速度控制系统设计【毕业论文】.doc

1、毕业论文 - 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 速度控制系统设计 学 院： 学生姓名： 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 毕业论文 - 速度控制系统设计 摘要 现在许多轿车都有速度控制系统。速度控制系统又称为巡航控制系统，缩写为 CCS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。 顾名思义，速度控制系统的基本功能就是速度控制，当按下车速调制档位后，就能存储该时刻的车速并能自动保持这

2、个车速。当出现紧急情况时，按紧急停车健停车。速度控制系统除以上基本功能外还可以增加以下功能：加速或减速功能，继续按动开关进行连续加速或者减速功能，继续按动开关进行连续加速或者减速，以下按动开关时的车速进入速度控制系统。 本设计是一个用键盘控制实现汽车速度控制的系统，该系统是由 8088 作为微处理器，扩展可编程并行 I/O 接口 8255A 芯片， LED 数码管及键盘和发光二极管等芯片及元器件，再输入其他外围 电路和软件程序集合而成。 关 键词 ： 速度控制 ；键盘控制；微处理器 毕业论文 - Design of speed control system Abstract Now many

3、cars have speed control system. Speed control system called cruise control system, the abbreviation for CCS its effect is: according to the requirements of the driver speed and switch after, dont step on the gas pedal is automatically keep the speed, make the vehicle with fixed speed. Using this dev

4、ice, when on the highway after long time driving driver can do not have to go to control the accelerator pedal, reduce fatigue, and at the same time reduce unnecessary speed change, can save fuel. Just as its name implies, speed control system is the basic function of speed control, when press speed

5、 modulation gear, can store the moment of the speed and can keep the automatic speed. When there is an emergency, press the emergency stop health parking. Speed control system in addition to the above the basic function can also increase the following functions: speeds up or slows down function, con

6、tinue to press the switch speed up or slow continuous function, continue to press the switch to speed up or slow down continuously, pushing the button below the speed into the speed control system. This design is A keyboard control to make the speed control system, this system is made of 8088 as A m

7、icroprocessor, expand programmable parallel I/O interface 8255 A chip, LED digital pipe and the keyboard and leds etc chip and components, then enter other peripheral circuit and software collection and into. Key words: speed control; Keyboard control; microprocessor 毕业论文 - 目录 第 1 章 绪论 . 1 1.1 设计背景和

8、意义 . 1 1.2 汽车安全辅助制动技术概术 . 1 1.2.1 汽车安全辅助驾驶的研究背景和意义 . 1 1.2.2 汽车安全辅助驾驶技术的分类 . 2 1.3 车辆运动控制技术的研究现状及关键问题 . 3 1.3.1 车辆运动控制技术的研究现状 . 3 1.3.2 车辆运动控制系统的关键问题 . 4 1.4 本课题研究意义和主要内容 . 4 第 2 章 汽车速度控制系统设计 . 6 2.1 总体的设计框图 . 6 2.2 系统工作原理 . 6 2.3 电源设计 . 6 第 3 章 硬件设计 . 8 3.1 中央处理器模块 . 8 3.1.1 中央处理器模块 功能 . 8 3.1.2 中央

9、处理器模块的组成 . 8 3.1.3 中央处理器模块工作原理 . 8 3.1.4 中央处理器相应电路设计 . 8 3.2 8255 人机接口模块 . 14 3.2.1 I/O 接口模块功能 . 14 3.2.2 I/O 接口模块组成 . 14 3.2.3 I/O 接口模块工作原理 . 14 3.3 汽车速度显示模块 . 17 3.3.1 汽车速度显示模块功能 . 17 3.3.2 LDE 数码管汽车速度显示电路设计 . 17 3.3.3 汽车速度显示相应电路 . 18 第 4 章 软件设计 . 19 毕业论文 - 4.1 主程序模块 . 19 4.1.1 主程序设计思想 . 19 4.1.2

10、主程序流程图 . 19 4.2 显 示模块 . 20 4.2.1 设计思想 . 20 4.2.2 程序流程图 . 20 4.3 串行通信模块 . 20 4.3.1 中断程序设计思想 . 20 4.3.2 中断服务子程序流程图 . 21 4.4 功能服务程序设计 . 21 4.4.1 功能服务程序设计思想 . 21 4.4.2 程序流程图 . 22 小结 . 23 致谢 . 24 参考文献 . 25 附录 1 8088 应用系统电路原理图 . 26 附录 2 8255A 扩展按键、 LED 显示模块图 . 27 毕业论文 - 第 1 章 绪论 1.1 设计背景和意义 跨进新世纪，随着人们生活水平

11、和消费水平也得到了较大的提高，汽车消费成为了一大消费热，私家车、微型轿车也变得越来越多，同时也带来了很多的不好的影响，例如：随着汽车增多导致道路变得异常拥挤和车位渐少，交通事故也频繁发生等给社会带来沉重的负担。而导致这些损失和事故的主要原因是由于司机应变能力差和不能很好地控制速度。 现在的汽车工业正是向着智能化、数字化快速发展，人们在享受速度给生活带来的高效率同时，但却有很多的安全隐患，甚至有些人已经对汽 车产生恐惧，在高速行驶的汽车上，如何事情都有可能发生。超速，简单的讲，汽车智能化向速度控制发展，据说英国和法国已经研究出一种电子仪器，能够接收到速度的控制信号，让汽车保持在一定的安全速度之下

12、，现在已经成功地运用在一些出租车和公交车上 1。上海大众智能设备有限公司在 2004 年也推出一种汽车智能速度控制器，用户可以用事先设定的方法强制约束汽车在规定的一定的速度范围内行驶，比如说汽车上高架时，先设定最高速度为 120 公里。当汽车不超过 120 公里 /小时，控制仪将不启动机械手，当汽车速度接近 120 公里时，控制仪的微电 脑马上启动机械手对汽车的油门踩杆强制地提升 4 5 厘米。如果你想继续加速时，由于油门位置被限制，你无法踩动，使汽车速度被控制，汽车由于惯性，速度将保持在临界值。当惯性过去，汽车速度小于 120 公里临界值时，控制仪即指令机械手放松汽车油门，这时驾驶员又可以踩

13、下油门加速，汽车又能正常加速。当设置控制仪的限制值，可以用程序设定和 IC 卡设，可以只设定一个值，也可以规矩不同的情况设置不同档位；还可以接受信号切换设定。该产品控制车速很精确也很灵敏，速度误差小于 5%控制时汽车行驶平稳，乘客不易察觉。汽车智能速度控制器的安装十 分巧妙，适合应用在全部汽车。该产品的开发成功，为建立自动化道路速度控制系统奠定了基础。 1.2 汽车安全辅助制动技术概术 汽车安全辅助制动技术是要利用信号处理技术、通讯技术、传感器技术、计算机技术等来识别车辆所在的环境和状态，然后根据各传感器所得到的信息做出分析和判断，给司机发出报警信息，提醒司机注意危险，并能在紧急情况下，帮助司

14、机操作车辆，防止事故的发生。以前智能车辆研究主要集中在如何采实现全自动化无人驾驶，但是随着研究的深入，现在重点着眼于提高汽车的安全性、舒适性以及提供优良的人车交互界面，并努力向市场推 广智能车辆相关技术的应用。 1.2.1 汽车安全辅助驾驶的研究背景和意义 1998 年美国运输部认为日益严重的交通事故是最迫切需要解决的问题，开始组织实施智 能车辆先导 IVI(Intelligent Vehicle Initiative)计划。该计划的基本宗旨和目标是预防交通事故及其引起的人员伤亡，提高安全性，并以人为因素为基础，防止驾驶员精神分散，促进防撞系统的推广应用 2。 在 2007 年度 863 课题

15、申请指南中，在专题二的第四个方面一交通安全新技术中汽车安全毕业论文 - 辅助驾驶技术被排在了第一位。 2008 年 2 月 18 日，科技部、公安部、交通部三部委在人民大会堂举行了“国家道路交通安全科技行动计划合作协议，签字仪式。他们期望和决心通过联合行动能形成一批技术水平高、实践效果好、应用前景广、具有自主知识产权的科研成果，积累典型经验，不断提高应对自然灾害突发事件的能力，最大限度地预防和减少道路交通事故的发生 .根据该协议，三部门将建立联合工作机制，成立领导小组和专家组，并安排专项资金和配套资金，围绕“人、车、路”等道路交通安全的影响因素，开展交通安全领域关键技术的研究和开发。 1.2.

16、2 汽车安全辅助驾驶技术的分类 汽车安全辅助驾 驶技术包括车道偏离预警与保持、前方车辆探测及安全车距保持、行人检测、驾驶员行为监测、车辆运动控制与通讯等。安全辅助驾驶技术主要目的是提高汽车行驶的安全性，通过安装在车辆及道路上的各种传感器掌握本车、道路以及周围车辆的状况等信息为驾驶员提供劝告或预警信号，并在一定的条件下能对车辆实施控制。从近几年的国际智能车辆和智能交通会议看，安全辅助驾驶技术的研究主要包括以下几个部分 :车辆偏离预警与保持、车辆周围障碍物检测、驾驶员状态检测、车辆运动控制与通讯等。下面分别介绍一下这些技术的主要内容及研究现状 3。 1)车道 偏离预警与保持 车道偏离预警与保持是利

17、用机器视觉传感器、激光传感器或埋设于路面下的磁钉，使车辆始终在车道线内运行，防止车辆因为驶离当前行驶车道而导致交通事故的发生，提高了行车安全性。 2)车辆周围障碍物检测 车辆周围障碍物包括车辆、行人以及道路周围设施等，通过机器视觉、红外线以及激光等传感器能感知车辆周围这些障碍物的存在，并实时跟踪，在危险时刻还可以警告驾驶员采取避障措施，其包括 :本车前后方车辆的检测和行人检测。 3)驾驶员状态监测 近期驾驶员状态监测的研究主要在于监控和分析驾驶员状态、设计先进车辆和良好的 用户信息交互界面，以便学习、控制甚至是模拟驾驶员行为。在该研究领域的不同方法中，监视驾驶员头部位置已经成为研究重点 (特别

18、是结合驾驶员眼睛凝视方向 )。这能帮助探测和推理驾驶员的疲劳等级。 4)车辆上无线网络与通讯 无线网络和移动通讯技术的发展是车辆与道路设施通一讯以提高安全和效率的主要手段，多车协作通讯驾驶概念也是新近提出的解决交通拥挤的有效手段。 5)车辆运动控制 车辆运动控制研究主要集中在根据传感器探测到的危险情况来以辅助驾驶员来控制刹车和油门保证驾驶安全，日益严峻的交通安全情况使它成为一个重要研究方向。 车辆运动控制中最主要的是长下坡和弯道的控制 4。 这些技术中前四种都是用于发现危险情况，而第五种是控制汽车做出反应所以最后一种是核心的部分，也是这篇论文所涉及的 部分。 毕业论文 - 1.3 车辆运动控制

19、技术的研究现状及关键问题 随着汽车保有量的急剧增加，道路交通事故己成为世界性的社会问题。制动系统是汽车安全行驶的保障，利用电子控制技术来提高制动系统的性能并扩展其功能已受到广泛重视。防抱死制动系统 ABS(Antilock Braking System)在轿车上己成为一种标准装备，一些新的制动控制系统还在不断推出，如弯道制 动控制 CBC、电子制动力分配 EBD、制动辅助系统 BAS以及电控制动系统 EBS 等这些新的电子控制装备的使用，大大提高了汽车的主动安全性。 1.3.1 车辆运动控制技术的研究现状 l)奔驰的 ESP 电控行 驶平稳系统 Electronie Stabilty Prog

20、ram，包含 ABS 及 ASR，是奔驰公司开发出来的转向控制系统，是这两种系统功能上的延伸。因此， ESP 称得上是当前汽车防滑装置的最高级形式。 ESP 系统由控制单元及转向传感器 (监测方向盘 的转向角度 )、车轮传感器 (监测各个车轮的速度转动 )、侧滑传感器 (监测车体 绕垂直轴线转动的状态 )、横向加速度传感器 (监测汽车转弯时的离心力 )等组成。控制单元通过这些传感器的信号对车辆的运行状态进行判断，进而发出控制指令 5。有 ESP 与只有 ABS 及 ASR 的汽车，它们之间的差别在于 ABS 及 ASR 只能被动地作出反应，而 ESP 则能够探测和分析车况并纠正驾驶的错误，防患

21、于未然。 ESP 对过度转向或不足转向特别敏感，例如汽车在路滑时左拐过度转向 (转弯太急 )时会产生向右侧甩尾，传感器感觉到滑动就会迅速制动右前轮使其恢复附着力，产生一种相反的转矩而使汽车保持在原来的车道上。 ESP 负责恒时监控汽车 的行驶状态。在紧急闪避障碍物，或在过弯时出现转向不足、转向过度时， ESP 都能帮助车辆克服偏离理想轨迹的倾向。实际上 ESP 是一套电脑程序，通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，进而向 ABS(刹车防抱死系统 )、 ASR(加速防滑装置 )发出纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡。其中最重要的信息由偏航率传感器提供，它负责测定汽车围绕纵轴的旋转运动 (

22、偏航率 )。其它传感器负责记录偏航角速度和横向加速度。 ESP 的电脑会计算出保持车身稳定的理论数值，再比较由偏航率传感器和横向加速度传感器所测得的数据，发出平衡、纠偏指令 。转向不足，会产生向理想轨迹曲线外侧的偏离倾向，而转向过度则正好相反，向内侧偏离。具体的纠偏工作是这样实现的 ;ESP 通过 ASR 装置牵制发动机的动力输出，同时指挥 ABS 对各个车轮进行有目的的刹车，产生一个反偏航扭矩，将车辆带回到所希望的轨迹曲线上来。比如转向不足时，刹车力会作用在曲线内侧的后轮上 ;而在严重转向过度时会出现甩尾，这种倾向可以通过对曲线外侧的前轮进行刹车得到纠正。 2)沃尔 沃的 DSTC DSTC

23、 是由三个功能组合而成 a.附着摩擦力控制 (TC)它的作用是附着摩擦力控制功能把动力从打滑的车轮转移到驱动车轮，通过刹住打滑的驱动车轮来抓地。要在这种情况下增加向前的附着摩擦力，有必要比通常更用力地踩油门。附着摩擦力控制作用时能听到脉冲声响。这完全属于正常情况。 TC 功能在低速下最有效。该功能不可关闭。 b.空转控制 (SC)它的作用是空转控制功能防止驱动轮在加速时空转。这会改善湿滑路面上的安全性。在某些条件下，例如装雪链行驶，或在深雪或沙地行驶时，关闭 SC 功能可以增加附着摩擦力。关闭是用 STC/DSTC 键来进行。 毕业论文 - c.主动偏向控制功能 (AYC)它的作用是主动偏向控

24、制功能自动对一个或更多车轮制动，以便在汽车打滑时 稳定车辆。如果要在此种情况下踩刹车踏板，会感到踏板比平时坚硬，还可听到脉动声响。 3)宝马的 DSC Dynamic stability control 动态稳定控制系统为加速防滑控制或循迹控制系统的进一步延伸，能确保车子在转弯时仍能拥有最佳的循迹性，以确保行车的稳定性， DSC 系统为了要使车子在转弯时仍有好的循迹性，配有更先进的侦测及控制配备，如有能侦测车轮转速外，还有侦测方向盘转动的幅度、车速、以及车子的侧向加速度，根据以上所侦测到的资讯，来判断车轮在转弯过程中是否打滑的危险，如果会有打滑的危险或已经打滑，则 电脑马上会命令制动油压控制系

25、统将打滑的车轮进行适当的制动作用，或着是以减少喷油量、延迟点火的方式来降低引擎力量的输出，达到 了轮胎在各种行驶条件下防止打滑的现象，进而使车辆无论在起动加速、再加速、转弯等过程都能获得好的循迹性 6。 4)丰田的 VSC VSE 作为车辆的辅助控制系统，可以对因猛打方向盘或者路面湿滑而引起的侧滑现象进行控制。当传感器检测出车辆侧滑时，系统能自动对个车轮的制动以及发动机动力进行控制。 1.3.2 车辆运动控制系统的关键问题 在车辆运动控制系统中有以下关键问题要特别关注 : 1)控制量的确定。 2)传感器的选择。 3)传感器信号的处理和引入。 4)ECU 电磁兼容性能的测试和稳定性的测试。 5)

26、实时操作系统此 /0S 一 H 的移植以及底层驱动的编写。 6)下坡和弯道的速度控制。 7)控制算法的研究 7。 1.4 本课题研究意义和主要内容 综观我国 的汽车电子产品技术，传统的发展模式是“市场换技术”甚至是“市场换产品”。但是，中国引进的经验证明，单纯引进外国先进技术并没有自动导致中国工业技术能力的提高和产业结构的升级，相反还会形成“引进一落后一再引进一再 落后”的怪圈。只有立足于自主研发，自我创新，才能不断前行，进而利于不败之地。该项目的成果可以进一步提高我国在汽车电子控制领域的自主开发能力，赶超世界开发同类产品的先进技术水平。 随着我国机械和电子工业的迅猛发展，对机电产品开发装置的

27、需求会越来越大。为了加快我国机电产品的研发速度，争取更大的市场，尤其是现在处在这个经济全球化的时期，国外机电产品的冲击，该开发装置的研究就更加必要。从而加快我国机电一体化产业的发展步伐逐步形成有自主知识产权的产品体系和高效率的生产能力。本研究对汽车电子产品快速开发装置这一领域进行 基础性、开拓性研究，其研究成果一旦应用于产品开发，会对汽车电子产品领域产生极大的推动作用，符合我国现代工业发展需要。而且在降低人工成本和资金投入和缩短开发周期方面，争取市场主动，而这点在当今经济全球化背景下尤为重要。因此该毕业论文 - 科研课题具有一定的实用性和先进性 。 汽车速度控制系统研究分为两大部分：第一部分是系统硬件和运行控制基础软件的开发，另一部分是速度控制算法的研究。本文主要研究第一部分内容，为了能实现对速度的主动控制，本文也涉及简单的运行主动速度安全控制的限值确定 8。