实现检测及控制汽车车速的试验方案

马德政 卓俊焯 余晚晴

摘要：车速是汽车重要的工作参数之一，也是其它参数计算的重要依据。利用该参数来控制发动机怠速工况、汽车加减速期间的混合气浓度和点火正时、悬架刚度、汽车制动性等。本实验方案选用霍尔传感器采集驱动轴或变速箱转速信号，将得到的信号通过串口送给单片机，单片机通过预先设置的算法对信息进行处理，进而得到汽车的行驶车速，再将车速通过I/O送至LCD液晶显示屏上进行动态显示，同时将车速与设定车速阈值相比较实现对发光二极管和电机的相应控制，控制策略与ABS系统有异曲同工之妙。

关键词：单片机;车速;霍尔传感器;控制装置

引言：

在现代社会，汽车作为一种大众的交通工具，在人们的生活中扮演越来越重要的角色。在汽车的使用过程中，车速这一参数对汽车许多的性能及行车安全的影响是非常大的。随着车速的增高，驾驶员的视野变窄、驾驶员对汽车的掌控变低、驾驶员反应时间减少，汽车的整体稳定性变得越来越差引起交通事故的可能性越来越高。因此实时的显示车速，在车速过高时指示灯提示，并自动进行车速控制，对于安全驾驶非常重要。

一、方案设计

1.车速传感器的选择

常用的转速传感器有光电式、电容式、变磁阻式以及霍尔传感器等。霍尔传感器具有体积很小、灵敏度较高、过载能力强、动态性能好、线性度好，可靠性能高等优点。因此本文选用霍尔传感器为车速传感器。

2.控制核心的选择

采用AT89C52单片机作为控制核心以软件编程的方法进行速度判断，并在端口输出控制信号。

3.显示电路的选择

采用LCD液晶显示屏，LCD液晶显示屏的辐射低，散热小。纤薄轻巧，节省空间。且其精确还原图像，无几何失真。显示字符锐利，画面稳定不闪烁。

二、最终设计方案

通过多次数据采集以及建模仿真、考虑成本、制作难度，最终决定采用霍尔传感器为车速传感器，使用AT89C52单片机作为控制核心以软件编程的方法进行速度判断，并在端口输出控制信号。采用LCD液晶显示屏为该设计的显示设备。最终结构框图如下：

三、单元模块设计

主要部件包括霍尔传感器、AT89C52单片机、LCD液晶显示器、发光二极管、电机。辅助元件包括电阻、晶振、电源、按键等。

1.霍尔传感器简介

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种。

2.AT89C52单片机简介

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，兼容标准MCS-51指令系統，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。

3.液晶显示器简介

LCD 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。比CRT的使用寿命更长，能源消耗更低，成本更低。

四、软件设计

1.程序设计

先绘制主程序流程图。再使用keil4进行程序编写。主程序中判断Flag是否为1，如果为1则表示已经保存五次车速值则开始进行滤波处理，同时将Flag置零，再调用显示函数。如果为0则直接调用显示函数显示上次滤波后的车速值。

2.proteus仿真调试

（1）系统采用Proteus进行仿真，按原理图的设置建好仿真图。

（2）运行仿真图，调节外部中断的输入频率以代表不同的车速情况，当输入频率为10Hz时，根据计算公式，其中半径r=0.35m，=3.14，得到转速为55km/h。车速值小于设定值140km/h，此时控制的执行机构电动机不会运作，供油不受影响。超速指示灯熄灭。

（3）再次调节信号发生器使其单片机输入频率增大，当为10Hz时根据公式，此时输出的车速应该为118km/h。此车速仍小于设定的车速140km/h，电动机将不会转动，指示灯熄灭，供油电磁阀正常工作。

（4）调节单片机输入频率，直至车速超过140km/h。此时系统将控制电动机运作，来使供油电磁阀逐渐闭合，供油减小。如果车速还未降下，电动机运作直至供油电磁阀完全切断燃油的供给，强制汽车减速。同时，仪表盘的超速指示灯将点亮，以提醒驾驶员。

结束语：

本文以AT89C52单片机为控制核心，用霍尔车速传感器检测汽车的车速，用LCD液晶显示器显示汽车的车速，用电机控制节气门开度，限制汽车的最高车速，用发光二极管来提醒驾驶员行驶车速过快，继而实现了汽车车速的检测与控制。在汽车车速检测的基础上，增添了车速控制装置和车速过高时的发光二极管报警装置。进一步完善了汽车的车速控制。

参考文献：

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[4]邱淑贤.霍尔式汽车车速传感器检测系统[J].长春工业大学学报（自然科学版），2010，31（03）：319-323.

作者简介：

马德政（1998-），男，满族，河北省承德市，本科，研究方向：车辆工程。

卓俊焯（1999-），男，汉族，四川省乐山市，本科，研究方向：车辆工程。

余晚晴（1999-），女，汉族，四川省乐山市，本科，研究方向：化学。