基于單片機的汽車穩定桿控制系統研究

劉 祎 趙海芳

（宿遷學院 機電工程學院，宿遷 223800）

基于單片機的汽車穩定桿控制系統研究

劉 祎 趙海芳

（宿遷學院 機電工程學院，宿遷 223800）

近年來，隨著我國經濟的發展和社會的繁榮，社會居民的生活水平日益提高。在這樣的背景下，我國的人均車有量急劇增長。目前，我國民眾在選用車型中，往往關注汽車穩定桿控制系統，以確保汽車的相關性能得到顯著提高，促進獲得相關效益。基于此，本文分析探討基于單片機的汽車穩定桿控制系統。

單片機 汽車穩定桿 控制系統 傳感器 控制策略

作為汽車的重要零部件，穩定桿在實際運用過程中，能夠確保汽車在轉彎或遭遇到阻力的過程中，提高相關操作的穩定性，從而促進行車的舒適性和安全性。目前，我國的汽車制造商在進行汽車穩定桿操作系統構建過程中，主要依托單片機的基礎進行相關作業，從而高效防止汽車的橫向傾翻，促進其轉向平衡性以及行駛性能的顯著提高。

1 車用穩定桿概述

1.1 車用穩定桿結構

目前，車用穩定桿結構主要分為兩個部分：橫向穩定桿和桿體。關于車用穩定桿結構，筆者進行了相關總結，如圖1所示。通過圖1可以發現：橫向穩定桿的兩端主要被固定在左右的懸掛之上，而桿體則借助套筒與車架的銜接組成。事實上，這一結構的設計能夠確保汽車在發生側傾等過程中，懸掛能夠進行變形操作，從而促進橫向穩定桿出現扭轉作業，確保汽車的傾斜角度減少，實現汽車的穩定運行。

圖1 橫向穩定桿示意圖

1.2 車用穩定桿控制系統要求

事實上，汽車在實際行駛過程中，位于車輛懸架部分的主動穩定桿會跟隨車輛的駕駛狀況及路況信息而做出適時改動。一般情況下，主動穩定桿在實際作業過程中往往會在固定的設計范圍內進行靈活操作，從而確保汽車的平穩運行。但是，由于實際狀況及車輛構造過程中的限制，使主動穩定桿在實際操作過程中難以高效地進行控制作業。

這種情況下，為了確保穩定桿高效發揮相關作用，需要設計人員加強對自動控制器、傳感器等部件的安裝，從而實現對相關可控變量的有效改變，如供油量、速度等。一般情況下，只有采取這樣的措施，才能夠最大程度保證主動穩定桿的活塞位移等相關參數，以期按照事先設計好的規律進行變化作業，從而由此帶動車輛行駛狀態的有效控制，促進行車的安全性和穩定性。

2 車用穩定桿控制系統的結構功能

車用主動穩定桿控制系統在實際設計及構造過程中往往會涉及較多的零部件，如橫向加速度、方向盤轉角、活塞位移等傳感器、控制單元和穩定桿等。關于車用穩定桿控制系統的具體構造，如圖2所示。

圖2 車用穩定桿控制系統結構

通過圖2可知，車用穩定桿控制系統在設計及構造過程中具有一定的復雜性。因此，在實際操作控制過程中，需要加強對相關控制技術及手段的運用，從而促進該系統正常運行，確保形成安全。目前，設計人員在進行車用穩定桿控制系統的控制過程中，往往采用16位微控制器HCS12 XF系列中的型號，為MCU-MC9S12XF512的微控制器芯片進行相關作業。

在實際操作過程中，技術人員往往可以借助這一控制芯片，實現對諸多類型傳感器的相關信息采集，并借助實現構建完整的A/D轉換模塊，將相關信息轉移到控制單元。在這一過程中需注意：只有速度傳感器的信息借助MCU的定時器輸入捕捉模塊進行采集及控制，從而推動液壓單元對穩定桿動作的控制以及操作，以促進汽車在運行過程中趨于平穩。

3 單片機的汽車穩定桿控制系統的硬件電路設計

3.1 傳感器信號采集電路設計

為了確保汽車的平穩運行及穩定桿控制系統作用的有效發揮，需要相關技術人員加強對控制系統中傳感器信號采集電路的設計以及構建。目前，設計人員普遍采用型號為霍爾式HZCG速度傳感器作為部件進行相關設計。在設計作業的過程中，一旦傳感器接收到與速度相關的脈沖，系統往往會借助單片機的輸入捕捉端口進行相關信號的采集，即為速度檢測的輸入口進行速度信號采集。

此外，在設計作業的過程中，設計者采用信號為ADXRS150的角速度傳感器，實現對其他信號的采集。據悉，改進的角速度傳感器在實際運用過程中能夠承受2000g的加速度沖擊。不僅如此，其在實際運行過程中還能實現對系統運行溫度信息的采集，從而以此為基礎實現對系統功能是否正常運行的準確判斷。關于角速度信號采集電路示意圖，如圖3所示。

圖3 角速度信號采集電路示意圖

目前，傳感器信號采集電路在設計構造過程中，除了上文所述的兩種類型外，還具有加速度傳感器采集電路。

該類型的采集電路在實際設計過程中，往往采用型號為IC的雙軸加速計ADXL203進行相關作業。采取該類型加速計，主要是因為其在運用過程中具有精度高、功耗低的特點。除此之外，其在實際運用過程中能夠輸出可調電壓。

在實際運行過程中，往往需要將ADXL203的ST腳當做自檢電平的輸入端，并將其與VS進行有效連接，從而促進加速計的自檢作業。一般情況下，該部件在運行過程中會在傳感器的中心極板上產生不同程度、大小的靜電力，而通過這些電壓值的變化大小，就可以正確判斷加速計功能是否正常。

3.2 電磁閥控制電路設計

所謂的電磁閥控制電路，指汽車穩定桿控制系統在運行過程中，會將橫向加速度、方向盤轉角以及速度等傳感器所采集到的信號傳送到單片機，而單片機在接收相關信息后，會以實際的控制策略產生脈寬調制（PWM）信號，以實現對繼電器的控制，同時借助電磁閥的通斷，控制穩定桿。

目前，相關設計者往往會采用型號為MC33198的電磁閥控制芯片進行相關作業。關于電磁閥控制電路設計的示意圖，如圖4所示。

4 單片機汽車穩定桿控制系統的軟件設計

在設計、構建單片機的汽車穩定桿控制系統過程中，除了需要加強對硬件設備的設計外，還需要進一步促進單片機的汽車穩定桿控制系統的軟件設計，以促進該系統對各傳感器傳輸信號的有效接收，獲取相關效益。下面主要介紹關于單片機的汽車穩定桿控制系統的軟件設計。

圖4 電磁閥控制電路設計示意圖

4.1 速度檢測軟件設計

在進行速度檢測軟件設計過程中，其主要目的是借助對一定時間內傳感器感應出與速度相關的脈沖個數，計算汽車行駛過程中的車速。在實際設計過程中，設計人員往往借助MC9S12XF512內部的2個資源（RTI中斷、輸入捕捉中斷）進行相關作業。該軟件系統在實際運行過程中，往往通過RTI中斷實現對時間的控制。同時，借助輸入捕捉中斷，實現對脈沖個數的捕捉及計算，并最終實現對車速的計算。

該設計的實際流程圖，如圖5所示。通過圖5可知，在上述系統中，車速的檢測入口為輸入捕捉端口T。在實際運用過程中，往往需要對RTI及輸入捕捉的寄存器進行初始化設置，再進行輸入捕捉功能的開啟。

圖5 速度檢測流程示意圖

一般情況下，在直流電機轉動過程中，往往借由紅外速度傳感器進行脈沖信號的輸出作業，由此實現對輸入捕捉環節的啟動。在這一環節中，一旦出現輸入捕捉中斷的狀況，系統會自動啟動輸入捕捉中斷程序，并促進RTI中斷的開啟，實現對脈沖個數的計算，以了解和把握汽車的運行速度。

4.2 電磁閥控制軟件設計

在實際運行過程中，作為主動穩定桿系統最為重要的組成部分之一，電磁閥控制質量的好壞直接影響穩定桿的控制效果。因此，設計人員在進行單片機的汽車穩定桿控制系統的軟件設計過程中，需要加強對電磁閥控制軟件的設計。

前文提到，電磁閥在進行控制作業過程中，其信號類型為脈寬調制（PWM）信號，故該系統的運用能夠有效改變電磁閥的通斷時間。基于此，該軟件系統的構建能夠根據汽車實際運行的狀況以及路況，科學、合理地實現對電磁閥通斷的有效控制，從而確保穩定桿能夠在不同狀況下做出不同反應，促進主動控制目的的實現。

5 結語

本文主要分析了車用穩定桿的構造及其在運行過程中對系統控制的要求，闡述了車用穩定桿控制系統的結構功能，著重介紹了單片機的汽車穩定桿控制系統的硬件設計和軟件設計。隨著相關措施的落實到位，基于單片機的汽車穩定桿控制系統必將獲得長足的發展和運用。

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Research on Stabilizer Control System of Automobile Based on

LIU Yi, ZHAO Haifang
(College of Mechanical and Electrical Engineering, Suqian University, Suqian 223800)

In recent years, with the development of China’s economy and the prosperity of society, the living standard of the social residents has been increasing day by day. In this context, China’s per capita car volume has increased dramatically. At present, our people in the selection of models, often concerned about the car stabilizer bar control system to ensure that the car’s performance has been significantly improved, and promote access to relevant benefits. Based on this, this paper discusses the control system based on single chip computer.

single chip microcomputer, automobile stabilizer bar, control system, sensor, control strategy

宿遷市指導性科技計劃項目（Z201530）；宿遷學院重點科研項目（2013KY38）。