1、汽车定速巡航控制系统模拟设计讲解汽车电子课程设计说明书 设计题目： 汽车定速巡航控制系统模拟设计 学院名称： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导老师： 2013年12月第1章 课题分析2第2章 模拟方案设计4第3章 系统硬件设计 43.1 系统总体电路图 53.2主要元器件简介 5321 AT89C51芯片简介 5322 ADC0808芯片简介 7第4章 系统软件设计 94.1 主程序流图 94.2汇编程序源代码 10第5章 系统仿真结果 12参考文献 15课程设计小结 16第1章 课题分析 定速巡航系统(CRUISE CONTROL SYSTEM) 缩写为CCS,又称为定速巡航行驶装置，速度
2、控制系统,自动驾驶系统等。其作用是： 按司机要求的速度合开关之后，不用踩油门踏板就自动地保持车速，使车辆以固定的速度行驶。采用了这种装置，当在高速公路上长时间行车后，司机就不用再去控制油门踏板，减轻了疲劳，同时减少了不必要的车速变化，可以节省燃料。其中现在比较普遍的有两种控制方式，一种是最新电子式，一种是机械控制式。较我们的课题而言，最新电子式的工作原理及其控制系统是我们需要研究的。工作过程：最新电子油门定速巡航的工作过程更加智能化和精确化，是通过定速巡航系统控制电子油门传感器输出的信号，控制节气门开启大小的调整，来实现对车辆速度的控制。定速巡航功能开启后，定速巡航模块会通过电子油门传感器输出
3、的信号，精确计算为保持当前定速巡航速度，需要控制节气门开启的角度大小，从而使得气、油精确配合，来达到定速巡航所设定的行驶速度，完全摒弃了传统的机械部分控制，已达到控制更精准、安全的效果。最新电子式定速巡航的各个功能的工作原理如下：（1）定速巡航功能：主要是通过巡航控制组件读取车速传感器发来的脉冲信号与设定的速度进行比较，通过精准的电子计算发出指令，保证车辆在设定速度下的最精准供油量。（2）电子节油功能:主要是通过智能优化控制节气门的开启角度与开启时间，有效屏蔽电子油门传感器由于颠簸路段及不良驾驶习惯形成的杂乱信号，经过精确计算喷油量，使燃油得到最充分燃烧，来实现节油。（3）油门加速功能:主要是
4、通过提高节气门响应灵敏度实现的，当系统发现司机有加速意愿时，会驱动节气门尽可能快的打开，这样就使油门响应的敏感度得到了提高。在油门踏板被踩下时，控制器会根据踩下幅度、时间计算油门信号的变化率，变化越快，说明加速要求越强烈，最终实现油门响应速度更快，整车的动力感会明显增加，能够让司机感觉到整车动力大大提升。（4）限速设定功能:通过控制器，根据限定的速度值，设定输出油门信号最大值，当油门输出信号超不过设定的最大值，来实现限制速度的目的。（5）刹车故障报警功能:通过采取刹车电路的信号，当刹车电路或刹车保险故障时，会通过告警的方式对司机进行提示。在现在的中高档的轿车中都应用到定速巡航系统。我们本次的课
5、程设计所做的汽车定速巡航控制系统模拟设计将对其中的原理和控制有更加清楚的认识，对我们将来从事汽车电子方面的工作有着更大的帮助。第2章 模拟方案设计定速巡航主要应用在车速比较高的而且是长时间保持高速行驶状态下，因此在实际的汽车运行中，由于高速的危险性是巨大的，所以定速巡航控制系统要非常准确且精密，稍有疏忽，将会带来致命性的后果，因此使得定速巡航控制系统模拟设计比较复杂，在仿真实验中可以用proteus软件中的电位器模拟节气门开度，节气门的开度变化对应着电位器电压值的变化。在本课程设计中可以将控制系统简化为电位器的电压随着节气门开度的变化，并通过点亮和熄灭不同的二极管以及启动和关闭蜂鸣器来显示车速
6、的定速值。节气门开度的大小决定了车速的变化，在实际车辆行驶中，定速巡航的判断依据是车速和启用定速巡航控制开关，当车正常行驶时，P1.4开关闭合，其中的LED灯亮；当按下其他开关时，由于其他的开关的优先级都高于P1.4，所以其他开关工作时，LED灯灭，此时显示屏显示按下开关对应的数值，汽车按开关设定的数值进行行驶。第3章 系统硬件设计2.1 系统总体电路图 定速巡航控制系统模拟设计系统总体电路图中主要由AT89C51单片机、发光二极管，LED显示器等组成，其具体连接电路如图1所示： 图1 定速巡航控制系统总体电路图2.2主要元器件简介1. AT89C51单片机 1个2. PCB 板 1 块3.
7、发光二极管 1 个4. 30P电容 3只5. 12MHZ晶振 1 个6. 导线 若干 7. 二极管 5个8. 10k电阻 8个9. 1k 电阻 5个 9. 电容 1个 10. 10U25V电容 1只11. 220欧姆电阻 1只12. 4位LED显示器 1个 221 AT89C51芯片简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相
8、兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上
9、拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接
10、收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。RST：复位输入信号输入端，高电平有效。当振荡器工作时，在此引脚上出现两个机器周期以上的高电平，就可以使单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或
11、用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高
12、电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操
13、作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。第4章 系统软件设计4.1 主程序流程图定速巡航控制系统流程图如图2所示： 是 否 是 是 否 否 是 图2 定速巡航控制系统流程图4.2汇编程序源代码ORG 00HSJMP LORG 0003HLJMP KORG 30HL:MOV P1, #00HM
14、OV 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 P0,#3FHSETB P2.1SETB P2.2CLR P2.3LCALL DELAYMOV P0, #3FHSETB P
15、2.3SETB 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 P2.1LCALL DELAYSJMP CXX9: SETB P3.0MOV P0, #3FHSETB P2.1SETB P2.2CLR
16、 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 系统仿真结果 定速巡航控制系统模拟设计结果如下图3-图7所示：图3 定速巡航速度正常行驶（LED亮）图4 定速巡航速度在设置90km/h的仿真结果
17、（P1.0闭合） 图5 定速巡航速度在1000km/h的仿真结果（P1.1闭合）图6 定速巡航速度为110km/h的仿真结果（P1.闭合）图7 定速巡航速度在120km/h的仿真结果（P1.3闭合）参 考 文 献1.单片微型机原理、应用与实验M, 张友德 赵志亮 涂时亮 编 复旦大学出版社2.单片机实用教程M, 李勋 刘源 编著 李新民 主审 北京航空航天大学出版社3.单片微型计算机原理与应用M, 胡乾斌 李光斌 李玲 甘锡英 华中理工大学出版社沈庆阳等.4.单片微型实践及应用M，清华大学出版社 2001 5.蔡振江.单片机原理及应用.电子工业出版社,2008.56.可编程控制器应用技术与设计
18、实例M,人民邮电出版社7.周润景,袁伟亭,景晓松.PROTEUS 在 MCS-51&ARM7系统中的应用百例.电子工业出版社,2006.108.课程设计小结课程设计是一项重要的实践环节，是我们在校期间必须接受的一项工程训练。在课程设计过程中，运用工程的方法，通过一个简单课题的设计练习，可使我们通过综合的系统设计，熟悉应用系统的设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法，达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。通过课程设计，加强了我们如下能力的培养：（1）独立工作能力和创造力；（2）综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；（3）查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；（4）工程绘图的能力；（5）编写技术报告和编制技术资料的能力。通过本次的汽车电子课程设计，我不仅获得了巩固基本知识和综合运用所学知识解决实际问题的能力，而且掌握了团队分工协作共同完成任务的能力。在本次团队合作中，我们组总共五个人，我参与仿真图的绘制和仿真软件各器件名称的查阅，并和xxx一起负责编写代码，在编写代码的过程中也遇到了很多的困难，但始终没有放弃，在大家的共同探讨、共同努力之下完成了本次课程设计的任务。总的来说，这次课程设计学到了不少的东西，收获颇丰。
