源突然開斷等不平安因素，通常會造成系統(tǒng)信息喪失、系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、死機(jī)等故障。為解決這些問題，可利用MAX813L芯片，實(shí)現(xiàn)看門狗電路、電源故障監(jiān)視電路和手動、自動復(fù)位電路，可有效地解決程序運(yùn)行中出現(xiàn)的“死機(jī)〞現(xiàn)象和電源故障帶來的不利影響。(1)根本工作原理工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的干擾大多是以窄脈沖形式出現(xiàn)的，而“死機(jī)〞現(xiàn)象是微機(jī)系統(tǒng)最為常見的故障。究其原因是CPU在執(zhí)行某條指令時，受到干擾信號的沖擊，導(dǎo)致它其操作碼或地址碼發(fā)生了改變，從而使該條指令出現(xiàn)錯誤。這種情況下，CPU執(zhí)行隨機(jī)拼寫的指令，有時會將操作數(shù)當(dāng)作操作碼執(zhí)行，導(dǎo)致程序“跑飛〞或進(jìn)入“死循環(huán)〞。為使這種出錯的程序自動恢復(fù)，重新正常工作，其中有一種有效的方法就是采用硬件“看門狗〞技術(shù)。用看門狗監(jiān)測程序的運(yùn)行，如果程序發(fā)生“死機(jī)〞，那么看門狗會及時有效產(chǎn)生復(fù)位信號，引導(dǎo)單片機(jī)程序重新進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。另外，由于種種原因會導(dǎo)致系統(tǒng)的電源電壓不穩(wěn)定，當(dāng)電源電壓降低或發(fā)生掉電時，就會造成重要數(shù)據(jù)的喪失，此時系統(tǒng)便不能正常運(yùn)行。為了最大限度地減少損失，當(dāng)單片機(jī)在電源電壓出現(xiàn)突然降，在低降至一定限值之前，能夠?qū)⒅匾獢?shù)據(jù)快速有效地保存，那么“看門狗〞技術(shù)便是一種很好的選擇。圖4單片機(jī)的掉電保護(hù)工作方式電路原理圖單片機(jī)掉電保護(hù)工作方式的電路原理圖如圖4所示：當(dāng)PD設(shè)置為1時，掉電方式被激活，與非門輸出低電平，此時時鐘發(fā)生器停止一切工作，單片機(jī)內(nèi)全部運(yùn)行工作狀態(tài)均被停止，只有片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM和特殊功能存放器SFR中的數(shù)據(jù)被保存起來。為盡可能地減少損失，可以在單片機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置一定的外部附加電路監(jiān)測電源電壓，并且在電源發(fā)生故障時能夠及時通知單片機(jī)〔如通過引發(fā)中斷來實(shí)現(xiàn)〕快速將重要數(shù)據(jù)保存起來，同時斷開外圍設(shè)備所用電源，使整個應(yīng)用系統(tǒng)的功耗降到最低。當(dāng)電源恢復(fù)正常工作時，取消掉電保護(hù)工作方式，此時單片機(jī)復(fù)位使系統(tǒng)重新正常工作。(2)硬件實(shí)現(xiàn)電路圖圖5為MAX813L的應(yīng)用連接電路圖。此電路可以實(shí)現(xiàn)程序運(yùn)行時突然出現(xiàn)“死機(jī)〞的自動復(fù)位功能，也可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時的手動復(fù)位功能，還可以實(shí)現(xiàn)上電、瞬時掉電的復(fù)位等；并可實(shí)現(xiàn)實(shí)時地監(jiān)測電源故障，保存數(shù)據(jù)更及時可靠。圖5MAX813L在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用連接電路圖本電路有效地利用了MAX813L的手動復(fù)位輸入功能。一旦程序跑飛引起“死機(jī)〞，WDO*端電平便由高變低，當(dāng)WDO*變?yōu)榈碗娖匠^140ms時，MAX813L將會產(chǎn)生一個200ms的復(fù)位脈沖。同時還可以使看門狗定時器清0，緊接著WDO*變?yōu)楦唠娖?。還可以使用手動復(fù)位按鈕隨時實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能，為使MAX813L產(chǎn)生復(fù)位脈沖，要求MR端至少保持140ms低電平狀態(tài)，這樣可以有效地消除因?yàn)殚_關(guān)抖動帶來的錯誤信息。該電路還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時地監(jiān)測電源故障的功能〔掉電、電壓降低等〕。圖中R1的一端接直流電源〔未經(jīng)穩(wěn)壓〕；當(dāng)電源正常時，確保R2上的電壓高于1.26V，即確保MAX813L的PFI輸入端電平高于1.26V。當(dāng)電源發(fā)生故障，PFI輸入端的電平低于1.25V時，輸出端電平由高變低，單片機(jī)發(fā)生中斷，CPU響應(yīng)中斷，并執(zhí)行相應(yīng)的中斷效勞程序，及時保護(hù)數(shù)據(jù)，以及斷開外部用電電路等。串行E2PROM是基于C-BUS的存儲器件，遵循二線制協(xié)議，由于其具有接口方便，體積小，數(shù)據(jù)掉電不喪失等特點(diǎn)，在儀器儀表及工業(yè)自動化控制中得到大量的應(yīng)用。3.3傳感器的選擇傳感器的根本概念傳感器是指那些能夠感受規(guī)定地被測量量，并按照某種規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用于輸出的信號地元器件或裝置。通常，傳感器是由轉(zhuǎn)換元件與敏感元件組成的。其中敏感兀件是指傳感器中能夠直接感受到被測量量的局部；轉(zhuǎn)換元件指的是傳感器中能將敏感兀件輸出量轉(zhuǎn)換為適合傳輸和測量地電信號的局部。傳感器位于自動檢測與控制系統(tǒng)的開始處，是感知以及獲取和檢測信息的窗口;很多信息的獲取都要通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號才能獲取。因此，傳感器位于重要地位，作用特別重要。傳感器的作用是滿足人們從外界獲取信息，必須借助感覺器官，而僅僅靠感覺器官往往還不夠，尤其是在各種生產(chǎn)活動中，以及在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律時，感官器官的功能就受到了局限。為適應(yīng)此種情況，傳感器就應(yīng)運(yùn)而生。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，因此又稱之為電五官。傳感器的應(yīng)用范圍極其廣泛；從茫茫太空，到浩瀚海洋，以及各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，可以毫不夸張地說：幾乎每一個現(xiàn)代化工程，都離不開各種各樣的傳感器。由于傳感器是位于減振鋼板處的鋼片，將超載引起的鋼板變形信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，是整個硬件系統(tǒng)的起始局部，是構(gòu)成系統(tǒng)信息輸入的主要來源，是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的必要根底，因此所選傳感器性能的好壞直接影響整個預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。測力傳感器的選擇測量壓力的傳感器有很多種，如壓電式，壓感式，應(yīng)變片式，電容式等，本文在論述時，選擇傳感器主要考慮以下幾點(diǎn):(1)量程的選擇被測壓力的大小通常是傳感器量程的主要決定因素。經(jīng)考證，在傳感器50%左右的量程內(nèi)工作比擬理想，這樣就防止了如果遇到有較大沖擊力不至于傳感器因?yàn)槌銎錅y量的范圍而被損壞，所以遇到有較大沖擊力的稱重系統(tǒng)，一般要擴(kuò)大傳感器量程進(jìn)行選擇，一般都會擴(kuò)大傳感器量程來選擇適宜的設(shè)計(jì)所需的傳感器，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般使得傳感器在20%到30%的量程的之內(nèi)工作，這樣就使得傳感器儲存量得到了很好的保證，最后的結(jié)果是不僅延長了傳感器的使用時間，還能在使用的過程中保證其平安性和可靠性。(2)準(zhǔn)確度的選擇傳感器準(zhǔn)確度等級的選擇，主要依據(jù)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度要求而確定，而不能片而追求過高的準(zhǔn)確度等級。(3)使用環(huán)境和介質(zhì)性能傳感器使用環(huán)境和介質(zhì)性能主要取決于被測介質(zhì)的性能和傳感器安裝環(huán)境。(4)傳感器型號汽車超載報(bào)警系統(tǒng)傳感器型號的選擇，要考慮不同類別傳感器的適用范圍。主要考慮傳感器稱量的可靠性，安裝的適宜、穩(wěn)定性?？傊?，既要滿足各方面檢測的要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)可行性。基于上述考慮，本設(shè)計(jì)選用電阻應(yīng)變式傳感器，該傳感器不僅結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長、性能穩(wěn)定可靠，而且精度高、本錢低，測量范圍廣；同時可在低溫、高壓，強(qiáng)烈振動，惡劣環(huán)境中正常工作，所以應(yīng)用非常普遍。當(dāng)然電阻應(yīng)變式傳感器也存在一些缺點(diǎn)，如大應(yīng)變狀態(tài)下具有較大的非線性誤差，輸出信號較薄弱，故其抗干擾能力較差等。電阻應(yīng)變片式傳感器包括兩個主要局部:一局部是將被測的力轉(zhuǎn)換為彈性體的應(yīng)變值的敏感彈性沅件。另一局部是電阻應(yīng)變計(jì)，它可以同步地將傳感器彈性體的應(yīng)變值轉(zhuǎn)換為變化的電阻值。其結(jié)構(gòu)如圖6所示:圖6電阻應(yīng)變式傳感器結(jié)構(gòu)電阻應(yīng)變片式傳感器的工作原理為:在橫向和縱向共貼上四個應(yīng)變片與一個彈性體，當(dāng)彈性體受力F作用時，應(yīng)變片電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，而應(yīng)變計(jì)是連結(jié)成平衡電橋式的，所以電橋平衡會因電阻值的變化而被破壞，進(jìn)而輸出信號。在彈性范圍內(nèi)，彈性體的變形的與受到的力F成正比，即式中:ε為彈性體的相對變形;L,△L為彈性體的長度及其變化量;F為受到的力，E為彈性體的彈性模量S為彈性體的橫截而積。而電阻應(yīng)變片地工作原理是：基于電阻應(yīng)變效應(yīng)原理的，即產(chǎn)生機(jī)械變形的導(dǎo)體，它地電阻阻值相應(yīng)地發(fā)生變化。應(yīng)變片是由金屬半導(dǎo)體或者導(dǎo)體制成地電阻體，其阻值將隨著壓力的變化而變化；而對于金屬導(dǎo)體，電阻的變化率地表達(dá)式為:式中:μ-材料地泊松系數(shù);橋路局部原理:電阻應(yīng)變計(jì)把機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換成ΔR/R后，必須采用轉(zhuǎn)換電路通常采用惠斯登電橋電路實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。對于單臂電橋，如下圖:圖7直流電橋選用傳感器的型號本論文選擇的是GYJ型鋼筋應(yīng)變計(jì)，如圖9所示圖8GYJ型鋼筋應(yīng)變計(jì)該型號傳感器的參數(shù)如表2所示:表2GYJ型鋼筋應(yīng)變計(jì)參數(shù)輪速傳感器的選擇在本論文中，除需要一種測量壓力的傳感器，來檢測出車體所受到的載荷。同時根據(jù)設(shè)計(jì)方案，還需要在汽車啟動時使報(bào)警系統(tǒng)不能工作，以防止在行駛中出現(xiàn)錯誤報(bào)警，因此可安放汽車輪速傳感器以檢測車輪的轉(zhuǎn)速。車速通常檢測汽車傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動，換算為汽車驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速間接獲得的。輪速傳感器一般是直接檢測車輪的轉(zhuǎn)速且所有車輪的轉(zhuǎn)速均檢測，并把檢測結(jié)果輸入ABS/ASR等用于制動或驅(qū)動控制的系統(tǒng)的ECU。常用的輪速傳感器有：電磁感應(yīng)式、霍爾式兩類?！?〕輪速傳感器的選擇電磁感應(yīng)式輪式傳感器結(jié)構(gòu)簡單、本錢低，所以應(yīng)用范圍廣泛。但由于其輸出信號的頻率和幅值受轉(zhuǎn)速影響較大，抗電磁波干擾能力差，且易產(chǎn)生誤差信號，故只適用于15-60kmlh的速度，當(dāng)速度擴(kuò)大到更大范圍時，電磁感應(yīng)式輪式傳感器很難適應(yīng)。而霍爾效應(yīng)式輪速傳感器能克服電磁式輪速傳感器的缺乏，具有輸出信號不受轉(zhuǎn)速影響，頻率響應(yīng)高，抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)?；魻柶骷薪Y(jié)構(gòu)牢固，體積小、重量輕、壽命長，安裝方便，功耗小、耐震動，耐污染、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)?；魻栭_關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、回跳、位置重復(fù)精度高(可達(dá)μm級)，霍爾線性器件的精度高、線性度好。因此霍爾效應(yīng)式輪速傳感器被廣泛應(yīng)用于輪速檢測，及其他控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速檢測中。按照霍爾器件的功能可分為兩種:霍爾開關(guān)器件和霍爾線性器件。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)宇量。由上述可知，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本論文選那么的是霍爾效應(yīng)式輪速傳感器(開關(guān)型)?！?〕霍爾效應(yīng)式輪速傳感器的工作原理及測量電路霍爾效應(yīng)式輪速傳感器屬于霍爾式傳感器，是利用霍爾效應(yīng)的原理制成的，利用霍爾效應(yīng)使位移帶動霍爾元件在磁場中運(yùn)動產(chǎn)生霍爾電熱，即把位移信號轉(zhuǎn)換成電熱變化信號的傳感器。(Ⅰ)霍爾效應(yīng)：如果對位于磁場〔B〕中的半一份體薄片(d)施加一個電壓(V)，該磁場的方向垂直于所施加電壓的方向，那么那么在既與磁場垂直又與所施加電流方向垂直的方向上會產(chǎn)生另一個電壓〔UH〕，人們將這個電壓叫做霍爾電壓，產(chǎn)生的這種現(xiàn)象被稱作是霍爾效應(yīng)，該半導(dǎo)體薄片被稱作為霍爾元件，如圖9所示:圖9霍爾效應(yīng)原理圖在N型的半導(dǎo)體薄片中通一電流I，隨著載流電子沿著半導(dǎo)體中和電流流動方向相反的方向運(yùn)動〔速度為V)，因?yàn)樵诖怪钡姆较蛏鲜┘拥么鸥袘?yīng)強(qiáng)度為B的磁場，電子會受到一定洛侖茲力FL的作用，向一邊偏轉(zhuǎn)，并形成邊緣電子積累，進(jìn)而形成電場。該電場組織運(yùn)動電子繼續(xù)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，當(dāng)作用在運(yùn)動電子上的力FE與受到的洛侖茲力FL相等時，電子積累到達(dá)動態(tài)的平衡狀態(tài)。在兩橫截面之間建立了電場，相應(yīng)的電勢稱為崔爾電勢UH，其大小可用下式表示:UH=RHIB/d(V)式中：RH霍爾系數(shù),m3/cI控制電流，A;B磁感應(yīng)強(qiáng)度，T;d霍爾元件的厚度，m;霍爾系數(shù)為RH=ρμ式中：ρ—載流體地電阻率μ—載流體地遷移率令KH=。稱KH稱作霍爾元件地靈敏度。那么，U=KHIB如果磁感應(yīng)強(qiáng)度和元件平面法線成一定角度θ，那么作用在元件上的有效磁場是其法線方向的分量，即Bcosθ，這時UH=KHIBcosθ。當(dāng)控制電流的方向或磁場的方向改變時，輸出電勢的方向也將改變。但當(dāng)磁場與電流同時改變時，霍爾電勢極性不變。綜上所述，霍爾電勢的大小正比于控制電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B。(Ⅱ)霍爾效應(yīng)式輪速傳感器的工作原理霍爾效應(yīng)式輪速傳感器：由傳感頭和齒圈組成。傳感頭由永久磁體，霍爾元器件和電子電路等局部組成，永磁體的磁力線穿過霍爾元件通向齒輪，如圖10所示:1.磁體2.霍爾元件3.齒圈圖10為輪速傳感器示意圖當(dāng)輪齒位于圖中(a)的位置時，磁力線比擬分散，磁場也相對較弱；而當(dāng)輪齒位于圖中(b}的位置時，磁力線比擬集中，磁場也相對較強(qiáng)。當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時，磁力線穿過霍爾元件的密度發(fā)生了大的變化，霍爾電壓也發(fā)生相應(yīng)的變化，霍爾沅件將會輸出一個準(zhǔn)正弦波電壓〔mV級〕。此信號還需轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖電壓。此電壓輸出給電子控制裝置，電子控制裝置以此作為計(jì)算輪速，以及跟汽車的參考速度作比擬?；魻栞喫賯鞲衅鞯臏y量電路霍爾傳感器(開關(guān)型)的霍爾元件靠近齒圈，當(dāng)汽車車輪轉(zhuǎn)動時，齒圈上的齒會在一定的周期內(nèi)靠近霍爾元件一次，這樣霍爾傳感器將輸出一個高電平，當(dāng)齒遠(yuǎn)離霍爾兀件時，傳感器輸出一個低電平;利用單片機(jī)內(nèi)部定時器，計(jì)算出脈沖一個周期的時間，就可以算出車輪的轉(zhuǎn)速，見圖11所示:圖11霍爾效應(yīng)式輪速傳感器的測量電路霍爾效應(yīng)式輪速傳感器的安裝部位霍爾效應(yīng)式輪速傳感器的齒圈一般安裝在隨車輪一起轉(zhuǎn)動的部件上，如半軸、輪轂,制動盤等，而感應(yīng)觸頭那么安裝在車輪附近不隨車輪轉(zhuǎn)動的部件上，如半軸套管、轉(zhuǎn)向節(jié)、制動底板等。汽車前輪和后輪均可安裝，安裝部位如圖12、13所示:圖12前輪安裝示意圖圖13后輪安裝示意圖3.4放大電路設(shè)計(jì)在許多需要用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中，多數(shù)情況下傳感器輸出的模擬信號都很微弱，必須通過一個模擬放大器對其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。為了實(shí)現(xiàn)信號的放大，其設(shè)計(jì)電路如圖14所示:圖14利用高粘度低漂移運(yùn)放設(shè)計(jì)的差動放大器(1)前級采用的是運(yùn)算放大器A1和A2組成地并聯(lián)型的差動放大器。在理論上也不難證明并聯(lián)型得差動放大器地共模抑制比和電路地外圍電阻阻值和其精度無關(guān)。運(yùn)放在理想的工作情況下，并聯(lián)型的差放輸入阻抗是無窮大的，其共模抑制比也是無窮大的。(2)阻容藕合電路放置在后級與前級運(yùn)算放大器之間，這樣后級的放大器的增益得到提高，進(jìn)而對電路共模抑制比的提高提供了有利條件。與此同時，電路采用了共模驅(qū)動的技術(shù)，使得位于前置端的放大器地輸出阻抗非常低，因而也防止了其中的阻容藕合電路中，阻容元器件參數(shù)不對稱(匹配)而導(dǎo)致地共模干擾及其轉(zhuǎn)換成的差模干擾情況的發(fā)生。(3)后級電路采用的是較為廉價地儀器放大器，將會把雙端信號轉(zhuǎn)換為單端信號進(jìn)行輸出。因?yàn)樽枞菖汉想娐返馗糁绷髯饔茫蠹壍貎x器放大器可以得到很高地增益，進(jìn)而得到很高地共模抑制比。圖15電阻應(yīng)變式傳感器測量電路與放大電路3.5A/D轉(zhuǎn)換采樣電路A/D轉(zhuǎn)換原理(1)逐次逼近法逐次逼近式〔也稱逐次比擬型〕A/D是一種比擬常見的轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換的時間非常短，可到達(dá)微秒級。逐次比擬型的A/D轉(zhuǎn)換器是由一個比擬器、D/A轉(zhuǎn)換器、緩沖存放器和控制邏輯電路組成。根本原理是從高位到低位逐位試探比擬，在精度、速度和價格上都適中。逐次逼近法的轉(zhuǎn)換過程是這樣的:進(jìn)行初始化時先將存放器各位清零;轉(zhuǎn)換一開始時，先將逐次比擬存放器的最高位置l，送入D/A轉(zhuǎn)換器，進(jìn)而將經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換生成地模擬量送到比擬器，記為v0，并且與送到比擬器中地待轉(zhuǎn)換地模擬量vi進(jìn)行比擬，假設(shè)v0<vi，該位1被保存，否那么該位1被去除。然后再置比擬存放器的次高位為1,并將存放器中地新地?cái)?shù)字量送入到D/A轉(zhuǎn)換器中，輸出的v。再與vi比擬，假設(shè)v。<vi，該位1被保存，否那么將被去除。此過程將重復(fù)進(jìn)行，直至逐次比擬型存放器的最低位。等轉(zhuǎn)換結(jié)束以后，將存放器中地?cái)?shù)字量送到緩沖存放器中，得到數(shù)宇量的輸出。經(jīng)控制電路執(zhí)行。(2)雙積分法雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器是由比擬器、積分器、電子開關(guān)和控制邏輯等部件織成。根本原理是：將輸入電壓轉(zhuǎn)換成與其平均值成正比的時間間隔，再把此時間間隔轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，屬于間接轉(zhuǎn)換。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換地過程是:先接通開關(guān)將待轉(zhuǎn)換地模擬量Vi接通，進(jìn)行Vi采樣并輸入到積分器，積分器開始從零進(jìn)行正向積分，時間T到后〔此時間為固定的〕，繼而開關(guān)再接通與Vi極性相反地基準(zhǔn)電壓Vf。將Vf采樣傳輸?shù)椒e分器，接著進(jìn)行反向積分，直到輸出0V為止停止積分。Vf越大，積分器輸出的電壓越大，反向積分的時間相應(yīng)地也就越長。計(jì)數(shù)器在反向積分的時間段內(nèi)所記的數(shù)值，就是輸入的模擬電壓v所對應(yīng)地?cái)?shù)字量，實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換。c)A/D轉(zhuǎn)換器選用的原那么:(1)A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。AID轉(zhuǎn)換器決定分辨率的上下。在系統(tǒng)中A/D轉(zhuǎn)換器地分辨率,應(yīng)比系統(tǒng)所允許引用的誤差高一倍以上。(2)A/D轉(zhuǎn)換器地轉(zhuǎn)換速率。不同類型的A/D轉(zhuǎn)換器地轉(zhuǎn)換速率不同。積分型地轉(zhuǎn)換速率較低，轉(zhuǎn)換的時間從幾豪秒到幾十毫秒不等，只能夠構(gòu)成低速A/D轉(zhuǎn)換器，一般用于壓力、深度及流量等緩慢變化的參數(shù)測試。逐次逼近型A/D屬于中速轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換的時間為納秒級，用于通道的過程控制與聲頻數(shù)字的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。(3)是否加采樣/保持器。(4)A/D轉(zhuǎn)換器的有關(guān)量程引腳。有的A/D轉(zhuǎn)換器提供兩個輸入引腳，不同量程范圍內(nèi)的模擬量可從不同引腳輸入。(5)A/D轉(zhuǎn)換器的啟動轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換結(jié)束。一般A/D轉(zhuǎn)換器可由外部控制信號啟動轉(zhuǎn)換，這一啟動信號可由CPU提供。轉(zhuǎn)換結(jié)束后A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部轉(zhuǎn)換結(jié)束信號觸發(fā)器置位，并輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志電平，通知微處理器讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。(6)A/D轉(zhuǎn)換器的晶閘管現(xiàn)象。其現(xiàn)象是在正常使用時，A/D轉(zhuǎn)換器芯片電流驟增，時間一長就會燒壞芯片。綜上所述，本文基于計(jì)算機(jī)接口特征、前向通道的總誤差、信號對象的變化率及轉(zhuǎn)換精度要求，以及環(huán)境條件選擇A/D轉(zhuǎn)換芯片的一些環(huán)境參數(shù)要求：(工作溫度、功耗、可靠性等性能〕，以及本錢等方面的綜合考慮，最后結(jié)合本設(shè)計(jì)要求選擇A/D轉(zhuǎn)化芯片為ADC0809。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出功能，既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作，輸入輸出兼容TTL。其主要特性如下:1)8路8位A/D轉(zhuǎn)換器;2)單個+5V電源供電;3)模擬輸入電壓范圍:0V―+5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。如圖16所示，ADC0809的引腳功能:1)RNT0一RNT7:八路模擬輸入通進(jìn).2)D7-D0:8位三態(tài)數(shù)據(jù)輸出線.3)A/B/C:通道選擇輸入線，其中C為高位，A為低位.4)ALE:通道鎖存控制信號輸入線.5)START:啟動轉(zhuǎn)換控制信號輸入線.6)CLK:轉(zhuǎn)換脈沖輸入線.7)VCC:主電源+5V.8)GND:數(shù)字地圖16ADC0809引腳圖17AA/D轉(zhuǎn)換電路以ADC0809為核心，將采集的壓力傳感器的信號〔4~20mA信號〕，加以電阻網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成0~5V的電壓信號。通過ADC0809的模擬量輸入口〔IN-0~IN-7〕進(jìn)行AD采樣。模擬信號通道地址A、B、C由74LS373〔三態(tài)輸出鎖存器〕的Q0、Q1、Q2提供。時鐘通過單片機(jī)ALE用74LS74〔D觸發(fā)器〕進(jìn)行二分頻得到。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后EOC為高電頻，作為中斷，單片機(jī)調(diào)用中斷程序，讀采樣數(shù)據(jù)。3．6點(diǎn)火控制電路的設(shè)計(jì)(1)點(diǎn)火系統(tǒng)的功用點(diǎn)火系統(tǒng)的功用是在發(fā)動機(jī)各種情況和使用條件下，按照氣缸工作順序定時地在火花塞兩電極間產(chǎn)生足夠能量的電火花，以點(diǎn)燃可燃混合氣體，使發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)做功。(2)控制過程的實(shí)現(xiàn)在點(diǎn)火接通電火開關(guān)線路處接一可控電流開關(guān)，與報(bào)警電路端相連接，當(dāng)電流信號到達(dá)一定值時，揚(yáng)聲器報(bào)警。同時經(jīng)放大電路將電路電流放大，放大電流在蓄電池控制回路的電磁閥處，由于電流大產(chǎn)生電磁力使控制蓄電池點(diǎn)火系統(tǒng)電路電流開關(guān)翻開，蓄電池點(diǎn)火系統(tǒng)處于無工作電流通過，而處于開路狀態(tài)，使載重汽車點(diǎn)火系統(tǒng)不能正常點(diǎn)火，從而抑制發(fā)功機(jī)工作，到達(dá)了控制汽車啟動的目的。當(dāng)汽車卸載到額定載荷以內(nèi)時，可控電電流開關(guān)活動觸點(diǎn)，由于電流小而產(chǎn)生的電磁力小，使得電子閥開關(guān)回到初始狀態(tài)而處于閉合，使點(diǎn)火系統(tǒng)形成無控制狀態(tài)的點(diǎn)火回路，初級繞組中有電流通過，汽車能正常啟動。如圖18所示:圖18汽車點(diǎn)火系統(tǒng)控制電路圖1-點(diǎn)火開關(guān)；2-點(diǎn)火線圈；3-電容器；4-斷電器；5-配電器；6-火花塞;7-阻尼電阻；8-高壓導(dǎo)線；9-起動機(jī)；10-電流表；11-蓄電池；12-附加電阻；13-可控電流開關(guān)3.7報(bào)警電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用蜂鳴音報(bào)警，蜂鳴音報(bào)警接口電路的設(shè)計(jì)只需購置市售的壓電式蜂鳴器，然后通過AT89C51的一根I/O口線通過驅(qū)動器驅(qū)動壓電式蜂鳴器發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10A的驅(qū)動電流，可以使用TTL系列集成電路74LS06的低電平驅(qū)動，如圖19所示：74LS06AT89C5174LS06AT89C51P1.71○O++++5V壓電式蜂鳴器圖19通過74LS06來驅(qū)動蜂鳴器的報(bào)警電路在上圖中，AT89C51的口線P1.7接驅(qū)動器的輸入端。當(dāng)P1.7輸出高電平時，74LS06的輸出為低電平，使壓電蜂鳴器兩條引線加上近5V的直流電壓，由壓電效應(yīng)而發(fā)出蜂鳴音；當(dāng)P1.7輸出低電平時，74LS06的輸出端高約+5V電壓，壓電蜂鳴器的兩引線間的直流電壓降至接近于0V，發(fā)音停止。3.8顯示電路的設(shè)計(jì)發(fā)光二極管(LED)顯示器是由假設(shè)甘個發(fā)光二極管組成的，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點(diǎn)或一個筆畫發(fā)光，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示各種字符。數(shù)碼管由7個發(fā)光二極管組成，行成一“日〞字形，他們可以共陰極，也可共陽極?！巴ㄟ^解碼電路得到的數(shù)碼接通相應(yīng)的發(fā)光二極而形成相應(yīng)的字，這便是它的工作原理。根本的半導(dǎo)體數(shù)碼管由7個條狀的發(fā)光二極管〔LED〕按圖1所示排列而成的，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字"0～9"及少量字符的顯示。〞[9]另外為了顯示小數(shù)點(diǎn)，增加了1個點(diǎn)狀的發(fā)光二極管，因此數(shù)碼管就由8個LED組成，我們分別把這些發(fā)光二極管命名為“a,b,c,d,e,f,g,dp〞，排列順序如下圖：圖20七段數(shù)碼管引腳圖這類數(shù)碼管可以分為共陽極，共陰極兩種，共陽極就是把所有LED的陽極連接到共同接點(diǎn)com。而每個LED的陰極分別為a,b,c,d,e,f,g及dp(小數(shù)點(diǎn));共陰極那么是把所有LED的陰極連接到共同接點(diǎn)com。而每個LED的陽極分別為a,b,c,d,e,f,g,dp(小數(shù)點(diǎn)),如下圖。圖中的8個LED分別與上面那個圖中A-DP相對應(yīng)。通過控制各個LED的亮滅來顯示數(shù)字。圖21共陰數(shù)碼管引腳圖顯示電路如下圖：圖22顯示電路顯示局部采用循環(huán)掃描的方式，P0口傳輸顯示的內(nèi)容，P2.0至P2.3的作用是選擇對應(yīng)的LED工作。3.9電源電路的設(shè)計(jì)一般情況下，貨車車載電瓶為24V，個別小型貨車為12V。而單片機(jī)工作電壓通常為5V，因此，需要通過電壓轉(zhuǎn)化器來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)選用LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路提供單片機(jī)運(yùn)行電壓。LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路是線性三端穩(wěn)壓器件的替代品，工作性能可靠、工作效率較高、輸出電流驅(qū)動能力較強(qiáng)，為MCU的可靠工作及穩(wěn)定性提供了強(qiáng)有力的保證。LM2576系列內(nèi)含固定頻率振蕩器(52kHz)和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器(1.23V)，并且它的保護(hù)電路比擬完善，包括電流限制電路以及熱關(guān)斷電路等，利用該器件只需要很少的外圍器件就可以構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路。電源電路如下列圖所示：圖23電源電路圖24LM2576的內(nèi)部框圖LM2576內(nèi)部包含振蕩器〔52kHz〕、，基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路〔1.23V〕、內(nèi)部穩(wěn)壓電路、放大器、熱關(guān)斷電路、比擬器和電流限制電路等組成。為產(chǎn)生不同地輸出電壓，通常要將比擬器地負(fù)端接基準(zhǔn)穩(wěn)壓電壓(1.23V)，正端一般接分壓電阻的網(wǎng)絡(luò)局部，這樣可以根據(jù)不同輸出的電壓地值進(jìn)而選定不同地阻值，其中R1=1kΩ(可調(diào)-ADJ時開路)，R2據(jù)不同情況分別為1.7KΩ(3.3v),3.1KΩ(5v),8.84KΩ(12v),11.3KΩ(15v)和0(-ADJ)，上邊的電阻依據(jù)不同的型號已經(jīng)做了調(diào)整，用戶可方便使用。將分壓的電阻網(wǎng)絡(luò)地輸出值同內(nèi)部基準(zhǔn)穩(wěn)壓電壓值1.23V進(jìn)行比擬，假設(shè)電壓存在偏差，那么可以使用放大器進(jìn)行控制內(nèi)部振蕩器地輸出占空比，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。綜上可以看出，以LM2576為核心的開關(guān)穩(wěn)壓電源可以取代由三端穩(wěn)壓器件構(gòu)成的MCU穩(wěn)壓電源。4軟件設(shè)計(jì)4.1主程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路主程序主要包括以下幾個局部：看門狗局部，信號采集局部，報(bào)警控制電路，顯示電路，電源電路；用外部中斷0實(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)功能；首先檢查是否有掉電標(biāo)志，假設(shè)有那么調(diào)用參數(shù)恢復(fù)子程序；再對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，測力傳感器通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，當(dāng)檢測到超載時，報(bào)警并顯示超載量，并且控制發(fā)動機(jī)打火系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制功能。主程序流程圖有掉有掉電標(biāo)志系統(tǒng)初始化調(diào)用采集程序調(diào)用顯示程序調(diào)用報(bào)警控制子程序參數(shù)恢復(fù)子程序YNN超載YY完成返回開始圖25主程序流程圖4.2參數(shù)恢復(fù)子程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路24C02是基于C-BUS的存儲器件，A0，A1，A2為器件地址線，WP為寫保護(hù)引腳，SCL，SDA為二線串行接口。對參數(shù)進(jìn)行恢復(fù)，就是把保存在24C02中的數(shù)據(jù)取出來存到單片機(jī)中。讀假設(shè)干個連續(xù)單元數(shù)據(jù)可從當(dāng)前地址開始，還可以從制定地址開始。單片機(jī)收到8位數(shù)據(jù)后作出相應(yīng)應(yīng)答。只要24C02確認(rèn)到應(yīng)答的信號，其內(nèi)部地地址存放器就會自動增加1指到下一單元，并且按順序地將指向單元地?cái)?shù)據(jù)送到串行數(shù)據(jù)線SDA上。當(dāng)結(jié)束了讀操作后，單片機(jī)在接收響應(yīng)時刻發(fā)送一個不應(yīng)答的信號，接著再根據(jù)情況發(fā)送一個停止信號即可。4.2．2程序流程圖系統(tǒng)上電后檢測到掉電標(biāo)志位為1，就會通知單片機(jī)對參數(shù)進(jìn)行恢復(fù)，被恢復(fù)地參數(shù)存在24C02中，也就是對24C02進(jìn)行讀操作。先關(guān)中斷，發(fā)送標(biāo)志碼，測試響應(yīng)信號，響應(yīng)完成后發(fā)送24C02單元首地址代碼，然后發(fā)送讀控制字，并開始讀數(shù)據(jù)，讀完后將所讀數(shù)據(jù)存到緩沖區(qū)，發(fā)送結(jié)束信號，開中斷，通知單片機(jī)去除掉電標(biāo)志。YNYN開始開始取24C02單元首地址關(guān)中斷發(fā)送標(biāo)志碼測試響應(yīng)信號響應(yīng)標(biāo)志為1發(fā)送24C02單元首地址代碼發(fā)送讀控制字測試響應(yīng)信號響應(yīng)標(biāo)志為1設(shè)置位傳送計(jì)數(shù)器發(fā)送讀脈沖讀數(shù)據(jù)8位讀完發(fā)送應(yīng)答信號YNNNYY通知單片機(jī)清掉電標(biāo)志將所讀數(shù)據(jù)發(fā)送到緩沖區(qū)通知單片機(jī)清掉電標(biāo)志將所讀數(shù)據(jù)發(fā)送到緩沖區(qū)17字節(jié)讀完發(fā)送結(jié)束信號開中斷返回NY圖26參數(shù)恢復(fù)子程序流程圖4.3看門狗子程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路程序正常運(yùn)行時，由主程序在小于1.6s的時間間隔內(nèi)周期性地從P1.7端向MAX813L的WDI端發(fā)送一脈沖信號，用以去除芯片內(nèi)部地看門狗定時器。假設(shè)超過1.6s該輸入端接收不到相應(yīng)的脈沖信號，那么這時內(nèi)部定時器發(fā)生溢出，8號引腳由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖健Ｒ餗AX813L產(chǎn)生一個200ms地復(fù)位脈沖。同時使定時器清0，WDO*引腳變成高電平。假設(shè)電源發(fā)生故障，那么會引起單片機(jī)發(fā)生中斷，CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行相應(yīng)地中斷效勞程序，保護(hù)數(shù)據(jù)，同時將外部用電的電路斷開等。為了答到這一目的，需要把中斷的優(yōu)先級〔PX0〕設(shè)為最高。對于優(yōu)先級地設(shè)置可以通過中斷優(yōu)先存放器的IP實(shí)現(xiàn)，令外還要設(shè)置中斷允許存放器IE的總允許位〔EA〕進(jìn)行設(shè)置，同時還要對外部中斷0允許位〔EX0〕進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。中斷源一般有兩種觸發(fā)的方式。假設(shè)選擇的是電平觸發(fā)，擦除中斷時必須在外部加上輔助電路，假設(shè)不加上輔助電路那么中斷就不能正常響應(yīng)；假設(shè)選擇跳沿觸發(fā)，當(dāng)INT0端出現(xiàn)的是負(fù)跳變，CPU內(nèi)部硬件將會對中斷的標(biāo)志IE0自動置位，CPU響應(yīng)中斷標(biāo)志IE0被硬件清0。通過上綜合分析，選用的跳變觸發(fā)方式是最為適宜的。觸發(fā)的方式是由定時器控制存放器TCON中的IT0位決定的。在中斷效勞程序中，首先保存重要數(shù)據(jù)到24C02中,保存完畢后把電源控制存放器PCON的PD位置1，激活掉電工作方式，中斷返回。向24C02中保存數(shù)據(jù)時，采用頁寫入方式，單片機(jī)先發(fā)送啟動信號，接著發(fā)送1個字節(jié)的控制字，再發(fā)送1個字節(jié)的起始地址，上述各字節(jié)均得到應(yīng)答后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)，并順序存放在以指定起始地址開始的相繼單元中。每送一個字節(jié)數(shù)據(jù)都要求24C02應(yīng)答，最后以停止信號結(jié)束?？撮T狗程序流程圖當(dāng)MAX813L檢測到故障時，會通知單片機(jī)保存相應(yīng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)保存在24C02中。保存時，先關(guān)中斷，發(fā)送標(biāo)志碼，測試響應(yīng)信號，響應(yīng)后發(fā)送24C02單元首地址代碼，開始發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送完畢后開中斷，通知單片機(jī)激活掉電方式。開始開始取24C02單元首地址開中斷發(fā)送標(biāo)志碼測試響應(yīng)信號響應(yīng)標(biāo)志為1發(fā)送24C02單元首地址發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送完？發(fā)送結(jié)束信號關(guān)中斷通知單片機(jī)激活掉電標(biāo)志YNNY返回圖27看門狗子程序流程圖4.4采集報(bào)警控制子程序的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路本模塊實(shí)現(xiàn)功能：〔1〕載重信號的采集處理；利用電阻應(yīng)變式傳感器將汽車承受的壓力信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后通過放大電路將電壓信號放大后送到A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。當(dāng)超重時，該信號通過80C51單片機(jī)使報(bào)警系統(tǒng)啟動，產(chǎn)生報(bào)警，并切斷點(diǎn)火系統(tǒng)，使汽車無法啟動。〔2〕輪速信號的采集處理；當(dāng)汽車啟動車輪轉(zhuǎn)動時，霍爾效應(yīng)式輪速傳感器(開關(guān)型)，將輪速轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號，通過89C51單片機(jī)控制報(bào)警系統(tǒng)，使得汽車開動后報(bào)警系統(tǒng)不能工作，從而防止了當(dāng)不超載的汽車在行駛時，由于路面的顛簸而產(chǎn)生錯誤報(bào)警和熄火。采集報(bào)警控制子程序流程圖N開始N開始關(guān)中斷采集傳感器信號開中斷接收設(shè)置載重信號M0接收設(shè)置VM信號計(jì)算當(dāng)前載重量M1M1>M0蜂鳴報(bào)警計(jì)算當(dāng)前車速VXVX>VM啟動打火控制系統(tǒng)M1>M0延時200msY關(guān)中斷結(jié)束返回NNYY圖28采集報(bào)警控制子程序流程圖4.5顯示子程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路LED數(shù)碼管顯示原理：單片機(jī)接收通過傳感器產(chǎn)生的壓力信號，經(jīng)過放大電路，A/D轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號，經(jīng)過處理，控制LED不同管腳發(fā)光，因而顯示不同數(shù)字，并根據(jù)壓力信號的不斷變化依次點(diǎn)亮各個LED。動態(tài)顯示是一位一位輪流的點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，在某一時刻只選通一位數(shù)碼管，并選出相應(yīng)的字形代碼，在另一時刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的字形代碼。依此規(guī)律循環(huán)，逐個點(diǎn)亮每位數(shù)碼管，每次顯示1ms雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，可以給人以同時顯示的感覺。顯示子程序流程圖當(dāng)系統(tǒng)檢測到車輛超載時，會發(fā)出蜂鳴報(bào)警，并且顯示超載的重量。由于存儲在存儲單元的中的數(shù)據(jù)不能一次性在LED上顯示出來，因此在開始時要將超載量的千位、百位、十位、個位別離出來。顯示時，先顯示個位，即數(shù)碼管最后一位，然后是十位、百位、千位，數(shù)碼管的位選通過從PB口向LED送位選碼實(shí)現(xiàn)。4位數(shù)顯示完畢后返回。開始開始取顯示緩沖區(qū)首地址別離出千，百，十，個位取掃描位碼初值熄滅各顯示器送位選碼取顯示數(shù)據(jù)查表轉(zhuǎn)換成字形碼送段選碼延時1ms修改顯示緩沖區(qū)指針修改位碼4位顯示完？返回NY圖29顯示子程序流程圖5總結(jié)5.1系統(tǒng)先進(jìn)性主要包含以下幾點(diǎn)：1.本設(shè)計(jì)考慮到汽車在行駛過程中，可能會因?yàn)槁范鵂顩r不佳或特殊情況，而導(dǎo)致車廂上下顛簸而造成減震鋼板承受壓力突然增大，超過其額定載荷，從而產(chǎn)生錯誤報(bào)警，因此本設(shè)計(jì)采用了霍爾效應(yīng)式輪速傳感器,通過89C51單片機(jī)對報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行控制，使得當(dāng)汽車車輪轉(zhuǎn)動后報(bào)警系統(tǒng)關(guān)閉。2.采用串行ADC0809。串行方式所用芯片引腳少、封裝小，并且在PCB板上占用的空間也小。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出功能，既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作，輸入輸出兼容TTL。其主要特性有:8路8位A/D轉(zhuǎn)換器;單5V電源供電;模擬輸入電壓范圍:0V―+5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。3.看門狗電路采用MAX813L。MAX813L在供電電壓下降以及掉電、加電情況下有復(fù)位輸出；有獨(dú)立地輸出，假設(shè)看門狗的輸入在1.6s內(nèi)還未被觸發(fā)，其輸出將會變成高電平；具有1.25V門限值檢測器，用于電池低電壓檢測、＋5V以外的電源監(jiān)控、或電源出現(xiàn)故障時的報(bào)警。5.2系統(tǒng)局限性本論文也存在缺乏之處，所設(shè)計(jì)的控制裝置未進(jìn)行仿真，理論上的成功不代表實(shí)踐上可行，還需要進(jìn)一步進(jìn)行檢驗(yàn)測試。參考文獻(xiàn)[1]沙占友.集成化智能傳感器原理與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社，2004[2]沙占友.智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社，2005[3]劉迎春.現(xiàn)代新型傳感器原理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