CN202611882U - 一种基于单片机的汽车巡航控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于单片机的汽车巡航控制器，包括设置在节气门上的节气门开度传感器，设置在飞轮壳上的车速传感器，还包括一个带有电源的控制器，控制器内有信号调理模块和一个单片机，信号调理模块连接在单片机上，开关量输入模块、车速传感器、节气门开度传感器、总开关和制动开关均通过信号调理模块与单片机相连，单片机的输出端连接有电机驱动模块，电机驱动模块通过电机与节气门相连。信号调理模块将传感器采集的信号转换成数字信号后输入单片机，单片机根据开关量输入模块输入信号和设定车速信号通过执行机构自动增减节气门开度来对汽车行驶速度自动调节从而使汽车以事先设定的速度匀速行驶。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车电子控制领域，涉及一种基于STC89C52单片机的汽车巡航控制器，该控制器能够通过传感器采集各路信号判断汽车当前的行驶状态，并能够根据设定车速和汽车当前的行驶状态自动增减节气门开度来对汽车行驶速度自动调节从而使汽车以事先设定的速度匀速行驶。
背景技术
进入21世纪，汽车行业进入了一个飞速发展的黄金时期，汽车已经成为现代人类生活的重要交通工具。我国目前的汽车保有量已经超过7000万辆，而且每年以超过15%的速度增长着。但是，随着汽车的普及，汽车驾驶过程中所存在的问题也逐渐浮现出来，尤其是疲劳驾驶问题。人类已经逐步意识到汽车电子设备的重要性。目前，几乎所有汽车厂家都在增加汽车的电子设备。
近几年我国道路得到了快速发展，高速公路已经连通全国主要城市，公路的发展为汽车长距离匀速行驶提供了客观条件，而汽车长距离匀速行驶时，很容易造成驾驶人疲劳。汽车巡航控制系统能够对汽车行驶速度自动调节从而使汽车以事先设定的速度匀速行驶。从而避免造成驾驶人疲劳。
汽车巡航控制器是汽车巡航控制系统的重要部分，是核心控制部件，它的性能好坏直接影响到整套控制系统的控制效果。因而设计开发功能完备性能良好的控制器是汽车巡航控制系统开发过程中的关键技术之一，设计开发出功能完备性能良好的控制器既能够汽车电子设备发展的要求又能够填补国内空白具有十分重要的意义。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种基于单片机的汽车巡航控制器，该控制器能够对汽车行驶速度自动调节从而使汽车以事先设定的速度匀速行驶，并且该控制器适用于各种汽车，具有很好的通用性。
为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：
一种基于单片机的汽车巡航控制器，其特征在于，包括设置在节气门上的节气门开度传感器，设置在飞轮壳上的车速传感器，还包括一个带有电源的控制器，控制器内有信号调理模块和一个单片机，信号调理模块连接在单片机上，开关量输入模块、车速传感器、节气门开度传感器、总开关和制动开关均通过信号调理模块与单片机相连，单片机的输出端连接有电机驱动模块，电机驱动模块通过电机与节气门相连。
本实用新型的其它特点是：
所述的单片机采用STC89C52单片机。
所述的车速传感器采用A44E霍尔传感器。
所述的电机驱动模块采用CR7010电机驱动芯片。
本实用新型的基于单片机的汽车巡航控制器，通过传感器采集各路信号判断汽车当前的行驶状态，并能够根据设定车速和汽车当前的行驶状态自动增减节气门开度来对汽车行驶速度自动调节从而使汽车以事先设定的速度匀速行驶。具有以下优点：
（1）本实用新型能够采集各路输入信号，并能正确及时地输出控制信号。
（2）易调试、可扩展，具有EEPROM，便于存储系统参数。
（3）可靠性高，具有较好的电磁兼容性，同时能够承受震动、噪音、潮湿、冲击、油污、烟雾、灰尘。
（4）成本低廉，本实用新型所采用的各种器件和材料均为常见类型，在普通的市场上均能够买到，制作成本低，若进行批量生产，成本会更低。
（5）通用性好，本实用新型可适用于各种汽车。
（6）集成度高，本实用新型运用了大量芯片，具有很高的集成性。
附图说明
图1是基于单片机的汽车巡航控制器总体构成框图；
图2是STC89C52单片机引脚分布图；
图3是电源系统结构图；
图4是晶振电路图；
图5是复位电路图；
图6是速度传感器信号调理电路原理图；
图7是执行机构及驱动模块与单片机连接电路图；
图8是软件控制流程图；
图9是模糊自适应整定PID控制结构图；
图10是自适应整定PID控制工作流程图；
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施方式
参见图1，本实施例给出一致基于单片机的汽车巡航控制器的总体构成框图，包括设置在节气门上的节气门开度传感器，设置在飞轮壳上的车速传感器，还包括一个带有电源的控制器，控制器内有信号调理模块和一个单片机，信号调理模块连接在单片机上，开关量输入模块、车速传感器、节气门开度传感器、总开关和制动开关均通过信号调理模块与单片机相连，单片机的输出端连接有电机驱动模块，电机驱动模块通过电机与节气门相连。
本实施例中的单片机采用STC89C52单片机，车速传感器采用A44E霍尔传感器，驱动模块采用CR7010电机驱动芯片，信号调理模块将传感器采集的信号转换成数字信号后输入单片机，单片机根据开关量输入模块的输入信号和设定车速信号自动增减节气门开度来对汽车行驶速度自动调节从而使汽车以事先设定的速度匀速行驶。
STC89C52单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、高效率的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。其引脚分布图如图2所示。
1、硬件设计
硬件设计主要包括电源系统设计、单片机晶振电路设计、单片机复位电路设计、信号调理模块设计、驱动模块及执行机构设计。
1、1 电源设计
电源是纯电动汽车整个控制器的动力系统，电源应该根据各部分硬件电路的供电需求来进行设计，并保证稳定可靠的供电。控制器的CPU、运算放大器、外部传感器等所需电压为+5V，为了适用汽车宽输入电压范围，保证电源能够稳定可靠的工作，控制器的电源采用车载12V的电源，经DC-DC模块及三端稳压模块得到所需电源，具体结构见图3。
1、2单片机晶振电路设计
单片机工作需要外部晶振，本实施例采用11.0592MHZ的晶振，波特率定为9600。晶振电路图如图4所示。
1.3单片机复位电路设计
STC89C52单片机的第九管脚为复位管脚，其内部有45K-100K的下拉电阻。当给此管脚高电平时，单片机复位。复位电路图如图5所示。
1.4信号调理模块设计
与基于单片机的汽车巡航控制器信号调理电路相关的传感器主是车速传感器，控制器的调理电路将信号调理成标准的0~5V电压信号或TTL脉冲信号以保证安全准确地输入STC89C52单片机。车速传感器信号调理模块的电路原理如图6所示。
1.5驱动模块及执行机构设计
电机是执行机构的关键部件，其性能的好坏直接影响整个控制器的性能。本实用新型驱动电机选择直流电机，工作电压5V。电机驱动模块选择CR7010直流电机驱动芯片，CR7010是为控制和驱动电机设计的两通道功率MOSFE的H桥集成电路器件，它可以控制马达正转，反转并且具有制动功能，用来代替传统分立器件驱动电路，使外围器件少，使整个系统的可靠性提高。执行机构及电机驱动模块与单片机连接电路图如图7所示。
2、软件设计
基于单片机的汽车巡航控制器的控制软件是汽车巡航控制系统的核心，控制软件设计是汽车巡航控制设计的关键问题。一种基于单片机的汽车巡航控制器的软件设计遵循应用软件设计工程的一般规律，采用模块化设计方法，来保证软件设计的质量，保证软件的可维护性和系统运行的可靠性。
2.1控制器软件总体设计
控制器软件控制流程如图8所示，系统上电后首先对系统实施初始化和自检，然后通过传感器采集各路信号判断汽车当前的行驶状态，并能够根据设定车速和汽车当前的行驶状态自动增减节气门开度来调节汽车行驶速度。
2.2控制器软件控制策略
基于单片机的汽车巡航控制器对速度采用将PID控制和模糊控制相结合的方法—模糊自适应整定PID控制，即利用模糊控制规则在线对PID参数进行修改，控制结构图如图9所示。
自适应整定PID控制工作流程图如图10所示，图中e（k）、ec（k）分别为k时刻的误差和误差变化率，r（k）、y（k）分别为k时刻的输出目标值和实际值，自适应整定PID控制的思想是先找出PID的三个参数与误差e和误差变化率ec之间的模糊关系，在运行中通过不断检测e和ec，再根据模糊控制原理来对三个变化参数进行在线修改以满足不同e和ec对控制器参数的不同要求，而使被控制的对象有良好的动、静态性能。
Claims (4)
1.一种基于单片机的汽车巡航控制器，其特征在于，包括设置在节气门上的节气门开度传感器，设置在飞轮壳上的车速传感器，还包括一个带有电源的控制器，控制器内有信号调理模块和一个单片机，信号调理模块连接在单片机上，开关量输入模块、车速传感器、节气门开度传感器、总开关和制动开关均通过信号调理模块与单片机相连，单片机的输出端连接有电机驱动模块，电机驱动模块通过电机与节气门相连。
2.如权利要求1所述的基于单片机的汽车巡航控制器，其特征在于，所述的单片机采用STC89C52单片机。
3.如权利要求1所述的基于单片机的汽车巡航控制器，其特征在于，所述的车速传感器采用A44E霍尔传感器。
4.如权利要求1所述的基于单片机的汽车巡航控制器，其特征在于，所述的电机驱动模块采用CR7010电机驱动芯片。
Priority Applications (1)
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| CN 201220226174 CN202611882U (zh) | 2012-05-18 | 2012-05-18 | 一种基于单片机的汽车巡航控制器 |
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| CN 201220226174 CN202611882U (zh) | 2012-05-18 | 2012-05-18 | 一种基于单片机的汽车巡航控制器 |
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| CN (1) | CN202611882U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102991484A (zh) * | 2012-12-29 | 2013-03-27 | 苏州市职业大学 | 一种激光测距汽车应急减速系统 |
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2012
- 2012-05-18 CN CN 201220226174 patent/CN202611882U/zh not_active Expired - Fee Related
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Granted publication date: 20121219 Termination date: 20130518 |