畢業(yè)設計-基于PIC單片機方法汽車中控系統(tǒng)的設計

1、寧夏理工學院畢業(yè)設計摘 要 隨著我國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，人們開始日益重視道路交通安全問題，本文通過對車身控制器的功能需求分析，提出了汽車中控系統(tǒng)的總體設計方案。本文首先對汽車中控系統(tǒng)控制的模塊具體實現(xiàn)的功能做介紹，接著以汽車防抱死制動一例為重點展開對汽車ABS控制器ECU的研究,解釋了ABS系統(tǒng)的控制原理，在此基礎上詳細介紹了ABS的結(jié)構(gòu)以及各部分的作用，對ABS的核心部件電子控制單元（ECU）進行了設計研究,對整個ABS的控制過程和邏輯進行了分析，設計了ABS中央控制器。系統(tǒng)由一個BCM主機和四個遙控器組成。采用具有低功耗、運行速度高、驅(qū)動能力強的單片機PICl6F887為主控芯片，在設計的

2、過程中充分考慮系統(tǒng)的低功耗、低成本以及高可靠性等要求，設計了系統(tǒng)的硬件電路，完成了對車身狀態(tài)采集電路、輸出驅(qū)動電路、電源電路、無線接收電路和遙控發(fā)射等電路的控制設計。電子控制單元（ECU）采用MC9S12XS單片機，包括信號輸入電路，控制輸出電路，驅(qū)動顯示電路等硬件部分。關鍵詞：汽車中控系統(tǒng)；防抱死控制；PIC16F887;MC9S12XSAbstractWith the rapid development of automobile industry in China ,people began growing attention to the problem of road traffic

3、 safety . this article on the function of controller of automobile body needs analysis ,proposed a design of module specific implementation of function do describes , then to car anti-hold died brake a cases for focus expand on car ABS controller ECU of research , explained has ABS system of control

4、 principle ,this Foundation Shang more describes has ABS of structure and the part of role , on ABS of part electronic unit ECU for has design research , on entire ABS of control process and logic for has analysis , design has ABS central controller . System is composed of a BCM host and four remote

5、 control , With low power , high speed and driving ability of single chip PIC16F887 as the main chip , full consideration in the design process of the system of low power , low cost and high reliability requirements , design a system of hardware circuit , completed a body State circuit , wireless re

6、ceiver and remote control design of emission circuit . Electronic control unit ECU MC9S12XS single chip , including signal input circuit to control output circuits , hardware parts such as drive display circuit .Keywords : In automobile control system ; Anti-lock control ; PIC16F887 ; MC9S12XS 目錄摘要I

7、AbstractII目錄III1緒論11.1 引言11.2 研究的主要內(nèi)容11.3 采用的主要研究方法21.4 文章內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排22 汽車中央控制系統(tǒng)概述32.1 系統(tǒng)的分類及應用32.2 車身中央控制系統(tǒng)具體的功能實現(xiàn)243 汽車中央控制系統(tǒng)的總體設計73.1 中央控制系統(tǒng)總體設計73.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)73.2.1KEEL0Q技術(shù)簡介83.2.2單片機PIC16F887介紹83.3 遙控系統(tǒng)工作過程123.4 系統(tǒng)各功能模塊介紹134 汽車防抱死控制系統(tǒng)設計244.1 防抱死制動系統(tǒng)（ABS）的基本組成244.1.1 ABS的組成244.2防抱死制動系統(tǒng)（ABS）的工作原理264.2.1 ABS

8、控制原理264.3 ABS控制器主要硬件部分274.4 汽車車速傳感器的工作原理314.5 輪速處理算法324.6 防抱死制動系統(tǒng)軟件設計32參考文獻36結(jié)束語37致 謝38附錄39程 序39IV1緒論1.1 引言動力控制，底盤控制，車身電子,防抱死制動和車載電子構(gòu)成了汽車電子的五大組成部分。隨著汽車技術(shù)發(fā)展以及用戶對汽車體驗的增強，車身中央控制系統(tǒng)在全球市場上的需求逐年增加，但是目前車身中央控制系統(tǒng)市場的主導份額仍把持在外國廠商手中。英飛凌、飛思卡爾、NEC、大陸集團等廠家為目前多數(shù)車身中央控制系統(tǒng)的主要提供商，它們根據(jù)不同的市場，開發(fā)有針對性的產(chǎn)品，預計在今后的發(fā)展中車身汽車中的作用將愈加

9、重要，車身中央控制系統(tǒng)在汽車成本中也將逐步提高。目前車身中央控制系統(tǒng)主流技術(shù)分為分布式控制，集中式控制兩中。分布式控制技術(shù)車身控制可以為車內(nèi)人員提供差異化及高品質(zhì)的用戶體驗，被廣泛應用在目前主流車型及高端車型中。集中式控制技術(shù)可以有效的控制車身中央控制系統(tǒng)的制造成本，將為今后市場發(fā)展的主要趨勢1。1.2 研究的主要內(nèi)容本文通過有針對性的分析目前車身中央控制系統(tǒng)的主流技術(shù)和市場需求，設計出滿足用戶使用安全性，方便性的車身中央控制系統(tǒng)，主要工作內(nèi)容包括車身中央控制系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計。1、硬件設計從系統(tǒng)的低功耗，可靠性出發(fā)，設計車身中央控制系統(tǒng)的硬件部分，本設計是以PIC16F887為核心搭建

10、硬件電路，微控制器PIC16F887有很強的處理能力。本設計電路包括車身狀態(tài)采集模塊電路、輸出驅(qū)動電路、電源電路模塊、無線接收電路，遙控發(fā)射電路和液晶顯示電路等。這些電路主要負責采集車身輸入信號、自動控制外部模塊和顯示車身狀態(tài)信息和報警信息等功能。2、 軟件設計整個人車身中央控制系統(tǒng)的軟件包括車身控制程序和KEEL0Q解碼程序。主體車身控制程序A/D轉(zhuǎn)換模塊、PWM模塊、車速采集測量模塊、開關量采集模塊、無線信息接收模塊、遙控發(fā)射模塊等幾個部分。車身各個電器單元的控制部分的軟件主要完成上電后系統(tǒng)的初始化，對各個子模塊進行檢測，采集車身輸入信號，對車身各電器單元進行智能控制，顯示車身設備的狀態(tài)信

11、息和報警信息，接受遙控發(fā)射信息并執(zhí)行相應的操作。1.3 采用的主要研究方法要實現(xiàn)汽車的中央控制，必須從汽車的硬件和軟件兩方面著手，汽車的硬件包括汽車的性能、制造材料及實際使用情況等，軟件方面則是汽車的軟控制方式。軟控制主要是電路控制及程序控制，軟控制是汽車控制的核心，控制電路的好壞直接關系到汽車控制的可操作性。我以軟件protel99se模擬設計電路的可行性，再通過codewarrior進行C程序匯編檢測。在軟件開發(fā)過程中，通常需要經(jīng)過以下幾個步驟： (1) 新建：創(chuàng)建新項目，源文件； (2) 編輯：按照一定的規(guī)則編輯源代碼，注釋； (3) 編譯：將源代碼編譯成機器碼，同時還會檢查語法錯誤和進

12、行編譯優(yōu)化； (4) 鏈接：將編譯后的獨立的模塊鏈接成一個二進制可執(zhí)行文件； (5) 調(diào)試：對軟件進行測試并發(fā)現(xiàn)錯誤。1.4 文章內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排文章以PIC16F887單片機為汽車中央控制芯片，以集中控制的方式控制汽車各個功能模塊的信息交流及處理，其中各個模塊又有相應的控制芯片，本文最后以汽車防抱死控制為重點，采用MC9S12XS控制芯片實現(xiàn)對汽車的防抱死制動。文章結(jié)構(gòu)有如下安排：第一章，對汽車中控系統(tǒng)作概要介紹，以及研究的內(nèi)容和方法;第二章，介紹控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能,各模塊之間的信息交流；第三章，汽車中控系統(tǒng)總體設計；第四章,ABS的硬件和軟件設計，對設計進行總結(jié)。2 汽車中央控制系統(tǒng)概述2.1

13、 系統(tǒng)的分類及應用根據(jù)汽車電子裝備在汽車不同控制的應用情況大致可以分為：車身電子及防盜系統(tǒng)，底盤控制及安全系統(tǒng)，車載信息娛樂系統(tǒng)和發(fā)動機控制系統(tǒng)等。隨著汽車電子控制的不斷發(fā)展，為了滿足消費者對舒適性和安全性的要求，汽車車身中電子與電氣設備的使用數(shù)量一直在增加。車身電子及防盜系統(tǒng)主要包括多種開關控制，燈光控制，防盜系統(tǒng)，門鎖控制，車窗控制，玻璃除霜控制，座椅控制，雨刮控制等車身電子的控制。汽車電子技術(shù)也已經(jīng)走過了單一控制的歷史階段，因此，使用基于微控制器的車身中央控制系統(tǒng)已成為大勢所趨。主要涉及中央防盜門鎖、室內(nèi)燈、電動車窗、玻璃除霜、雨刮器、遙控、轉(zhuǎn)向燈、前后組合燈、前霧燈、喇叭、天窗、座椅、

14、后視鏡等的控制。汽車車身控制通過對電子設備的多方面協(xié)調(diào)，實現(xiàn)對多個目標的綜合控制。汽車中央控制系統(tǒng)自身需要具有通用性、可靠性、抗干擾性和可擴展性。根據(jù)不同的控制策略，車身中央控制系統(tǒng)主要分為分散式車身中央控制系統(tǒng)、集中式車身中央控制系統(tǒng)、分布式車身中央控制系統(tǒng)。分散式車身中央控制系統(tǒng)由多個獨立的微控制器模塊組成，各個模塊之間基本上不存在信息互交。集中式車身中央控制系統(tǒng)由一個或幾個微控制模塊，集中采集需要控制的所有信號，并通過信號處理，信號輸出控制各相關執(zhí)行機構(gòu)，達到集中控制的目的。分布式車身中央控制系統(tǒng)由多個微控制器模塊組成，和分散式不同的是，這些模塊之間并非獨立的，而是將它們接掛在總線上，通

15、過總線實現(xiàn)通信，所以各個模塊之間的 通信能力就成為了關鍵的問題。對于不同性能的要求，采用不同的控制策略，這幾種車身中央控制系統(tǒng)分別應用在不同的車型上，各有利弊，只有通過綜合的考慮，才能得到最優(yōu)的配置。由于車身控制技術(shù)的不斷進步及新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，很多中高檔車上的功能也逐步應用在了抵擋車上。集中式車身中央控制系統(tǒng)可以充分提高微控制器的資源利用率，有效降低成本，在降低成本的同時對于系統(tǒng)的功耗和可靠性提出了更高的要求，主要應用在價格敏感的車型上。在分布式車身中央控制系統(tǒng)模塊之間總線通信，不僅簡化線束結(jié)構(gòu)，減少線束用量，也實現(xiàn)了系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，而且可以在原有系統(tǒng)掛接或去除其他模塊，很具有靈活性，主要應

16、用在中高檔車型上。對于控制系統(tǒng)的的選擇還是按照功能的實際要求做出判斷比較理性。對于控制相對簡單，成本要求很低的配置，這樣采用集中式控制就能完全滿足要求，即使采用分布式控制，現(xiàn)在性能也不會提高很多，但成本卻會提高不少，這樣就不合適了。但同樣，如果性能要求已經(jīng)復雜到一定程度，用集中式控制就需要有很多連線，甚至連線會多到很難實現(xiàn)的地步，這樣顯然就不如采用分布式控制了。2.2 車身中央控制系統(tǒng)具體的功能實現(xiàn)21）前/后洗滌器連動雨刮器控制點火開關置于ON檔，若洗滌開關打開時間超過0.6秒，雨刮器在洗滌開關打開后的0.60.1s動作，直至洗滌開關關閉，再刮刷3次，若洗滌開關打開時間在0.2-0.6s之內(nèi)

17、，則雨刮器刮刷一次。2）感應車速型簡寫前雨刮器控制點火開關處于ON檔，間歇開關打開0.3s后開始動作，雨刮器動作，每個刮刷動作完成時間為0.70.1s，每個刮刷動作間隔時間是當車速=0Km/h時在范圍2.60.7s（VR=0歐姆）18.01s（VR=50000歐姆）內(nèi)可調(diào)。當車速=100Km/h以上時，在范圍1.00.2s（VR=0歐姆）10.01s（VR=50000歐姆）內(nèi)可調(diào)。3）后玻璃除霜時間控制發(fā)電機處于工作狀態(tài)，打開除霜開關，除霜繼電器開始工作，并持續(xù)T1(202min)，若兩次按下除霜開關時間小于T1則在第二次按下除霜開關時，除霜功能被取消。4）點火鑰匙孔照明控制點火開關處于OFF

18、檔，左右前門任意一門打開，點火鎖照明燈亮，并在門閉后T1(101S)后熄滅；若前門打開點火開關置ON檔，照明燈熄滅。5）駕駛員前頂照明控制將前頂燈設置在DOOR檔，前門打開，前頂燈亮，門關閉后，若點火開關處于ACC檔，前頂燈經(jīng)過T1(5.50.5s)漸滅；若點火開關處于ON檔，前頂燈直接熄滅。6）啟動、制動警告控制點火開關處于ON檔，駐車手柄未松開，當車速高于17Km/h時，門鈴以T1(0.30.1S)的間隔鳴叫，若此時松開駐車手柄，則停止鳴叫；若車速低于17Km/h時，不發(fā)出提示。7）安全帶聲光控制點火開關處于ON檔，駕駛員為系安全帶，安全帶警告燈以占空比50%，時間T1(0.30.1sec

19、)閃爍，門鈴以T2(0.450.1sec)間隔鳴叫，以T3(61sec)為周期；駕駛員系上安全帶，警告燈閃爍一個周期，不發(fā)出警告音；解開安全帶，警告燈閃爍，并發(fā)出提示音，再系上安全帶，提示音停止。未系安全帶提示燈閃爍一個周期后亮，相反，安全帶指示燈閃爍一個周期后熄滅。8）電動窗時間控制點火開關處于ON 檔，前門關閉，電動窗可操作，點火開關處于LOCK或ACC檔時，在T1(303sec)內(nèi)，電動窗可操作；若在T1(303sec)內(nèi)前門打開，電動窗不能操作。9）尾燈自動熄滅控制任何狀態(tài)燈光開關（組合開關左開關）由OFF到ON，尾燈熄滅有以下幾種控制：光開關（組合開關左開關）由ON到OFF；當鑰匙拔

20、出后，駕駛席門打開，同時發(fā)生，尾燈將熄滅；若此時再將鑰匙插入，尾燈亮。10）后霧燈控制當點火開關處于OFF檔時，燈光開關打開（組合開關左），并且前霧燈開關打開條件下，打開后霧燈開關，后霧燈不亮；當點火開關處于ON檔，燈光開關打開置小燈檔（組合開關左），前霧燈開關打開，此時打開后霧燈開關，后霧燈亮，若此時關閉前霧燈，則后霧燈同時被關閉；當燈光開關打開至燈檔，后霧燈工作不受前霧燈控制，即前霧燈開關關閉，后霧燈開關自行可以控制后霧燈。11）電動門閂控制駕駛席與副駕駛席可控制四門的門鎖，駕駛席關閉門鎖，閉鎖器輸出閉鎖信號，門被鎖??；駕駛席打開門鎖，閉鎖器輸出開鎖信號，門鎖打開。副駕駛席門鎖控制過程也相

21、同。12）車鑰匙管理控制當鑰匙未拔出，駕駛席門打開時，駕駛席按一下閉鎖開關，閉鎖器輸出一個開鎖信號，門不能被鎖上；若按住閉鎖開關不放，T2秒后，閉鎖器輸出一個開鎖信號，并在此后輸出3次開鎖信號；若按住閉鎖開關后T3（0sec.T340年運行時讀寫程序存儲器在線調(diào)試器(板上)3低功耗特性：待機電流：一20V時典型值為50nA工作電流：一32 kHz、2OV時典型值為l 1uA一4 MHz、2OV時典型值為220uA看門狗定時器電流：一20V時典型值為1 u A4外設特性：35個帶有方向可單獨控制的io引腳：一高灌拉電流可直接驅(qū)動LED一可單獨編程的弱上拉引腳一超低功耗喚醒(Ultra LowPo

22、wer Wake-up，ULPWU)模擬比較器模塊具有：一兩個模擬比較器一可編程片上參考電壓(CVREF)模塊(占VDD的百分比)一固定的參考電壓(06V)一可從外部訪問比較器的輸入和輸出一SR鎖存模式一外部定時器選通(使能計數(shù))AD轉(zhuǎn)換器：一10位分辨率和14個通道增強型Timerl：一帶預分頻器的16位定時器計數(shù)器一外部選通輸入模式一專用低功耗32 kHz振蕩器Timer2：帶8位周期寄存器、預分頻器和后分頻器的8位定時器計數(shù)器增強型捕捉、比較和PWM+模塊：一16位捕捉，最大分辨率為12.5 ns一比較，最大分辨率為200 ns一帶有l(wèi)、2或4個輸出通道和可編程“死區(qū)時間”的10位PWM

23、，最大頻率為20 kHzPWM輸出轉(zhuǎn)向(steering)控制捕捉、比較和PWM模塊：一16位捕捉，最大分辨率為125ns一16位比較，最大分辨率為200ns一10位PWM，最大頻率為20 kHz增強型USART模塊：一支持RS-485、RS-232和LIN 20一自動波特率檢測一遇到起始位時自動喚醒主同步串行口(Master Synchronous SerialPort，MSSP)模塊支持3線SPI(總共4種模式)和帶有12C地址屏蔽功能的I2C伸主從模式。3.3 遙控系統(tǒng)工作過程遙控器發(fā)送信號，當整個系統(tǒng)正常工作時，無線接收模塊MICRF007接受到由遙控器發(fā)射出的信息后，將信息傳輸給單片

24、機PIC16F887，再通過PIC16F887對信息進行接收、解碼、判斷和相應的處理3。如果識別密碼和本車相同，那么信息會傳輸給執(zhí)行部件，控制繼電器和相關部件動作，從而實現(xiàn)對汽車的無線控制。當用戶按一下遙控器上的開鎖按鍵，打開駕駛座一側(cè)的門鎖。按一下遙控器上的鎖門按鍵則所有的車門鎖住，同時車內(nèi)燈熄滅。按一下遙控器的行李箱鎖鍵就可以打開行李箱蓋鎖。如果用遙控器開鎖后30s內(nèi)未動作，車門鎖或行李箱鎖將自動鎖閉，系統(tǒng)重新進入警戒狀態(tài)。3.4 系統(tǒng)各功能模塊介紹系統(tǒng)的總體設計主程序流程圖如圖3.5 復位初始化進入程序主循環(huán)進入報警子程序進入學習子程序執(zhí)行相應的程序RF信息判斷報警條件是否滿足有無學習器

25、學習信號有無相應的外部信號開關有無接收到遙控信號Y圖3.5主程序流程圖學習程序流程圖如下圖3.6所示：學習程序定時器清零并運行打開報警燈清除EEPROM中的鑰匙記錄接收信息10s超時是否已經(jīng)學習過解密比較識別碼是否相等報警燈閃爍兩下，間隔500ms表示此鑰匙學習成功四把鑰匙是否學習完返回NYYNNYY圖3.6學習程序流程圖圖3.7 信號輸入電路圖圖3.8 輸出驅(qū)動電路1. AD轉(zhuǎn)換模塊的應用早期的單片機內(nèi)部一般沒有集成AD轉(zhuǎn)換器，因此要想采集模擬信號，必須外接A/D轉(zhuǎn)換器。我選用的PICl6F887內(nèi)部有一個十位、八路的AD轉(zhuǎn)換器，不需外接AD轉(zhuǎn)換器，其參考電壓可以為電源電壓VDD，也可以是外

26、部參考電壓(VREF引腳)4和AD轉(zhuǎn)換模塊的工作模式和設定有關的寄存器主要有ADCON0、ADCONl：ADC控制寄存器ADCON0用于控制ADC的操作，是一個8位可讀寫的寄存器，各位的含義如下：bit 7-6 ADCS：AD轉(zhuǎn)換時鐘選擇位00=FOSC2 01=FOSC8 10=FOSC3211=FRC (由專用的內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生頻率最高為500 kHz的時鐘)bit 52 CHS：模擬通道選擇位0000=AN0 0001=ANl 0010=AN2 0011=AN30100=AN4 0l 01=AN5 01 10=AN6 011 1=AN71 000=AN8 1 001=AN9 1010=AN

27、l0 1011=ANll1100=ANl2 1101=ANl3 1110=CVREF1111=固定參考電壓(06V固定參考電壓)bit l GODONE：AD轉(zhuǎn)換狀態(tài)位1=AD轉(zhuǎn)換正在進行。將該位置1啟動AD轉(zhuǎn)換。當AD轉(zhuǎn)換完成以后，該位由硬件自動清零。0=AD轉(zhuǎn)換完成或不在進行中bit 0 ADON：ADC使能位l=使能ADC0=禁止ADC，不消耗工作電流2. ADC控制寄存器ADCONl主要用于控制相關引腳的功能選擇，它們可以被設置成模擬輸入、參考電壓輸入或者通用數(shù)字IO引腳。bit 7 ADFM：AD轉(zhuǎn)換結(jié)果格式選擇位l=結(jié)果右對齊，ADRESH寄存器的高6位讀作O；0=結(jié)果左對齊，AD

28、RESH寄存器的低6位讀作0。bit 6 未實現(xiàn)：讀為0bit 5 VCFGl：參考電壓位1=VREF引腳0=VSSbit 4 VCFGO參考電壓位1=VREF+引腳0=VDDbit 3-0 未實現(xiàn)：讀為0通過設置端口，選擇通道，選擇參考電壓，設定ADC的轉(zhuǎn)換格式，選擇AD時鐘源等一系列操作之后實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換。當AD轉(zhuǎn)換完成后，我可以通過DRESL和ADRESH這兩個寄存器得到轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號值。雨刮器間隙調(diào)節(jié)功能的實現(xiàn)就是通過采用PICl6F887內(nèi)置的模擬轉(zhuǎn)換器模塊，我在此選用電源電壓VDD作為基準電壓信號，通過電位計的調(diào)節(jié)，單片機引腳上的模擬信號在O25V范圍之內(nèi)變化，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換

29、，一個模擬信號就對應一個數(shù)字值，這個數(shù)字值再經(jīng)過內(nèi)部程序的運算，即可得到最終對應的間隙時間。所以，外部電位計旋鈕的變化導致單片機模擬口電壓的變化，通過AD轉(zhuǎn)換，不同的電壓對應不同的數(shù)字值，再經(jīng)過查表或者運算，也就是得到了需要的間隙時間，進而滿足雨刮器間隙調(diào)節(jié)的功能要求。AD轉(zhuǎn)換程序如下：；-AD采集程序；MOVLW B0 l 000000MOVWF ADCONOMOVLW B000011 10MOVWF ADCON1 ；除ANO外全部設為數(shù)字IOMOVLW 4MoVWF CNT ；采集4次，求平均值AD LOOPCALL DELlMSBSF ADCON02 ；設定AD轉(zhuǎn)換模塊的狀態(tài)ADWAIT

30、BTFSC ADCONO2GOTO ADWAITMOVF ADRESH0 ； 采集AD轉(zhuǎn)換的高8位(ADFM左移) ADDWF ADL，F(xiàn)BTFSC STATUSOINCF ADH ；ADL溢出時，自加ADHDECFSZ CNTGOTO AD LOOP ；4次采集結(jié)束，右移除以4BCF STATUSCRRF ADHRRF ADLBCF STATUSCRRF ADH RRF ADL2. PWM模塊的應用頂燈照明漸滅控制功能就是通過PWM實現(xiàn)的5。PWM模塊的功能是可以輸出周期一定、占空比可以調(diào)制的方波信號。通過改變方波的占空比，來調(diào)節(jié)燈具的發(fā)光強度大小占空比越低高電平在整個周期中的時間就越短燈具

31、的有效發(fā)光強度就越低， 所以可以實現(xiàn)頂燈的漸滅控制。PICl6F887內(nèi)置CCP模塊，通過這個模塊選擇PWM輸出功能。通過在CCPlCON寄存器中設定CCP模塊的工作模式來實現(xiàn)功能選擇。CCPICON寄存器為8位寄存器，PWM方式的選擇主要取決于它的第l，2，3，4位。通常使用RP2寄存器存儲PWM信號的周期值，使用CCPRxL寄存器存儲信號的高電平時間值。進一步通過編寫軟件程序，逐漸減小輸出信號的高電平工作時間，再外接場效應管驅(qū)動頂燈，實現(xiàn)駕駛員頂燈照明漸滅控制功能，即所有車門關閉后車內(nèi)燈延遲漸漸熄滅的功能。軟件程序：；-PWM輸出，漸滅5S256*16*5*255(從CCPRlL的255自

32、減至0)=52224000US=5.2S CLRF STATUSMOVLW 0FFHMOVWF CCPRlL ；設定起始占空比全為高電平然后在中斷中逐漸減小至0BANKSEL PIE lBSF PIE 1，TMR2IEMOVLW 0FFHMOVWF PR2 ：設定周期值BANKSEL CCP1CONMOVLW 0CHMOVWF CCPlCON；MOVLW 00100110MOVWF T2CON；預分16，后分頻5，TMR20N工作總漸滅時間256*16*5*255=52224000US=5.2SGOTO QUIT_RETURN_DINGDENG3. 車速采集車速采集部分需要采集三個車速值：17

33、kmh，40kmh，100kmh。在速度采集程序中，PORTB的PB0引腳作為外部中斷信號輸入，對車速傳感器的信號的上升沿跳變產(chǎn)生中斷響應，計數(shù)器加1。設置TICON寄存器中的TMRICS控制位為0，使TIdRl作為定時器使用。其計數(shù)時鐘源自于程序運行時的指令周期。設置標志位，用以判斷車速是否在相應的范圍內(nèi)。其車速采集流程圖如圖3.9所示，車速采集測量電路如圖3.10所示：入棧保護現(xiàn)場計數(shù)器CNT加1出棧恢復現(xiàn)場返回速度口RB0外部中斷500ms定時中斷時間到讀取計數(shù)值CNT車速值比較采集處理計數(shù)器CNT清零判斷其他中斷NYNY圖3.9 車速采集流程圖圖3.10車速采集測量電路4. 電源電路模

34、塊L4949是Motorola生產(chǎn)的低壓差，一個單片集成的多功能精密穩(wěn)壓器，能夠提供穩(wěn)定的電壓和電流。它是專為供應微型計算機控制系統(tǒng)，尤其是應用在汽車上。低功耗設計是BCM設計的重點，L4949符合低功耗設計的要求。其可將+55+115V之間的電池電壓轉(zhuǎn)換為+5V輸出，并在整個電壓范圍內(nèi)提供lOOmA輸出電流，壓降小于04V，效率高于90。L4949所需外圍器件較少，包括輸入旁路電容、濾波電容和電阻，不需要任何補償元件。為降低電源對信號的干擾，6腳RSET外接lOk的RSET電阻。為防止輸入電源電壓過高而損壞電源模塊，將二極管D25串聯(lián)在電源輸入端，作為電源反接保護。電源電路如圖3.11所示，

35、1腳是電壓輸入端，8腳是電壓輸出端。當一個高于5V的電壓輸入后，輸出為5V。圖3.11 電源電路5. 防抱死制動控制作用于車輪制動分泵上的制動管路壓力，使汽車在緊急剎車時車輪不會抱死，這樣就能使汽車在緊急制動時仍能保持較好的方向穩(wěn)定性。在后文有詳細的介紹。6. 遙控發(fā)射電路模塊6為降低成本，發(fā)射電路通過常用的載波發(fā)生電路實現(xiàn)。采用下圖3.12所示的電路作為遙控發(fā)射電路。調(diào)制方式為OOK，發(fā)射頻段為315MHz，采用聲表器件解決了發(fā)射機早期因使用LC振蕩器，頻率漂移嚴重的問題。其頻率穩(wěn)定性與晶振大體相同，頻穩(wěn)度高，與晶振相比電路卻極其簡單。聲表面波諧振器，其外殼最好能夠良好的接地，這樣有利于提高

36、電路的抗干擾性能。C2組成電源濾波網(wǎng)絡，R2、C4組成反饋網(wǎng)絡。L為高頻發(fā)射天線。當有按鍵按下時，待發(fā)射數(shù)據(jù)由HCS300的6腳輸出進行移位發(fā)射，當輸出為高電平(邏輯1)時，三極管導通，振蕩電路工作，輸出為低電平(邏輯0)時，振蕩電路截止。圖3.12 遙控發(fā)射電路模塊7. 無線接收電路主要用于接收遙控發(fā)射器發(fā)出的信號，并分析然后做出回應。它消除了手動調(diào)節(jié)和減少了生產(chǎn)成本具有高可靠性并能以低價格解決問題。它用一個內(nèi)部的本機振蕩器，根據(jù)外部基準晶體或時鐘固定在一個單一頻率，MICRF007采用SOP(M)一8封裝，芯片內(nèi)電路可分為UHF下變換器、OOK解調(diào)器和基準控制三部分。UHF下變換器包含RF

37、放大器、混頻器、中頻放大器、帶通濾波器、峰值檢波器、合成器、AGC控制電路；OOK解調(diào)器包含低通濾波器、比較器；基準控制電路包含基準振蕩器和控制邏輯電路n引。僅需外接2個電容器CAGC和CTH，1個晶振以及電源去耦電容即可構(gòu)成1個UHF ASK接收器，所有的RF和IF調(diào)諧都在芯片內(nèi)自動完成，是一個真正”無線輸入一數(shù)據(jù)輸出”的單片器件。RF中心頻率由完全集成的PLLVCO頻率合成器控制，與基準振蕩器外接晶振有關口41。中頻帶通濾波器的帶寬為430 kHz，基帶解調(diào)器的低通濾波器帶寬設置為21 kHz，接收器數(shù)據(jù)速率可達2 Kbs。MICRF007在315MHz僅僅要求17mA電流，適用于低或者超

38、低功耗應用。無線接收電路如下圖3.13所示：圖3.13 無線接收電路8.單片機時鐘接收電路模塊單片機要正常工作就必須由外界為它提供一個時鐘信號，然后它按照時鐘節(jié)拍一步一步執(zhí)行7。PIC系列單片機設計了4種類型的時基振蕩方式可供用戶選擇舊1：標準的晶體振蕩器陶瓷諧振器振蕩器XT，高頻的晶體振蕩器HS(4MHz以上)，低頻的晶體振蕩器陶瓷諧振器LP，外接電阻電容元件的阻容振蕩方式RC，為了提高硬件系統(tǒng)的實時性和運行速度，本系統(tǒng)采用第二種方式高頻晶體振蕩器，時鐘電路如圖3.14所示。我采用頻率為4MHz晶振作為系統(tǒng)的時鐘，而PIC單片機的指令周期是時鐘周期的4倍，本系統(tǒng)執(zhí)行條匯編指令所需要的時間為1

39、 u S，它的運行速度是很快的，這樣可以保證控制系統(tǒng)的實時在很大程度上減少了控制系統(tǒng)的誤差，保證了控制系統(tǒng)的精度。圖3.14 單片機時鐘電路以上是對汽車中央控制系統(tǒng)的總體設計概要，及各部分的功能介紹，由于汽車中央控制系統(tǒng)是一個很大的概念，所以我擇其一做，設計重點為汽車防抱死控制系統(tǒng)的設計與研究。4 汽車防抱死控制系統(tǒng)設計4.1 防抱死制動系統(tǒng)（ABS）的基本組成4.1.1 ABS的組成ABS由傳感器、電子控制元件（ECU）和執(zhí)行器三部分組成8。如圖4.1所示：圖4.1制動防抱死系統(tǒng)（ABS）的基本組成 ABS硬件原理圖如下圖4.2所示：高性能微處理器電磁閥驅(qū)動電路EV1EV2EV3EV4EV5

40、EV6EV7模擬量輸入開關量輸入功率放大電路開關量輸出CAN總線接口電路電源電路存儲器擴展電路EV8圖4.2 ABS的硬件原理圖ABS由傳感器、電子控制元件（ECU）和執(zhí)行器三部分組成。各部分功能如下表4.1所示：表4.1 ABS的組成及各部件的功能組成元件功用傳感器車速傳感器檢測車速，給ECU提供車速信號，用于滑移率控制方式輪速傳感器檢測輪速，給ECU提供輪速信號，各種方式均采用減速度傳感器檢測制動時汽車的減速度，識別是否是冰雪等易滑路面，只用于四輪驅(qū)動控制系統(tǒng)執(zhí)行器制動壓力傳感器接受ECU的指令，通過電磁閥的動作，控制制動系統(tǒng)壓力的增加、保持或降低ABS警告器ABS系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，ECU將

41、其點亮，發(fā)出報警，并可有其閃爍讀出故障碼ECU接受車速、輪速、減速度等傳感器的信號，計算出車速、輪速滑移率和車輪減速度、加速度并將這些信號加以分析、判斷、放大，由輸出級輸出控制指令，控制各種執(zhí)行器工作ABS的核心部件是電子控制單元ECU（Electronic Control Unit）。ECU電路主要包括四個模塊:電源模塊、輪速信號處理模塊、運算模塊、電磁閥驅(qū)動電路，其基本功能是要實現(xiàn)輪速的采集、ABS的故障檢測、按照控制規(guī)律對電磁閥發(fā)控制信號9。ECU結(jié)構(gòu)原理如下圖4.2所示 ：單片機電源電路制動信號輪速處理電路故障診斷電路dialup輪速傳感器功率驅(qū)動液壓源電機故障指示燈電磁閥圖4.2 E

42、CU結(jié)構(gòu)原理4.2防抱死制動系統(tǒng)（ABS）的工作原理4.2.1 ABS控制原理汽車ABS(Antilock Braking System)是改善汽車主動安全性的重要裝置，通過調(diào)節(jié)制動力，使汽車獲得良好的制動效能并保持較高方向操縱穩(wěn)定性。ABS最重要的功能并不是為了縮短制動距離，而是為了能夠盡量保持制動時汽車的方向穩(wěn)定性。ABS起作用時，車輪與路面的摩擦屬滾動摩擦，它會充分利用車輪與路面之間的最大附著力進行制動，從而提高制動加速度，縮短制動距離，但最重要的還是保證汽車的方向穩(wěn)定性。ABS工作時就相當于以很高的頻率進行點剎。制動總泵不斷調(diào)整制動壓力，從而對制動踏板產(chǎn)生連續(xù)的反饋力。其核心是通過調(diào)節(jié)

43、制動車輪滑移率，使得在制動過程中，車輪滑移率盡量在附著系數(shù)相對應的滑移率區(qū)域，從而獲得盡量大的制動效能，并保持較高的方向操縱性能10。為描述車輪制動過程中與道路接觸的狀態(tài)，引入滑移率： （式4.1） 式中：為車輪半徑，為車輪制動時轉(zhuǎn)速，輪速，為車速?；谳喐讐毫瘮?shù)的制動時參考車速計算方法，適合制動時有穩(wěn)定壓力源的液壓制動系統(tǒng)。選擇合適的加速度傳感器可以檢測車輛制動過程的車速。 （式4.2） 制動前根據(jù)制動時傳感器給出的輪速和加速度，用梯形公式計算出不同時刻的速度值。由加速度求車速的表達式為: （式4.3） 式中：為采樣周期，、為第、時刻測量的加速度值。ABS系統(tǒng)在制動過程中通過傳感器感知車輪

44、與路面的滑移，由ABS電控單元做出判斷，并通過電磁閥調(diào)整制動力的大小，使輪胎滑移率保持在一個理想的范圍（10%20%），來保證車輛制動時有較大的縱向制動和抗側(cè)向外力的能力，防止可能發(fā)生的后輪側(cè)滑，甩尾，提高車輛在制動過程中的方向穩(wěn)定和轉(zhuǎn)向操縱的能力，并能提高附著系數(shù)利用率，縮短制動距離，減少輪胎磨損。電子控制防抱死系統(tǒng)是目前提高車輛行駛安全性的有效措施之一。汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng)ASR（Automobile dynamic-control system）是在汽車起步和加速時將滑移率控制在一定范圍（5%15%）內(nèi)，防止驅(qū)動輪快速滑動，提高汽車的驅(qū)動力。ASR在控制中，通過輪速傳感器反饋來的信號經(jīng)控制單

45、元處理后發(fā)出指令，調(diào)節(jié)發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，從而調(diào)節(jié)驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。目前ASR的裝備大多是在ABS系統(tǒng)增設一部分部件的方法來實現(xiàn)，可看成是對ABS系統(tǒng)的完善和補充。4.3 ABS控制器主要硬件部分ABS 系統(tǒng)主要由車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)裝置，電子控制器(ECU)三部分組成。感器傳1）輪速傳感器（1）作用：檢測車輪運動狀態(tài)，獲得車輪轉(zhuǎn)速信號，并將車輪的減速度（或加速度）信號送給ECU。典型輪速傳感器外形與基本結(jié)構(gòu)如圖4.5（2）安裝：一般在車輪處，但也有設置在主減速器或變速器中。圖4.5 (a)輪速傳感器外形(b)輪速傳感器的基本結(jié)構(gòu)2）車速傳感器 作用：檢測車速，給ECU提供車速信號，用于

46、滑移率控制方式。3）減速度傳感器作用：在汽車制動時，獲得汽車減速度信號。因為汽車在高附著系數(shù)路面上制動時，汽車減速度大，在低附著系數(shù)路面上制動時，汽車減速度小，因而該信號送入ECU后，可以對路面進行區(qū)別，判斷路面附著系數(shù)高低情況。當判定汽車行駛在雪地、結(jié)冰路等易打滑的路面上時，采取相應控制措施，以提高制動性能。多用于四輪驅(qū)動控制系統(tǒng)。4)制動壓力調(diào)節(jié)裝置壓力調(diào)節(jié)器是ABS的執(zhí)行器。功用是根據(jù)電子控制裝置傳送的命令信號控制制動總泵向車輪制動分泵提供的液壓或氣壓，從而控制車輪速度。它在自動調(diào)節(jié)總泵或氣室的壓力時，不受駕駛員控制。它裝在制動總泵與車輪分泵之間，使分泵能實現(xiàn)壓力增高、壓力保持和壓力降低的功能。 壓力調(diào)節(jié)器主要分兩大類型：滑閥式和柱塞式。每種類型又有多種不同的形式和結(jié)構(gòu)。一般由回油泵、存貯器和電磁閥組成。 回油泵的功用是在制動分泵壓力減小的過程中，