基于pic16f873单片机汽车巡航控制系统的研究

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1、基于PIC16F873单片机汽车巡航控制系统的研究摘要随着汽车工业的迅速发展，汽车的普及面越来越宽，人们对汽车的安全性和舒适性有了更高的要求。汽车巡航控制系统可以减轻驾驶员的压力，提高驾车的舒适性，具有重要的研究意义。本文综述了国内外汽车巡航控制系统的发展状况和发展方向，介绍了巡航控制系统的构成和基本原理，在学习已应用的各种控制方案如PID控制、模糊控制、迭代学习控制、自适应控制的基础上，提出了一种将模糊控制和PID控制有效结合的模糊PID控制方案，模糊PID控制根据操作人员的实践经验，运用控制规则模糊化，对PID参数进行在线调整，克服了PID控制

2、和模糊控制在实际应用中的局限性，取得了理想的控制效果。以轿车为对象，分析汽车行驶过程中受到的各种外力，利用软件MATLAB建立了汽车仿真模型、控制器模型及整个巡航控制系统的模型，仿真并对结果进行分析。设计了系统硬件电路，介绍了汽车巡航控制系统中所用到的微控制器和电源芯片及驱动控制芯片。提出了系统主程序的设计思想，给出了系统主程序结构流程图和子程序如车速采集程序、A/D转换程序、电机控制程序的结构流程图。完成了软件的编制并在实验室所搭建的巡航控制平台上进行了调试，结果表明，系统能够实现简单的巡航控制命令，且效果理想。关键词：巡航控制；传感器；驱动电路

3、；一、巡航控制系统的发展现状和趋势1.1巡航控制系统的国内外发展状况国外汽车巡航控制系统起步很早，其发展过程主要经历了三个阶段：第一阶段是上世纪60年代至70年代中期，早期的汽车巡航控制系统主要是机械式和气动机械式巡航控制系统。例如，日本丰田公司从1965年起就开始在车上装用机械式巡航控制系统。之后，德国的VDO公司也研制出了气动机械式巡航控制系统。而1968年德国奔驰公司开发了晶体管控制的巡航控制系统，并在莫克利汽车上装用，这期间美国和日本相继出现了以模拟电路为基础的汽车巡航控制系统。第二阶段是上世纪70年代中后期至80年代中后期，以数字信号为主

4、的控制系统。随着单片机技术的发展，特别是大规模集成电路及单片机的应用。出现了以数字技术为基础的巡航控制系统。如1974年美国鲁卡斯汽车研究中心研究出了性能完善的运用卫星雷达的数字车速/车距控制系统，该系统可以更好地适应路面状况的变化。日本日野(Hino)公司于1985年投放市场一种基于燃油经济性的车速控制系统，其控制框图如图1-1所示，其控制部分是基于数字式微处理器。美国摩托罗拉公司也研制了一种采用微处理器控制的巡航控制-2-系统，这种系统的所有输入指令以数字形式直接存储和处理，微处理器根据指令车速、实际车速以及其他输入信号，按给定程序完成所有数据

5、处理，并产生步进电机的驱动信号输出，改变节气门开度，每种车型的最佳加速度和减速度由编程人员决定。从安全上考虑，将制动开关与节气门执行器直接相连，这样，当踩下制动踏板时，在断开巡航控制的同时，将执行器的动力源断开，从而使节气门迅速脱离巡航控制系统的控制。与模拟技术相比，数字系统的突出特点是系统的信号量以数字表示，受工作温度和湿度的影响较小，因此数字控制具有更高的稳定性。汽车自动巡航控制系统采用先进的大规模或超大规模集成电路技术做成专用模块，也可在微处理器上编程实现。当汽车上其他系统已有控制微处理器时，只要修改一下程序便可将此功能附加上去，因而可节省昂

6、贵的硬件开支。第三阶段，从上世纪90年代开始，国外又开始发展以智能化为核心的汽车自动巡航控制系统和以定距离控制为主的自适应巡航控制系统。1990年美国鲁卡斯公司研制出一种自动恒速智能控制系统，该系统采用了连续调频波雷达，通过雷达来探测前方车辆与本车的距离，通过处理单元计算出相对车速与距离，并将该信息提供给电控单元，通过执行器控制节气门来控制车速。之后，该公司又针对暴露的问题加以改进，在美洲虎牌轿车安装了新的自动恒速控制系统，并对控制节气门与制动器的执行机构作了改进，微波雷达安装在前保险杠内，通过塑料车牌照发射微波探测信号。目前国外很多专家都在研究自

7、适应巡航控制系统(Self-adaptionCruiControlSystem，简称ACCS)。这种巡航控制系统主要由测速装置、转向角传感器、车速传感器、制动ECU(ElectronicControlUnit)和发动机ECU等组成。当道路情况良好时，该系统就是普通的巡航控制系统，可以按设定车速巡航行驶；当距另一辆车距离较近并相对车速较高时，通过巡航控制系统控制制动器减速。情况正常后将自动恢复原先的车速，如果前方车辆减速，AC便操纵制动器来维持一定的车距，从而避免了汽车的追尾。国外开始研究一种半自主式的巡航控制系统。此种巡航控制系统能够很快地应用于公

8、路上，同时能够保持人工操纵和自适应巡航控制系统的共存。其研究的理论结果表明，此种控制具有更高的控制精度。综合利用仿真、分析