汽车自适应巡航系统模拟设计
本文设计是基于单片机的自适应巡航系统模拟设计，分析了自适应巡航系统的工作原理，确定了自适应巡航系统的模拟方案。完成了在自适应巡航控制系统模拟设计工作中所需要使用的元器件的选取、硬件整体的电路设计以及对应的驱动程序的编写。该系统实现行车过程中汽车的定速巡航功能。具有减缓驾车人行车过程中的疲劳程度、提高行车的安全可靠性、使得行驶过程中车速的变化更加科学合理、降低油耗、减少有害气体排放的重要意义。对于如今的社会所倡导的节约、减排、安全至上的行车理念有重大的推动作用。关键词 单片机，可靠性，行车理念，巡航控制系统目 录
1 引言 1
1.1 定速巡航系统的研究意义 1
1.2 最新电子式定速巡航的主要功能 1
2 模拟方案设计 2
3 系统硬件设计 3
3.1 系统总体电路图 3
3.2 AT89C51单片机 3
3.3 ADC0832 6
3.4 Lm016L(LCD显示器) 6
3.5 电位器 7
3.6 蜂鸣器 9
4 系统电路设计 10
4.1 晶振电路 10
4.2 复位电路 10
4.3 显示电路 10
4.4 AD转换电路 11
4.5 矩阵键盘 11
5 系统程序设计 11
5.1 proteus简介 12
5.2 keil4简介 12
5.3 主程序流程图 12
5.4 程序设计 13
5.5 程序编译 13
6 仿真结果 15
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 课题分析
1．1 定速巡航系统的研究意义
定速巡航系统(CRUISE?CONTROL?SYSTEM)缩写为CCS，在日常生活中又被人们称之为定速巡航驾驶装置、油门电子控制定速安全驾驶系统等。遵照司机安排的行驶车速合下定速按钮以后，不需要踏着油门的脚踏板方能够以电子控制方式地按照设定的速度行驶，使得汽车
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19
参考文献 20
1 课题分析
1．1 定速巡航系统的研究意义
定速巡航系统(CRUISE?CONTROL?SYSTEM)缩写为CCS，在日常生活中又被人们称之为定速巡航驾驶装置、油门电子控制定速安全驾驶系统等。遵照司机安排的行驶车速合下定速按钮以后，不需要踏着油门的脚踏板方能够以电子控制方式地按照设定的速度行驶，使得汽车按照一定的车速前进。使用了该种设备，如果汽车在高速公路上长距离行驶以后，驾驶员便不需要用脚去踩踏油门脚踏板，缓解了劳累的程度，与此同时省去了不合理的速度改变，这样一来降低油耗。其中现在比较普遍的有两种控制方式，一种是最新电子式，一种是机械控制式。就本课题而言，最新电子式的工作原理及其控制系统是我们需要研究的。
1．2 最新电子式定速巡航的主要功能
定速巡航功能：主要是由巡航控制结构获取轮速感应器传来的脉冲信号与既定的车速进行对比，借由准确的单片机处理传出命令，确保汽车在既定车速下的最准确喷油容量。
自动降低油耗的功能：主要是借由自动调整改变进气门的开合角度与开合时间，更有效率地降低电子油门传感器因为不良路况还有不好的行车陋习产生的不稳定数据，由于准确核对燃油量，让能源得以最彻底利用，从而达到节省燃料的目的。
油门提速功能：关键是借由增加进气门感受灵敏度得以起作用的。当巡航装置察觉驾驶员有提速趋向的时候，便促使进气门更加迅速的开启，如此便让油门感受的敏捷性达到了增加的效果。在油门脚踏板进入正常作用时，处理系统会按照油门变化的大小、速率导出油门信息的改变速度。速度差异越大，表示提速意愿越明显，最后得以让油门反应得更加的灵敏，整个车身的加速感则显著增加，从而使得驾驶员发现到整车马力很大程度上增加。
车速限制功能：借由处理器，依照设置的车速最大数，油门信号最大值被设置输出，当油门传输出去的信息超不超过最初存储的最大值，从而达到控制最大车速的效果。
制动提醒功能：借由收集制动系统的的信息，如果制动系统或制动安全系统出现问题时，则借由提醒的途径对行车人员发出提示。在现在的中高档的轿车中都应用到定速巡航系统。本课题所做的汽车定速巡航控制系统模拟设计将对其中的原理和控制有更加清楚的认识，对我们将来从事汽车电子方面的工作有着更大的帮助。
2 模拟方案设计
常用的电子油门定速巡航的工作方式更加合理化和准确化，借由定速巡航系统调整电子油门传感器传出的信息，调整进气门开合角度，以此达到对汽车行驶车速的把握。定速巡航按钮按下后，定速巡航系统便借由电子油门传感器传出的信息，按照当前做所定的车速，适当的调整当前的节气门的开度的大小，进一步让气、油按照最合理的比例混合，最终进入定速巡航所需要的的行进车速。以往的节气门拉杆等操纵机构被彻底淘汰了，已能够做到把控更准确、可靠性更好的效果。本系统拟采用电位器模拟节气门，电位器阻值每次增加或减少1％，表示节气门开度每次增加或减少对应的大小，相应的车速每次增加或减少2km/h。对应的车速对应的车速显示在液晶显示器上，车速的调节范围在0-200km。同时，矩阵键盘用来模拟定速模式的确认。工作原理如图1所示。
图1 巡航系统工作原理图
3 系统硬件设计
3.1 系统总体电路图
本文设计的硬件接口电路如图2所示。
图2 系统整体电路图
本系统所选用的主要电子元器件列表如表1所示。
表1 系统主要元器件
元件名称
数量
型号
单片机
1
AT89C51
AD转换芯片
1
ADC0832
液晶显示器
1
LM016L
矩阵键盘
1
四行三列
蜂鸣器
1
BUZZER
电位器
1
POT-HG
三极管
1
PNP
3．2 AT89C51单片机
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，也就是我们所说的单片机。AT89C51 提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32
1 引言 1
1.1 定速巡航系统的研究意义 1
1.2 最新电子式定速巡航的主要功能 1
2 模拟方案设计 2
3 系统硬件设计 3
3.1 系统总体电路图 3
3.2 AT89C51单片机 3
3.3 ADC0832 6
3.4 Lm016L(LCD显示器) 6
3.5 电位器 7
3.6 蜂鸣器 9
4 系统电路设计 10
4.1 晶振电路 10
4.2 复位电路 10
4.3 显示电路 10
4.4 AD转换电路 11
4.5 矩阵键盘 11
5 系统程序设计 11
5.1 proteus简介 12
5.2 keil4简介 12
5.3 主程序流程图 12
5.4 程序设计 13
5.5 程序编译 13
6 仿真结果 15
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 课题分析
1．1 定速巡航系统的研究意义
定速巡航系统(CRUISE?CONTROL?SYSTEM)缩写为CCS，在日常生活中又被人们称之为定速巡航驾驶装置、油门电子控制定速安全驾驶系统等。遵照司机安排的行驶车速合下定速按钮以后，不需要踏着油门的脚踏板方能够以电子控制方式地按照设定的速度行驶，使得汽车
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19
参考文献 20
1 课题分析
1．1 定速巡航系统的研究意义
定速巡航系统(CRUISE?CONTROL?SYSTEM)缩写为CCS，在日常生活中又被人们称之为定速巡航驾驶装置、油门电子控制定速安全驾驶系统等。遵照司机安排的行驶车速合下定速按钮以后，不需要踏着油门的脚踏板方能够以电子控制方式地按照设定的速度行驶，使得汽车按照一定的车速前进。使用了该种设备，如果汽车在高速公路上长距离行驶以后，驾驶员便不需要用脚去踩踏油门脚踏板，缓解了劳累的程度，与此同时省去了不合理的速度改变，这样一来降低油耗。其中现在比较普遍的有两种控制方式，一种是最新电子式，一种是机械控制式。就本课题而言，最新电子式的工作原理及其控制系统是我们需要研究的。
1．2 最新电子式定速巡航的主要功能
定速巡航功能：主要是由巡航控制结构获取轮速感应器传来的脉冲信号与既定的车速进行对比，借由准确的单片机处理传出命令，确保汽车在既定车速下的最准确喷油容量。
自动降低油耗的功能：主要是借由自动调整改变进气门的开合角度与开合时间，更有效率地降低电子油门传感器因为不良路况还有不好的行车陋习产生的不稳定数据，由于准确核对燃油量，让能源得以最彻底利用，从而达到节省燃料的目的。
油门提速功能：关键是借由增加进气门感受灵敏度得以起作用的。当巡航装置察觉驾驶员有提速趋向的时候，便促使进气门更加迅速的开启，如此便让油门感受的敏捷性达到了增加的效果。在油门脚踏板进入正常作用时，处理系统会按照油门变化的大小、速率导出油门信息的改变速度。速度差异越大，表示提速意愿越明显，最后得以让油门反应得更加的灵敏，整个车身的加速感则显著增加，从而使得驾驶员发现到整车马力很大程度上增加。
车速限制功能：借由处理器，依照设置的车速最大数，油门信号最大值被设置输出，当油门传输出去的信息超不超过最初存储的最大值，从而达到控制最大车速的效果。
制动提醒功能：借由收集制动系统的的信息，如果制动系统或制动安全系统出现问题时，则借由提醒的途径对行车人员发出提示。在现在的中高档的轿车中都应用到定速巡航系统。本课题所做的汽车定速巡航控制系统模拟设计将对其中的原理和控制有更加清楚的认识，对我们将来从事汽车电子方面的工作有着更大的帮助。
2 模拟方案设计
常用的电子油门定速巡航的工作方式更加合理化和准确化，借由定速巡航系统调整电子油门传感器传出的信息，调整进气门开合角度，以此达到对汽车行驶车速的把握。定速巡航按钮按下后，定速巡航系统便借由电子油门传感器传出的信息，按照当前做所定的车速，适当的调整当前的节气门的开度的大小，进一步让气、油按照最合理的比例混合，最终进入定速巡航所需要的的行进车速。以往的节气门拉杆等操纵机构被彻底淘汰了，已能够做到把控更准确、可靠性更好的效果。本系统拟采用电位器模拟节气门，电位器阻值每次增加或减少1％，表示节气门开度每次增加或减少对应的大小，相应的车速每次增加或减少2km/h。对应的车速对应的车速显示在液晶显示器上，车速的调节范围在0-200km。同时，矩阵键盘用来模拟定速模式的确认。工作原理如图1所示。
图1 巡航系统工作原理图
3 系统硬件设计
3.1 系统总体电路图
本文设计的硬件接口电路如图2所示。
图2 系统整体电路图
本系统所选用的主要电子元器件列表如表1所示。
表1 系统主要元器件
元件名称
数量
型号
单片机
1
AT89C51
AD转换芯片
1
ADC0832
液晶显示器
1
LM016L
矩阵键盘
1
四行三列
蜂鸣器
1
BUZZER
电位器
1
POT-HG
三极管
1
PNP
3．2 AT89C51单片机
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，也就是我们所说的单片机。AT89C51 提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32
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