實(shí)現(xiàn)檢測及控制汽車車速的試驗(yàn)方案

馬德政 卓俊焯 余晚晴

摘要：車速是汽車重要的工作參數(shù)之一，也是其它參數(shù)計(jì)算的重要依據(jù)。利用該參數(shù)來控制發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況、汽車加減速期間的混合氣濃度和點(diǎn)火正時(shí)、懸架剛度、汽車制動(dòng)性等。本實(shí)驗(yàn)方案選用霍爾傳感器采集驅(qū)動(dòng)軸或變速箱轉(zhuǎn)速信號(hào)，將得到的信號(hào)通過串口送給單片機(jī)，單片機(jī)通過預(yù)先設(shè)置的算法對(duì)信息進(jìn)行處理，進(jìn)而得到汽車的行駛車速，再將車速通過I/O送至LCD液晶顯示屏上進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，同時(shí)將車速與設(shè)定車速閾值相比較實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光二極管和電機(jī)的相應(yīng)控制，控制策略與ABS系統(tǒng)有異曲同工之妙。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);車速;霍爾傳感器;控制裝置

引言：

在現(xiàn)代社會(huì)，汽車作為一種大眾的交通工具，在人們的生活中扮演越來越重要的角色。在汽車的使用過程中，車速這一參數(shù)對(duì)汽車許多的性能及行車安全的影響是非常大的。隨著車速的增高，駕駛員的視野變窄、駕駛員對(duì)汽車的掌控變低、駕駛員反應(yīng)時(shí)間減少，汽車的整體穩(wěn)定性變得越來越差引起交通事故的可能性越來越高。因此實(shí)時(shí)的顯示車速，在車速過高時(shí)指示燈提示，并自動(dòng)進(jìn)行車速控制，對(duì)于安全駕駛非常重要。

一、方案設(shè)計(jì)

1.車速傳感器的選擇

常用的轉(zhuǎn)速傳感器有光電式、電容式、變磁阻式以及霍爾傳感器等?；魻杺鞲衅骶哂畜w積很小、靈敏度較高、過載能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)性能好、線性度好，可靠性能高等優(yōu)點(diǎn)。因此本文選用霍爾傳感器為車速傳感器。

2.控制核心的選擇

采用AT89C52單片機(jī)作為控制核心以軟件編程的方法進(jìn)行速度判斷，并在端口輸出控制信號(hào)。

3.顯示電路的選擇

采用LCD液晶顯示屏，LCD液晶顯示屏的輻射低，散熱小。纖薄輕巧，節(jié)省空間。且其精確還原圖像，無幾何失真。顯示字符銳利，畫面穩(wěn)定不閃爍。

二、最終設(shè)計(jì)方案

通過多次數(shù)據(jù)采集以及建模仿真、考慮成本、制作難度，最終決定采用霍爾傳感器為車速傳感器，使用AT89C52單片機(jī)作為控制核心以軟件編程的方法進(jìn)行速度判斷，并在端口輸出控制信號(hào)。采用LCD液晶顯示屏為該設(shè)計(jì)的顯示設(shè)備。最終結(jié)構(gòu)框圖如下：

三、單元模塊設(shè)計(jì)

主要部件包括霍爾傳感器、AT89C52單片機(jī)、LCD液晶顯示器、發(fā)光二極管、電機(jī)。輔助元件包括電阻、晶振、電源、按鍵等。

1.霍爾傳感器簡介

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器?；魻栃?yīng)是磁電效應(yīng)的一種。

2.AT89C52單片機(jī)簡介

AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元。

3.液晶顯示器簡介

LCD 的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)中放置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細(xì)小電線，透過通電與否來控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來產(chǎn)生畫面。比CRT的使用壽命更長，能源消耗更低，成本更低。

四、軟件設(shè)計(jì)

1.程序設(shè)計(jì)

先繪制主程序流程圖。再使用keil4進(jìn)行程序編寫。主程序中判斷Flag是否為1，如果為1則表示已經(jīng)保存五次車速值則開始進(jìn)行濾波處理，同時(shí)將Flag置零，再調(diào)用顯示函數(shù)。如果為0則直接調(diào)用顯示函數(shù)顯示上次濾波后的車速值。

2.proteus仿真調(diào)試

（1）系統(tǒng)采用Proteus進(jìn)行仿真，按原理圖的設(shè)置建好仿真圖。

（2）運(yùn)行仿真圖，調(diào)節(jié)外部中斷的輸入頻率以代表不同的車速情況，當(dāng)輸入頻率為10Hz時(shí)，根據(jù)計(jì)算公式，其中半徑r=0.35m，=3.14，得到轉(zhuǎn)速為55km/h。車速值小于設(shè)定值140km/h，此時(shí)控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)不會(huì)運(yùn)作，供油不受影響。超速指示燈熄滅。

（3）再次調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器使其單片機(jī)輸入頻率增大，當(dāng)為10Hz時(shí)根據(jù)公式，此時(shí)輸出的車速應(yīng)該為118km/h。此車速仍小于設(shè)定的車速140km/h，電動(dòng)機(jī)將不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，指示燈熄滅，供油電磁閥正常工作。

（4）調(diào)節(jié)單片機(jī)輸入頻率，直至車速超過140km/h。此時(shí)系統(tǒng)將控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)作，來使供油電磁閥逐漸閉合，供油減小。如果車速還未降下，電動(dòng)機(jī)運(yùn)作直至供油電磁閥完全切斷燃油的供給，強(qiáng)制汽車減速。同時(shí)，儀表盤的超速指示燈將點(diǎn)亮，以提醒駕駛員。

結(jié)束語：

本文以AT89C52單片機(jī)為控制核心，用霍爾車速傳感器檢測汽車的車速，用LCD液晶顯示器顯示汽車的車速，用電機(jī)控制節(jié)氣門開度，限制汽車的最高車速，用發(fā)光二極管來提醒駕駛員行駛車速過快，繼而實(shí)現(xiàn)了汽車車速的檢測與控制。在汽車車速檢測的基礎(chǔ)上，增添了車速控制裝置和車速過高時(shí)的發(fā)光二極管報(bào)警裝置。進(jìn)一步完善了汽車的車速控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]祝賀，周偉，胡磊.關(guān)于汽車車速檢測裝置的改進(jìn)車速對(duì)比檢測系統(tǒng)[J].汽車科技，2018（04）：92-95.

[2]隋振，王洪雨，王羽.基于VC串口通信的汽車油耗與車速檢測系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2016，25（01）：63-69.

[3]孫濤，葉金飛.汽車車速信號(hào)采集與傳輸?shù)姆椒╗J].汽車實(shí)用技術(shù)，2015（06）：68-70.

[4]邱淑賢.霍爾式汽車車速傳感器檢測系統(tǒng)[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，31（03）：319-323.

作者簡介：

馬德政（1998-），男，滿族，河北省承德市，本科，研究方向：車輛工程。

卓俊焯（1999-），男，漢族，四川省樂山市，本科，研究方向：車輛工程。

余晚晴（1999-），女，漢族，四川省樂山市，本科，研究方向：化學(xué)。