實現檢測及控制汽車車速的試驗方案

馬德政 卓俊焯 余晚晴

摘要：車速是汽車重要的工作參數之一，也是其它參數計算的重要依據。利用該參數來控制發動機怠速工況、汽車加減速期間的混合氣濃度和點火正時、懸架剛度、汽車制動性等。本實驗方案選用霍爾傳感器采集驅動軸或變速箱轉速信號，將得到的信號通過串口送給單片機，單片機通過預先設置的算法對信息進行處理，進而得到汽車的行駛車速，再將車速通過I/O送至LCD液晶顯示屏上進行動態顯示，同時將車速與設定車速閾值相比較實現對發光二極管和電機的相應控制，控制策略與ABS系統有異曲同工之妙。

關鍵詞：單片機;車速;霍爾傳感器;控制裝置

引言：

在現代社會，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，車速這一參數對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、駕駛員對汽車的掌控變低、駕駛員反應時間減少，汽車的整體穩定性變得越來越差引起交通事故的可能性越來越高。因此實時的顯示車速，在車速過高時指示燈提示，并自動進行車速控制，對于安全駕駛非常重要。

一、方案設計

1.車速傳感器的選擇

常用的轉速傳感器有光電式、電容式、變磁阻式以及霍爾傳感器等。霍爾傳感器具有體積很小、靈敏度較高、過載能力強、動態性能好、線性度好，可靠性能高等優點。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單片機作為控制核心以軟件編程的方法進行速度判斷，并在端口輸出控制信號。

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，畫面穩定不閃爍。

二、最終設計方案

通過多次數據采集以及建模仿真、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單片機作為控制核心以軟件編程的方法進行速度判斷，并在端口輸出控制信號。采用LCD液晶顯示屏為該設計的顯示設備。最終結構框圖如下：

三、單元模塊設計

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

1.霍爾傳感器簡介

霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器。霍爾效應是磁電效應的一種。

2.AT89C52單片機簡介

AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元。

3.液晶顯示器簡介

LCD 的構造是在兩片平行的玻璃當中放置液態的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細小電線，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、軟件設計

1.程序設計

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

2.proteus仿真調試

（1）系統采用Proteus進行仿真，按原理圖的設置建好仿真圖。

（2）運行仿真圖，調節外部中斷的輸入頻率以代表不同的車速情況，當輸入頻率為10Hz時，根據計算公式，其中半徑r=0.35m，=3.14，得到轉速為55km/h。車速值小于設定值140km/h，此時控制的執行機構電動機不會運作，供油不受影響。超速指示燈熄滅。

（3）再次調節信號發生器使其單片機輸入頻率增大，當為10Hz時根據公式，此時輸出的車速應該為118km/h。此車速仍小于設定的車速140km/h，電動機將不會轉動，指示燈熄滅，供油電磁閥正常工作。

（4）調節單片機輸入頻率，直至車速超過140km/h。此時系統將控制電動機運作，來使供油電磁閥逐漸閉合，供油減小。如果車速還未降下，電動機運作直至供油電磁閥完全切斷燃油的供給，強制汽車減速。同時，儀表盤的超速指示燈將點亮，以提醒駕駛員。

結束語：

本文以AT89C52單片機為控制核心，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，用電機控制節氣門開度，限制汽車的最高車速，用發光二極管來提醒駕駛員行駛車速過快，繼而實現了汽車車速的檢測與控制。在汽車車速檢測的基礎上，增添了車速控制裝置和車速過高時的發光二極管報警裝置。進一步完善了汽車的車速控制。

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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。