汽车车速限速系统的设计论文

1、43/55电 子 科 技 大 学毕 业 设 计（ 论 文 ）论文题目： 汽车车速限速系统的设计 学习中心（或办学单位）： 电子科技大学网络教育学院指导老师： 陈 峦 职 称： 副教授 学生姓名： 肖 维 学 号: W120200077201006 专 业： 电子信息工程电子科技大学 接着教育学院 制 网络教育学院2013年 05月 16日毕业设计（论文）任务书题目： 汽车车速限速系统的设计任务与要求： 依照已掌握的汽车制造与维修和单片机知识，设计出一套能自动 提醒驾驶员超速行驶的系统，要求是车辆超出规定的行驶速度自动用语 音或灯光报警提示，同时系统能够抵抗一定干扰能力。时刻： 2013 年 2

2、 月 25 日 至 2013 年 5 月 18 日 共 12 周学习中心：（或办学单位） 电子科技大学学生姓名： 肖 维 学 号： W120200077201006专业： 电子信息工程指导单位或教研室： 电子科技大学网络教育学院指导教师： 陈 峦 职 称： 副教授电子科技大学 接着教育学院 制 网络教育学院 2013年 02月 25日毕业设计(论文)进度打算表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字第1-2周查阅参考文献，自学相关知识良好第3-4周总体方案设计和模块划分良好第5-6周详细方案设计和系统实现良好第7-8周系统实现良好第9周系统的完善优化良好第10-11周总结和书写论文良好

3、第12周书写论文，预备答辩良好教师对进度打算实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平常成绩的依据之一。电子科技大学毕业设计(论文)中期检查记录表学生填写毕业设计(论文)题目:汽车车速限速系统的设计学生姓名: 肖 维 学号：W120200077201006专业：电子信息工程 层次:本科学习中心（或办学单位）名称:电子科技大学网络教育学院指导教师姓名及职称:陈 峦 副教授教师指导毕业设计(论文)时刻及地点:2013年4月至5月 接着教育学院401检查教师填写毕业设计(论文)题目工作量饱满一般不够毕业设计(论文)题目难度大适中不够毕业设计(论文)题目涉及知识点丰富比较丰富较少毕业设计(论文)

4、题目价值专门有价值一般价值不大学生是否按打算进度独立完成工作任务学生毕业设计(论文)工作进度填写情况学生出勤情况及出勤的考核方法学生与指导教师见面同意指导次数学生工作态度认真一般较差教师毕业设计(论文)指导日志是否齐全其他检查内容：存在问题及采取措施:检查教师签字: 年 月 日学习中心（或办学单位）意见:学院审核意见(加盖公章):年 月 日 年 月 日注:此表同学生毕业设计(论文)一起存档汽车车速限速系统的设计摘 要 汽车车速传感器检测系统设计是一种传感器检测装置。利用车速传感器把检测到的转速信号转变成的电压信号输送给计算机，计算机通过变频器来操纵电机速度，利用传感器检测的速度值与规定值进行比

5、较，达到对传感器的检测目的。本文介绍了车速传感器检测系统的工作原理，详细讲述了系统的组成、原理和检测方法。系统采纳硬件兼软件对测量过程及测量结果进行处理。与传统的检测技术相比，此种传感器检测装置有结构简单、新颖、易于实现的特点。实践证明在检测，维修范围内都取得了良好的效果，系统具有良好的稳态精度及动态响应性能，检测有用性强、准确度高,具有宽敞的应用前景。关键词 数据采集；操纵装置；传感器；速度检测Auto speed sensor detection system designAbstractAuto speed sensor detection system design is a kind

6、 of sensor detection device. Use the detection speed sensor to the speed signal into a voltage signal transmission to the computer, the computer through the inverter to control motor speed, using sensor test speed value and comparison, achieve e. of sensor detection purpose. This paper introduces th

7、e working speed sensor detection system, the system are described in detail the principle component, the principle and test methods. Hardware and software system adopts the measuring process and measurement results for processing. Compared with the traditional test technology, this kind of sensor de

8、tection device has simple structure, the characteristics of novelty, easy to realize. Practice has proved in the test, repair within achieved good effect, the system has good dynamic response performance steady precision and practicability, detection, high accuracy, has the broad application prospec

9、t.Keywords Data acquisition; Control device; Sensors; Speed detection目 录 TOC o 1-3 u 绪 言1第二章 汽车车速检测涉及部件的工作原理2 第一节 传感器的工作原理2 第二节 汽车车速传感器的工作原理2第三节 操纵装置的工作原理6第四节 ABS操纵原理 7第五节 ECU操纵原理 10第三章 车辆限速装置的设计 13 第一节 操纵装置系统的设计 13 第二节 数据采集系统的设计 14 第三节 系统总体设计 16第四章 车辆限速装置的性能测试 18 第一节 车辆限速装置的性能指标 18 第二节 测试方法与结果 18 第

10、三节 干扰问题 19 第四节 汽车车速传感器装置的应用 20第五章 汽车车速传感器装置的应用及进展趋势 22结束语23谢辞24参考文献25第一章 绪 言随着我国科学技术的不断进步，电子技术的进展和普及应用，汽车电子化程度不断提高，通常的机械系统差不多难以解决某些与汽车功能要求有关的问题，而被电子操纵系统代替，成为现代汽车进展的大趋势。传感器的作用确实是依照规定的被测量的大小，定量提供有用的电输出信号的部件，亦即传感器把光、时刻、电、温度、压力及气体等的物理、化学量转换成信号的变换器。传感器作为汽车电控系统的关键部件，它直接阻碍汽车的技术性能的发挥。因此爱好汽车人十分学要一款能测速的装置，以明白

11、自己的运行情况。并依照外界条件，如温度，风速等进行适当的调节，已达到最佳的运行效果。因此需要查找一种装置与方法进行对训练中各种参数的测定记录。从各项数据上显示，汽车保有量迅速增加，车辆安全性已成为人们最关怀的问题。为了保障人民生命财产安全，政府部门制定了相关的道路交通安全法规，为了满足安全法规和消费者对车辆安全性的要求，厂商采取了多方面措施来改善车辆的安全性能，其中电子技术起了专门大的作用。随着现代电子技术的进展，车辆电子化的程度越来越高，车辆传感器成为汽车电子操纵系统的重要组成部件，也是车辆电子技术领域研究的核心技术之一。车辆内传感器的工作环境十分恶劣，因此对传感器的要求也十分严格。这些传感

12、器必须要经受40150的温度变化，而且要求精度高、可靠性好、反应快、抗干扰和抗振动能力强，才能准确地实时检测车辆运行的有关状态，速度传感器是列车安全行驶的重要设备，它能否稳定工作，将直接阻碍到车辆的正常运行。作为现代信息技术三大支柱之一的传感器技术,已成为当今社会在高新技术进展方面争夺的一个制高点。在现代汽车电子操纵中，传感器广泛用于发动机操纵系统、底盘操纵系统、车身操纵系统和导航系统中，传感器的使用数量和技术水平决定了现代车辆操纵系统的性能，为汽车性能的改善提供了有力保障。传感器是汽车电子操纵系统的信息源，是促进汽车高档化、电子化、自动化的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。一

13、般汽车内大约装有10-20只传感器，高级豪华轿车则更多。传感器能及时识不外界和系统本身的变化，对温度、压力、位置、转速、体积流量等信息进行实时、准确的测量，并将信息传递给电脑进行处理，从而实现汽车各系统的电子操纵。现代社会对车辆性能的要求越来越高，促使汽车传感器技术不断进展，今后汽车传感器的进展趋势是实现微型化、智能化和多功能化，开发新材料、新工艺和新型传感器。第二章 汽车车速检测涉及部件的工作原理第一节 传感器的工作原理车速传感器检测电控汽车的车速，操纵电脑用那个输入信号来操纵发动机怠速，自动变速器的变扭器锁止，自动变速器换档及发动机冷却风扇的开闭和巡航定速等其它功能。车速传感器的输出信号能

14、够是磁电式交流信号，也能够是霍尔式数字信号或者是光电式数字信号，车速传感器通常安装在驱动桥壳或变速器壳内，车速传感器信号线通常装在屏蔽的外套内，这是为了消除有高压电火线及车载电话或其他电子设备产生的电磁及射频干扰，用于保证电子通讯不产生中断，防止造成驾驶性能变差或其他问题，在汽车内磁电式及光电式传感器是应用最多的两种车速传感器，在欧洲、北美和亚洲的各种汽车内比较广泛采纳磁电式传感器来进行车速(VSS)、曲轴转角(CKP)和凸轮轴转角(CMP)的操纵，同时还能够用它来感受其它转动部位的速度和位置信号等，例如压缩机离合器等。车辆自动强制限速装置，包括传感器、操纵电路和操控机构。车辆限速器分为两种：

15、一种是在车辆超速时发出语音警报，提醒驾驶者减速；另一种限速器是在车辆超过限定速度后，通过车载电脑发出指令，强制降低车辆行驶速度。 车辆遥控自动限速器由发射器和接收器组成，采纳遥控专用编码集成块。通过对遥控限速进行编码，使每一组编码对应一种车速限制，并利用设置在路码表与之刻度同步上的光电传感器进而操纵执行继电器切断和接续汽车起动、点火和熄火回路，从而达到操纵车速的目的。限速器的发射器包括固定发射器和移动发射器，固定发射器安装在需限速道路路段的出入口处，移动发射器由执法人员掌握，接收器安装在各受控车辆的驾驶室内。车辆智能限速器由汽车传感器、微电脑速度操纵仪和智能机械手组成。 其工作原理是：当车辆速

16、度低于设定值时，操纵仪不启动机械手，车辆行驶如常；当车辆速度临界设定值时，操纵器立即启动机械手拉起油门，等同于司机放松油门，汽车只能滑行减速不能加速，从而使车速得到操纵；当车辆速度低于设定值时，操纵器立即反向放松油门，使油门恢复如初。由于它的科学控速原理，车辆限速时呈自然、平稳状态，不易被站立的乘客察觉。 电子限速的作用是限制车速过高，防止因车速过高造成事故。电子限速器能够实时监测车辆的速度，当车速达到一定值的时候，它就会操纵供油系统和发动机的转速，这时即使踏下油门踏板，供油系统也可不能供油。汽车车速传感器的工作原理一、霍尔式车速传感器霍尔效应是一种磁电效应，是德国物理学家霍尔1879年研究载

17、流导体在磁场中受力的性质时发觉的。流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）。依照霍尔效应，人们用半导体材料制成霍尔元件，它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、 输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。霍尔效应传感器如图2-1所示，磁场中有一个霍尔半导体片恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移使该片在CD方向上产生电位差，这确实是所谓的霍尔电压。霍尔电压随磁场强度的变化而变化磁场越强电压越高磁

18、场越弱电压越低。霍尔电压值专门小通常只有几个毫伏但经集成电路中的放大器放大就能使 该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用需要用机械的方法来改变磁场强度。下图所示的方法是用一个转动的叶轮作为操纵磁通量的开关当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时磁场偏离集成片霍尔电压消逝。如此霍尔集成电路的输出电压的变化就能表示出叶轮驱动轴的某一位置利用这一工作原理可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器它要有外加电源才能工作这一特点使它能检测转速低 的运转情况。 图2-1 霍尔效应传感器 1-霍尔半导体元件 2-永久磁铁 3-挡隔磁力线的叶片 霍尔效应在

19、应用技术中特不重要，假如对位于磁场(B)中的导体(d)施加一个电压(V)，该磁场的方向垂直于所施加电压的方向，那么则在既与磁场垂直又和所施加电流方向垂直的方向上会产生另一个电压(UH)，人们将那个电压叫做霍尔电压，产生这种现象被称为霍尔效应。好比一条路, 本来大伙儿是均匀的分布在路面上, 往前移动。当有磁场时, 大伙儿可能会被推到靠路的右边行走。故路(导体)的两侧, 就会产生电压差。那个就叫“霍尔效应”，霍尔效应原理如图2-2所示。 图2-2 霍尔效应原理图 霍尔传感器常用来检测车辆上车速和转速的信号。霍尔传感器由传感头和齿心组成，其传感头由永磁体、霍尔元件和电子电路等组成。霍尔车速传感器的工

20、作原理：在齿蹦转动的过程中，使得通过霍尔元件的磁力线密度发生变化，从而引起霍尔电压的变化，霍尔元件将输出一准正旋波电压，此信号由电子电路转换成表中的脉冲电压。由霍尔原理可知，霍尔传感器的输出电压与被测物体的运动速度无关，因此它的高、低、速特性都专门好，若用其测量物体的转速，其下限速度能够接近于0，上限速度从理论上讲能够不受限制，即它能够满足工程中各种运行速度的测量。霍尔轮速传感器还有1000Km/h，以下优点：一是输出信号电压幅值不受转速的阻碍；二是频率响应高，其幅频响应可高达,相当于车速为时所检测的信号频率；三是抗电磁波干扰能力强。正因为如此，车辆上的车速传感器大都采纳霍尔式传感器。霍尔元件

21、产生的霍尔电压U的大小为： 式中： ：操纵电流，A ：带电粒子的电荷， = B：磁感应强度，Td：半导体的厚度，mmn：电子浓度 当齿圈转到两个齿轮都与霍尔元件对正时，永磁体转到霍尔元件的磁力线分散，磁场较弱，输出的霍尔电压较小；当齿圈转到一个齿与霍尔元件对正时，永磁体转到霍尔元件的磁力线集中，磁场较强，输出的霍尔电压较大。齿轮转动过程中，使得通过霍尔元件的磁力线密度发生变化，从而引起霍尔电压的变化，霍尔元件将输出一准正弦波电压，此信号由电子电路转换成表中的脉冲电压。二、 磁电式车速传感器磁电式车速传感器是一个模拟交流信号发生器，它们产生交变电流信号，通常由带两个接线柱的磁芯及线圈组成。这两个

22、线圈接线柱是传感器输出的端子，当由铁质制成的环状翼轮(有时称为磁组轮)转动通过传感器时，线圈里将产生交流电压信号。磁组轮上的逐个齿轮将产生一一对应的系列脉冲，其形状是一样的。输出信号的振幅(峰对峰电压)与磁组轮的转速成正比(车速)，信号的频率大小表现于磁组轮的转速大小。传感器磁芯与磁组轮间的气隙大小对传感器的输入信号的幅度阻碍极大，假如在磁组轮上去掉一个或多个齿就能够产生同步脉冲来确定上止点的位置。这会引起输出信号频率的改变，而在齿减少时输出信号幅度也会改变，发动机操纵电脑或点火模块正是靠那个同步脉冲信号来确定触发电火时刻或燃油喷射时刻的。测试步骤能够将系统驱动轮顶起，来模拟行驶时的条件，也能

23、够将汽车示波器的测试线加长，在行驶中进行测试。波形结果车轮转动后，波形信号在示波器显示中心处的零伏平线上开始上下跳动，并随着车速的提高跳动越来越高。波形显示与例子十分相似，那个波形是在大约30英里/小时的速度下记录的，它又不像交流信号波形，车速传感器产生的波形与曲轴和凸轮轴传感器的波形的形状特征十分相似的。通常，波形在零伏线上下的跳变是特不对称的，车速传感器的信号的振幅随车速增加。速度越快波形幅值就越高，而且车速增加，波形频率也将增加，示波器将显示有较多的波形震荡。确定振幅、频率和形状等关键的尺度是正确的、可重复的、有规则的、可预测的。这是指波峰的幅值正常，两脉冲间的时刻不变，形状是不变的且可

24、预测的，尖峰高低不平是因传感器的磁芯与磁组轮相碰所引起的，这可能是有传感器的轴衬或传动部件不圆造成的，尖峰丢失是损坏缺点的磁组轮造成的。 不同型式的传感器，其波形的峰值电压和形状有轻微的差异，另外由于传感器内部是一个线圈，因此故障是与温度有关的，在大多数情况下波形会变得短专门多，变形也专门大，同时还可能设定故障码(DTC)，故障在示波器上显示的摇动线束，这能够更进一步确定磁电式传感器是造成故障的全然缘故，车速传感器信号输出最常见的故障是全然不产生信号，但假如驾驶汽车时波形是齐直的直线，那么应该先检查示波器和传感器的连线，确定电路有没有对地搭铁，确认零部件能否转动(塑料齿轮有没有咬死等)确认传感

25、器气隙是否正常，然后再断定传感器。加速度传感器敏感元件将测点的加速度信号转换为相应的电信号，进入前置放大电路，通过信号调理电路改善信号的信噪比，再进行模数转换得到数字信号，最后送入计算机，计算机再进行数据存储和显示。当传感元件以加速度a运动时，质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力作用，发生与加速度成正比a的形变，使悬臂梁也随之产生应力和应变。该变形被粘贴在悬臂梁上的扩散电阻感受到。依照硅的压阻效应，扩散电阻的阻值发生与应变成正比的变化，将那个电阻作为电桥的一个桥臂，通过测量电桥输出电压的变化能够完成对加速度的测量加速度传感器是由加速度敏感头、高精度电桥放大器、温度补偿电路、输出饱和操纵及输入

26、输出接口构成。其原理框图如图2-3所示。 图2-3 加速度传感器原理图智能加速度传感器的工作原理是：敏感元件将测点的加速度信号转换为相应的电信号，进入前置放大电路，通过信号调理电路改善信号的信噪比，再进行模数转换得到数字信号，最后送人计算机，计算机再进行数据存储和显示。本加速度传感器是采纳MEMS (MicroElectro Mechanical System)技术成果研制而成的高稳定、高精度、可靠性高、低漂温、环境适应性强的新型加速度传感器。其输出信号可直接送入记录仪器。第三节 操纵装置的工作原理操纵装置是变速器的中央操纵单元，它的核心是ECU操纵装置，所有传感器和信号都汇合于此，由它分析后

27、，发出指令并实施监控。操纵装置其要紧组成如图2-4所示。 图2-4 发动机电控原理框图操纵理论在汽车电控中得到了广泛的应用，要紧有PID操纵、最优操纵、自适应操纵、滑模操纵、模糊操纵、神经网络操纵以及预测操纵等。就其结构而言，电控系统要紧由传感器、电子操纵组件ECU、执行器三个部分组成。第四节 ABS操纵原理当汽车车轮抱死滑移时，车轮与路面间的侧向附着力将完全消逝。假如是前轮（转向轮）制动到抱死滑移而后轮还在滚动，汽车将失去转向能力（跑偏）。假如是后轮制动到抱死滑移而前轮还在滚动，即使受到不大的侧向干扰力，汽车将产生侧滑（甩尾）现象。这些都极易造成严峻交通事故。因此，汽车在制动时不希望车轮制动

28、到抱死滑移，而是希望车轮制动到边滚边滑的滑转状态。因此由实验得知，汽车车轮的滑移率s在15%20%时，轮胎与路面间有最大的纵向附着系数z，而侧向附着系数也较大。因此为了充分发挥轮胎与路面间的这种潜在附着能力，多数车辆都装备了防抱死制动系统(Antilock Braking System，简称ABS)，图2-5为有ABS与无ABS的区不。 图2-5 有ABS与无ABS的区不ABS系统是一种能防止车轮被抱死而导致车身失去操纵的安全装置，全称防抱死刹车系统。ABS的工作原理是利用装在车辆刹车系统上的传感器来感知刹车时车轮的运动状态，当车辆紧急制动时，车轮的转速在制动系统的作用下迅速降低，当传感器感知

29、到车轮立即停止转动时，会发出一个指令给刹车系统，减小制动力，当车轮恢复转动后制动力又会加大，到车轮又要停转时制动力再减小，如此反复，确保车轮不被抱死，这种动作是十分迅速的，每秒钟大约发生几十次。如此既能保持足够的制动力，又能防止车轮抱死后车辆失去操纵。特不是在湿滑路面上，车轮抱死会发生侧滑、打转，十分危险，因此ABS为行车安全提供了专门大关心。 ABS系统是改善汽车主动安全性的重要装置，通过调克制动力，使汽车获得良好的制动效能并保持较高方向操纵稳定性。分置式ABS系统，如图2-6所示。ABS最重要的功能并不是为了缩短制动距离，而是为了能够尽量保持制动时汽车的方向稳定性。ABS起作用时，车轮与路

30、面的摩擦属滚动摩擦，它会充分利用车轮与路面之间的最大附着力进行制动，从而提高制动加速度，缩短制动距离，但最重要的依旧保证汽车的方向稳定性。ABS工作时就相当于以专门高的频率进行点刹。因此，在紧急情况下假如将制动踏板踩到底，确信会感到制动踏板在抖动，同时也会听到制动总泵发出的“哒哒”声，这便是ABS在正常工作。制动总泵不断调整制动压力，从而对制动踏板产生连续的反馈力。 图2-6 ABS系统的组成防抱死制动系统是一种防止制动过程车轮抱死的车辆主动安全装置。 ABS是改善车辆主动安全性能的重要装置，其核心是通过调克制动车轮滑移率，使得在制动过程中，车轮滑移率尽量在附着系数相对应的滑移率区域，从而获得

31、尽量大的制动效能，并保持较高的方向操纵性能6。为描述车轮制动过程中与道路接触的状态，引入滑移率： （1） 式中： 为车轮半径， 为车轮制动时转速，轮速 ， 为车速。通常，车辆要通过大量的道路试验，才能获得ABS制动时车速变化规律和其相应的操纵逻辑。基于轮缸压力函数的制动时参考车速计算方法，适合制动时有稳定压力源的液压制动系统。选择合适的加速度传感器能够检测车辆制动过程的车速。 （2） 制动前 依照制动时传感器给出的轮速和加速度，用梯形公式计算出不同时刻的速度值。由加速度求车速的表达式为:（3）式中： 为采样周期， 、 为第 、 时刻测量的加速度值。ABS系统在制动过程中通过传感器感知车轮与路面

32、的滑移，由ABS电控单元做出推断，并通过电磁阀调整制动力的大小，使轮胎滑移率保持在一个理想的范围（10%20%），来保证车辆制动时有较大的纵向制动和抗侧向外力的能力，防止可能发生的后轮侧滑，甩尾，提高车辆在制动过程中的方向稳定和转向操纵的能力，并能提高附着系数利用率，缩短制动距离，减少轮胎磨损。电子操纵防抱死系统是目前提高车辆行驶安全性的有效措施之一。汽车驱动防滑系统ASR（Automobile dynamic-control system）是在汽车起步和加速时将滑移率操纵在一定范围（5%15%）内，防止驱动轮快速滑动，提高汽车的驱动力。ASR在操纵中，通过轮速传感器反馈来的信号经操纵单元处理

33、后发出指令，调节发动机的输出转矩，从而调节驱动轮的驱动转矩。目前ASR的装备大多是在ABS系统增设一部分部件的方法来实现，可看成是对ABS系统的完善和补充。 第五节 ECU操纵原理一、 电子操纵单元（ECU）的功能 ECU是一种电子综合操纵装置，它具备的差不多功能如下。接收传感器或其他装置输入的信息。给传感器提供5V、8V、12V参考（基准）电压，将输入的信息转换为微机所能接收的信号。存储、计算、分析处理信息。存储计算所用的程序，存储该车型的特点参数，存储运算中的数据（随存随取），存储故障信息。运算分析。依照信息参数计算出执行命令数值，将输出的信息与标准值对比，查出故障。输出执行命令。把弱信号

34、变为强的执行命令数值，输出操纵命令，输出故障信息。自我修正功能（自适应功能。ECU的组成 发动机集中操纵系统ECU的组成如图2-7所示。ECU要紧由输入回路、A/D转换器（模拟/数字转换器）、微型计算机和输出回路四部分组成。 图2-7 ECU的组成部分输入回路输入回路的作用是对输入信号进行预处理。其预处理的要紧内容是先将传感器输入信号中的杂波去除掉、正弦波转变为矩形波，然后再将其转换成输入电平，如图2-8输入回路信号处理所示。 图2-8 输入回路信号处理示意图A/D转换器（模拟/数字转换器）。由于传感器输入的模拟信号，微机不能直接处理，故要用A/D转换器转换成数字信号，再输入微机。微机。微机（

35、电脑)的功用是依照发动机工作的需要，把各种传感器送来的信号，按内存的程序（微机进行处理的顺序）对数据进行运算处理，并把处理结果如燃油喷射操纵信号、点火操纵信号等送往输出回路。微机由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出装置等组成，如图2-9所示。 图2-9 微机（电脑)组成（1）、中央处理器中央处理器要紧由运算器、操纵器和寄存器构成。 （2）、存储器存储器用于存储程序和数据。存储器一般分为两种：RAM和ROM。（3）、输入/输出接口（I/O）输入/输出接口（I/O）的要紧功能有数据匹配、电平匹配、时序匹配、频率匹配等。 （四)输出回路。输出回路的作用是将微机输出的操纵指令转换成能够驱动执行器

36、工作的操纵信号。 ECU操纵原理 ECU按照预先设计的程序计算各种传感器送来的信息，通过处理以后，并把各个参数限制在同意的电压电平上，再发送给各相关的执行机构，执行各种预定的操纵功能。它是发动机的一种综合电子操纵装置，其核心部件是电脑(ECU或电子计算机)，简称微处理机或微机，如图2-10所示。电子操纵器包括硬件和软件两部分操纵装置是变速器的中央操纵单元，该装置由一个电子操纵单元和一个电动液压操纵单元组成，它安装在变速器内并浸在DSG机油中。所有传感器和其他操纵单元的信号都汇合到此，并由它分析后，向各个执行器发出指令并监控。 图2-10 ECU操纵原理简图第三章 车辆限速装置的设计第一节 操纵

37、装置系统的设计电子操纵器ECU硬件的作用是：依照电子操纵器存储的程序和数据，对发动机(或汽车)传感器输入的各种信息(模拟数字)进行运算、处理、推断。然后输出动作指令，操纵各有关执行器进行工作，达到快速、准确、自动地操纵发动机(或汽车)工作的目的5。若系统中采纳硬件较多，则处理信息的速度加快，可改善操纵系统的性能，但系统的结构复杂化；若系统中多采纳软件替代一些硬件，则可减少电器元件数目，但系统的处理速度减慢，响应度也降低。因而电子操纵器合理地选配硬件与软件两者的比例是至关重要的，应按操纵系统的具体要求来确定电子操纵器的硬件有专用操纵微机、电路、输入与输出接口等。即要紧是集成电路、电子元件与印刷电

38、路板。汽车发动机电子操纵器ECU的组成。要紧由输入电路、A/D转换器(中转换电路)、微型计算机(ECU)和输出回路等四部分组成。输入电路的作用是将系统中各传感器检测到的信息(号)通过I/O (输入输出接口电路)接口送入ECU，完成汽车发动机在运行过程中对其工况状态的实时检测任务。在检测过程中，需要检测与输入的信号有模拟信号和数字信号两种。从传感器送来的信号，首先进入输入回路。在输入回路中，对输入信号进行预处理。一般是去除杂波和将正弦波变为矩形方波后，再转换成输入电平，其大致过程如图3-1所示。 图3-1 发动机电子操纵的组成从传感器送出的信号有模拟信号和数字信号两种，其中的模拟信号ECU不能直

39、接识不与处理，需通过相应的A/D中转换电路将模拟信号转换成数字信号后才能输入ECU(微机)。从传感器送出的信号有模拟信号和数字信号两种，其中的模拟信号ECU不能直接识不与处理，需通过相应的A/D中转换电路将模拟信号转换成数字信号后才能输入ECU(微机)。输入的模拟信号有吸入空气流量、空气温度、发动机冷却水温度、发动机负荷(转速)、电源电压等多个信号。这几个信号分不通过相应的处理电路后，再通过模数(A/D)转换器转换之后，才以数字量的形式送入到中央处理器CPU，操纵系统采集的数字信号要紧是来自转速传感器的转速信号与活塞上止点参考信息，它们差不多上脉冲信号。这两个信号通过处理电路之后，通过I/O

40、(输入输出接口电路)接口就可直接送入ECU。其过程如图3-2所示。图3-2 A/D转换工作过程示意图第二节 数据采集系统的设计车辆行驶记录仪大多采纳轮速传感器记录制动过程中的车速曲线。国内研制的车辆行驶记仪大多采纳轮速传感器记录制动过程中的车速曲线(如图2-3所示) 。实际上，目前国内车辆大多没有配置防抱死制动系统(ABS)，在紧急制动时，假如路面的附着系数较低，车辆车轮有时会发生抱死，车辆滑行速度远大于车轮转动的速度(如图3-3中的车身速度、车轮速度)，现在轮速不能反映汽车真实的行驶状况，有必要测量记录实时车速。传统上测量车速要紧有五轮仪、非接触式五轮仪，仅适用于测量系统，不适用于操纵系统，

41、且价格也较高。图3-3 车辆制动过程的轮速与车速因此，那个地点提出一种利用加速度传感器测量加速度，然后进行积分求出速度的汽车行驶记录系统。同时利用微处理器的存储功能记录汽车在最近360h内的行驶状态数据，同时具有数据锁死功能。 在AD处理电路中，由于压力传感器送到采集板的压力信号是电流信号，因此在输入端利用周密电阻将其转换成电压信号，并经放大电路对其进行放大。关于轮速信号，数据采集系统使用了霍尔式传感器处理电路，集和处理轮速信号。其电路图如图3-4所示。开关量输入处理电路要紧指人踩下制动踏板所发出的信号。那个地点用MAX6816对其进行防抖整形处理。然后输入到MCU的中断口。30301TLP5

42、211VccWHEEPT74LSVcc图3-4 霍尔传感器速度采集转换电路第三节 系统总体设计汽车车速传感器是车辆安全行驶的重要设备，它能否稳定工作，将直接阻碍到车辆的正常运行：车辆的运行离不开速度信号。而速度信号的可靠性要紧取决于以下几个方面：其一，速度传感器本身的内在质量好坏；其二，速度传感器与车辆轮对是否可靠连接；其三，车辆正常行驶状态下，车辆轮对是否出现空转的现象。针对以上情况，本文设计了一种实现方法。 车辆速度处理装置的要紧原理是：综合检测车辆轮对上安装的多个(多路)速度传感器，通过有效性检测、分析、运算，得到速度的平均值和有效值，并依照设定输出相应的速度信号。车辆的速度是通过机械传

43、动方式传到仪表头内的，通过齿轮变换，达到 转行程/ 车速的测量确实是将这一模拟信号经A/D得到数字信号，最后成为对方波信号的测量。由于中国公路条件复杂，规定不同等级的公路同意的最高速度不同。因此取中等平均速度，当取中等平均速度为 ,采样信号为方波，而采样后进行8倍频时，采样后方波的频率为 (4) 式(1)中： 为汽车中速行驶时的平均速度； 汽车每行驶1公里到达表头内的转速；倍率为设计值，此值取值越大，采样精度就越高；假如取 Us=90km/h；4000 转；倍率=8 ，则取样方波的频率为 100Hz。由分析可知，当把信号周期作为一次测量的周期时，对车速的测量大约要810ms。如此，在1s内最多

44、可测量100次，为了保证数据的有效性和准确性，又有足够的时刻来显示报警，对车速的测量周期为10次/s。整个工作过程是：经光电转换取得的代表车速的脉冲信号，通过分频整形后，再由多路电子开关电路，送至CPU，方脉冲的下沿触发中断。现在操纵器对2次中断之间的(周期)时刻进行测量。再将周期转换为频率。CPU的 作为计数脉冲的输人端， 作为操纵定时器使用。只要车辆停止行驶时，CPU亦停止测量。当选择CPU的定时时刻为10ms，晶振频率为12MHz时，CPU的初值按下式计算得： 整个车辆速度操纵报警系统要紧由速度测量推断识不、行车安全报警决策模块、译码显示、随机刷新存储、语音报警提示、高压延时操纵等几部份

45、组成。统的结构方框图如图3-5所示。 图3-5 报警系统结构图车辆限速的操纵过程：通过机械传动方式传到仪表头内的，通过齿轮变换，达到行程的转速，车速的测量确实是将这一模拟信号经AD变换得到数字信号，最后成为对方波信号的测量。然后对数据进行有效的分析，采纳实时报警、延时操纵等方法实现车辆的安全行驶，并将行驶速度进行随机的存储，提高了系统对复杂路况处理能力。最后系统对车辆行驶的速度及其它车况参数进行采样、测量、计算。并将测量结果显示出来，进行语音报警，从而达到限速操纵。 第四章 车辆限速装置的性能测试性能指标本装置选用了国产CS3020霍尔开关元件，要紧参数如下： 4.524V 最大灌电流100k

46、Hz；工作效率100kHz；供电电源：DC110(1-30%)110(125%)V；检测操纵器的总功耗1W；环境温度：-2570绝缘电压：AC1500V，1rain；体积:285n ln l185 n ln l75 n ln l；本加速度传感器是高稳定、高精度、可靠性高、低漂温、环境适应性强的新型加速度传感器。其输出信号可直接送入记录仪器。其要紧指标： 量程：-2g+2g； 输出信号范围：05V；输出信号(DC)：2.50000.40V；频率响应：0100Hz；电源电压(DC)：125%；输入电流：0.1A； (4.55.5)V操纵装置技术参数如下：电源输入：(11010)V；信号输入：(11

47、010)V；单片机工作电压：(4.55.5)V；压力开关动作值：560kPa；电空阀工作电压：(11010)V； 测试方法与结果 方法一：为了测试该速度传感器的精度和误差范围，特在实验条件下对其进行了测试。所得到的实验数据如表1所列。能够看出，实验所测得的数据漂移较小，低速情况下相对误差范围在1r/min以内，高速情况下在3r/rain以内，能够满足车辆速度传感器检测的要求。该校验仪的低速特性特不行、转速平稳，而且车辆的正常行驶速度在其所能检测的范围之内。本文介绍的车辆速度传感器在线校验仪已通过试用。使用过程中，车辆轮径9001200mm可调，速度范围2200Km/h，精度0.3 Km/h，稳

48、定性2r/min。该装置体积小、使用简单、运行稳定、可靠性好，可准确地检测车辆速度传感器的精度和性能。表 1 实验数据转速（r/min）1350100200400600800100012001400漂移（r）111-1-1-1-11+1-2+2+1+2+2-2+1时刻（min）4433222333方法二：利用永磁同步电动机定子交轴电流和转速方程构造降维线性Luenberger观测器来获得电动机的转速，观测器简单易行，通过特征值的配置能够获得快速的收敛速度。采纳直接反馈线性操纵策略来设计系统操纵器，使系统具有良好的速度跟踪和转矩响应。通过Mat lab的仿真，验证了系统设计的有效性和可行性。 方

49、法三：OES二维速度传感器能够以非接触方式测量传感器与被测物体表面的相对位移和速度，它的研制成功，解决了我国汽车制动侧滑量的难题，有用且可靠性强，关于提高我国汽车安全性能检测有着重要意义。 第三节 干扰问题系统在实际应用中由于各种信号、电磁的产生，使硬件系统和软件系统中都存在着专门多干扰因素。在测控系统中，要紧存在空间辐射干扰、信号通道干扰、电源干扰和数字电路引起的干扰。本设计中有较多经传感器转换和放大器放大的电信号，由于测试环境的电磁干扰、传感器和放大器自身的阻碍，往往会含有多种频率成分的噪音信号。严峻时,这种噪音信号会淹没待提取的输入信号，造成测试系统无法猎取被测信号。这时就要对其采取抗干

50、扰措施。硬件抗干扰是应用系统最差不多和最要紧的抗干扰手段，一般从防和抗两方面入手来抑制干扰。其总原则是：抑制或消除干扰源；切断干扰对系统的耦合通道；降低系统对干扰信号的敏感性关于本系统，硬件抗干扰设计的具体措施有：光耦隔离、接地、屏蔽、滤波去耦等方法。软件抗干扰措施有：数字滤波技术（有算术平均法、中值法、抑制脉冲算术平均法、一阶惯性滤波法、程序推断滤波法和递推平均滤波法等）、软件冗余、设备软件陷阱等方法。 第四节 汽车车速传感器装置的应用我们明白汽车传感器的作用确实是将一些我们需要检测的信号转换成电信号并输出，让我们能够通过反馈回来的信号来判定系统现在的状态。汽车速度传感器确实是如此一种设备，

51、它通过检测电控汽车的车速并将具体的车速信号转换成电信号传输给汽车的核心操纵电脑，操纵电脑用那个输入信号来进行判定运行的状态，并发出指令来操纵发动机怠速，它还能够实现自动变速器的变扭器锁止，自动变速器换档及发动机冷却风扇的开闭和巡航定速等功能。汽车车速传感器电子限速的作用是限制车速过高，防止因车速过高造成事故。电子限速器能够实时监测车辆的速度，当车速达到一定值的时候，它就会操纵供油系统和发动机的转速，这时即使踏下油门踏板，供油系统也可不能供油。电子限速器的临界值在车辆出厂时差不多设置好，一般是无法改变的。在国外，汽车的最高时速一般被限制在250km，而在国内，因为大部分国产车辆的最高时速只是20

52、0km多一点，专门多都达不到200km，因此一般都没有电子限速器。电子限速器的应用，能够在专门大程度上降低交通事故的发生率，减少人员伤亡及财产损失。车辆的微机操纵时代差不多来临，同时随着微机、电子技术的日臻完善蓬勃进展，再加上操纵理论的不断成熟完善，发动机电控技术有望取得更大的突破。现代车辆电控技术的理论基础确实是现代操纵理论。从早期的经典操纵到目前的智能操纵，操纵理论在车辆电控中得到了广泛的应用。要紧有PID操纵、最优操纵、自适应操纵、滑模操纵、模糊操纵、神经网络操纵以及预测操纵等。现代操纵理论的进展使得电控系统更能适应复杂的多变量系统、时变系统和非线性系统，甚至关于数学模型不甚精确的系统也

53、能实施精确有效的操纵。近二十年里，自动化技术已在工业、科学应用和军事方面得到迅猛的进展。但是，由于缺少精确可靠的测量仪器，自动操纵技术的应用受到严得的阻碍。一种具有良好线性度的热偶流速度传感器已在英国TROLEXLTD服了许多传感器因为非线性失真（精度5%F.S）而不能在工业上应用的问题。国外目前的智能制动操纵，差不多由ABS进展到TCS(Tractive force control system牵引力操纵系统)，又进一步进展到VDC（Automobile dynamic control system汽车动态操纵系统）。VDC系统能够把汽车的制动、驱动、悬架、转向、发动机等各要紧总成的操纵系统

54、，在功能、结构上有机的综合在一起。在系统安装中，增加车辆转向行驶时横向摆动的角速度传感器，通过操纵内外、前后车轮的驱动力和制动力，确保车辆行驶的稳定状态。VDC的开发，使车辆的主动安全系统能够在大部分的工作状态下，都能对驾驶员提供主动的行驶安全保证。今后在车辆制动技术方面的研究，通过CAN总线，把车辆在行驶过程中产生的信息共享，进行整个传动系统的操纵。第五章 汽车车速传感器装置的应用及进展趋势由于汽车传感器在汽车电子操纵系统中的重要作用和快速增长的市场需求，世界各国对其理论研究、新材料应用和新产品开发都特不重视。以后的汽车用传感器技术，总的进展趋势是微型化、多功能化、集成化和智能化。 微型传感

55、器基于半导体集成电路技术进展而来的MEMS (微电子机械系统)，微型传感器利用微机械加工技术将微米级的敏感元件、信号处理器、数据处理装置封装在一快芯片上，由于具有体积小、价格廉价、便于集成等特点，能够明显提高系统测试精度。目前该技术日渐成熟，能够制作各种能敏感和检测力学量、磁学量、热学量、化学量和生物量的微型传感器。由于基于MEMS技术的微型传感器在降低汽车电子系统成本及提高其性能方面的优势，它们已开始逐步取代基于传统机电技术的传感器。多功能化是指一个传感器能检测2个或者两个以上的特性参数或者化学参数，从而减少汽车传感器数量，提高系统可靠性。 集成化是指利用IC制造技术和精细加工技术制作IC式

56、传感器。 智能化是指传感器与大规模集成电路相结合，带有CPU，具有智能作用，以减少ECU的复杂程度，减少其体积，并降低成本。 总之，随着电子技术的进展和汽车电子操纵系统应用的日益广泛，汽车传感器市场需求将保持高速增长，微型化、多功能化、集成化和智能化的传感器将逐步取代传统的传感器，成为汽车传感器的主流。结束语 该系统的设计思想是主动的，从人本主义动身，考虑的是时刻提醒驾驶员的自我安全意识，得出车辆的行驶安全程度，并采取有效的措施正对性的防护，最大限度幸免因为车辆超速造成交通事故。 该系统硬件要紧包括以下四大模块：单片机主控模块、传感器模块、报警模块和显示模块等。其中单片机要紧完成外围硬件的操纵以及一些运算功能；传感器完成信号的采样空能；报警模块要紧负责