基于单片机的汽车电子油门控制器的设计与实现
单片机应用-油门控制器设计
单片机课程论文基于单片机的汽车电子油门控制器的设计与实现学院：汽车学院专业：载运工具运用工程姓名：刘伟学号：2011122095指导教师：杨立本完成时间：2012-6-5基于单片机的汽车电子油门控制器的设计与实现随着经济的高速发展，目前汽车已经开始进入普通百姓家庭，给人们的出行带来了方便。
但是有时因驾驶员错误地将油门当刹车，从而产生了许多悲惨的交通事故。
面对这样的安全问题，科研人员开始着手研究解决这一问题的方法。
经实际调查，目前市场上一些机械结构方案。
有的不符合人体工程学原理，有的结构复杂可靠性差，有的甚至会带来一些新的问题。
基于这些问题，提出利用单片机控制汽车的油门，以此来解决所存在的实际问题。
本控制器在普通油门上，安装了速度和位移传感器，利用单片机检测与控制，实现汽车油门开度控制和油门与刹车自动切换的目的。
1、系统的组成原理及控制过程油门控制器主要由油门踏板、踏板位移传感器、油门电控单元（ECU）、数据总线和执行器组成。
位移传感器安装在油门踏板内部，随时检测油门踏板的位置。
一旦检测到油门踏板位置有变化，会瞬间将此信息送往ECU，ECU对该信息和其他传感器送来的数据信息，进行综合运算处理，然后输出一个控制信号，该控制信号通过总线送到电磁执行器，执行器驱动节气门执行机构，从而实现控制油量输出大小，进而调节车速。
其组成框图如图1所示。
图1 油门控制器系统框图本油门控制器在传统油门的机械结构基础上，安装了速度和位移传感器，在制动踏板和节气门上，分别装有1个微型电动机和1个执行器，如果驾驶员误动作，把油门踏板当成了制动踏板，瞬间将使油门踏板大角度地压到了最低端，这时单片机将立刻启动制动踏板下的电动机快速旋转，带动制动踏板迅速压到最下，进行强行“刹车”动作，立刻使汽车减速停车；同时节气门中的执行器立刻将节气门关闭，使发动机停止旋转。
这样使电机和执行器在单片机的控制下，瞬间完成油门的关闭，停止发动机旋转，自动拉下制动踏板，强行刹车制动。
电控油门方案
电控油门项目设计方案目录1.概述 ··················································································································································1.1项目概述·······································································································································1.2方案实用范围·······························································································································2.方案设计 ··········································································································································2.1方案介绍·······································································································································2.2方案整体设计图···························································································································2.3可能遇到的问题····························································································································2.4应急措施········································································································································3.实施计划及进度·······························································································································3.1实施计划·······································································································································3.2计划进度·······································································································································4.方案总结 ··········································································································································1.概述1.1项目概述本项目以传统油门为基础，利用控制舵机，实现开环控制，拉动油门拉线移动。
汽车电子油门控制系统的工作原理
汽车电子油门控制系统的工作原理汽车电子油门控制系统是现代汽车中一项重要的技术，它通过电子装置控制引擎油门的开合，从而实现对汽车的加速和减速控制。
本文将详细介绍汽车电子油门控制系统的工作原理。
一、传统机械油门控制系统的弊端传统机械油门控制系统采用了机械连杆的方式将驾驶员踩下的油门踏板的力传递到引擎，来控制汽车的速度。
然而，这种系统存在一些弊端。
首先，机械系统存在传导延迟，也就是说驾驶员踩下油门踏板后，汽车加速的响应时间会有一定的延迟。
其次，机械系统在工作过程中摩擦损耗较大，容易发生磨损和故障，降低了驾驶的舒适性和可靠性。
二、汽车电子油门控制系统的组成汽车电子油门控制系统主要由以下几个组成部分构成：1. 油门踏板：驾驶员通过踩下油门踏板来控制汽车的速度。
油门踏板内部安装有传感器，可以感知驾驶员对油门的力度。
2. 电子控制单元（ECU）：电子控制单元是整个系统的核心，它接收油门踏板的信号，并根据驾驶员的需求来控制引擎的油门开度。
ECU还能根据其他传感器的信号，如车速传感器和转速传感器，来做出更精确的油门控制。
3. 电机执行机构：电机执行机构通过接收ECU的控制信号，将引擎油门执行器的开度调整到相应的位置。
电机执行机构通常采用步进电机或直流电机，以实现精确的油门控制。
4. 传感器：传感器是汽车电子油门控制系统中不可或缺的一部分。
除了油门踏板上的传感器外，系统还需要车速传感器、转速传感器等来提供与油门控制相关的实时数据。
三、汽车电子油门控制系统的工作原理汽车电子油门控制系统的工作原理可以简述为以下几个步骤：1. 感知驾驶员的需求：当驾驶员踩下油门踏板时，踏板上的传感器会感知到驾驶员对油门的力度，并将信号发送给ECU。
2. 读取其他传感器信号：ECU不仅会接收油门踏板的信号，还会读取其他传感器的信号，如车速传感器和转速传感器。
这些传感器提供了与油门控制相关的实时数据，以帮助ECU做出更准确的控制。
3. 计算油门开度：根据驾驶员对油门的要求和其他传感器提供的数据，ECU会计算出应该给引擎施加多大的油门开度。
MM908E624单片机在汽车电子油门控制系统的应用参赛作品
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MM908E624单片机在汽车电子油门控制系统的应用
作者：******
1 、引言
目前，轿车已深入家庭，轿车的安全行驶关系到每个家庭的幸福和国家的安定，但是轿车追尾事件的时有发生，以及情急之下误踩油门代替刹车造成车毁人亡的惨剧的事件，深深地触动我们设计人员。
随着，电子技术特别是单片机的发展，单片机进入轿车控制系统，便汽车有了智能化可以紧急情况代替人的反应，更安全更可靠。
下面我介绍一下基于MM908E624 单片机的汽车智能油门。
通常传统的油门通过右脚进行机械控制，并且紧急刹车也在用右脚控制，在紧急情况，刹车踏在油门的事故时有发生。
并且由于通过机械传导，结构较为复杂，增加成本。
我的设计完全避免这样的风险，使用简单方便。
油门控制系统安装在方向盘上，通过指令控制执行部分（马达）控制油门的开度，实现轿车油门开度控制的目的。
与此同时，通过传感器可以从显示部分得知油门的实际开度，可以省油节油，并有利于新驾驶员驾驶避免半途熄火的危险驾驶。
智能判断功能，车前身的超声波测距可以得知轿车的车距并判断车距是否安全，并根据相应的车速报警。
自动使油门开度变小变大。
其关键点，右脚只需进行刹车控制从而避免了误踩油门。
并可同时进行油门控制，最大限度减少轿车刹车的惯性。
可以说此项技术是现代汽车技术的伟大革新。
使。
基于智能芯片的发动机电子油门技术设计分析
www�ele169�com | 97实验研究0 概述摩托罗拉集成电路产品性能强劲，提供众多具有良好性能的电源、控制和通信功能。
专用SMARTMOS 混合信号工艺具有高密度逻辑，可以同时实现模拟和驱动功能，其易用性、良好的IC 设计和负载保护功能、更少的器件数量和高可靠性满足了设计人员的要求。
摩托罗拉标准产品包括功率开关集成电路、电源管理集成电路、网络收发器、汽车安全产品以及特殊功能器件，可提供单芯片和集成封装在一起的芯片。
其中很多器件的设计可以与摩托罗拉的微处理器、单片机和DSP（数字信号处理）结合使用。
1 发动机电子油门技术设计原理通常传统的油门通过右脚进行机械控制，并且紧急刹车也在用右脚控制，在紧急情况，刹车踏在油门的事故时有发生，且动作通过机械传导，结构较为复杂，成本较大。
而采用新的设计完全避免这样的风险，使用简单方便。
油门控制通过指令控制执行部分（电机）控制油门的开度，实现轿车油门开度控制的目的。
与此同时，通过传感器可以从显示部分得知油门的实际开度，可以省油节油，并有利于新驾驶员驾驶，避免半途熄火的危险驾驶。
■1.1 智能芯片特点与基本应用智能芯片，是新一代功率器件，其把功率器件与检测和控制电路、传感器、故障自诊断电路及保护电路等整合为一个整体且拥有功率输出能力的创新器件。
它能适应汽车上复杂的电磁兼容环境，其特别注重器件的选择和电路机理的规划设计。
由于此种器件能替换人工来实现较为繁杂多目标的控制，所以其被嵌入了智慧的特征。
比如，在这类器件中，常见的保护功能就有过电压、欠电压、短路、过热、过电流保护等等。
另外，有部分芯片中兼具瞬态电流限制输出、电压过冲保护、最大输入功率限制与软启动等保护电路，这样就大幅度增加了芯片运行的可靠与稳定性能。
目前此类芯片的重量轻、体积小、抗干扰能力与综合性能好好、使用寿命也长等诸多特点，已经普遍装载在于变频调速器、单片机测控系统，甚至家用电器和电力电子设备等行业。
基于单片机的汽车电子油门控制器的设计与实现分析
• 188•由于驾驶人员将油门误认为刹车造成的重大交通事故时有发生，相关人士必须对这个问题给予重视，可以采取单片机控制器将存在的问题妥善解决。
对汽车零配件市场一部分与人体工程学原理存在矛盾的机械结构方案予以淘汰，对可靠性较差、结构复杂的机械方案进行优化，如表1所示。
在普通汽车的油门位置将位移传感器和加速度传感器安装其中，在此基础上，利用单片机的检测原理和控制原理，有效实现汽车油门与刹车自动切换以及控制油门开度的目标。
表1 基于PIC16F877的汽车油门踏板角位置传感序号器件名称数目1传统单片机12AD59013ATQ20914L7805152N390416电感17铁芯18铜环19晶振110LM385111LM311112电位计113电阻614电容815附件若干1 单片机汽车电子油门控制器的设计1.1 发动机的运动方程为了使汽车的油门控制器不仅能够对输出转矩进行有效控制，还能对发动机在喷油作业下的状态进行控制，使发动机的运行功率和运行转速在有效的控制作用下达到最佳状态，可以按照以下方式设计发动机的数学模型。
对发动机在运行状态下具有的方程式进行设计时需要注意，为了进一步简化方程式的复杂性，可以将发动机看做一个一回转机构，使发动机以一回转机构的形式呈现，由负载力矩（Mf ）与发动机驱动力矩Md （n ，x ）在其中发挥作用，具体方程式如式（1）：（1）在该方程中，发动机具有的转动惯量为J c ，曲轴转角为θ，喷油泵的齿条形成为x ，可以得到式（2）：（2）在此等式中，转速增量用Δn 表示，额定转速为n o ，齿条位移增量用Δx 表示，齿条最大行程用x max 表示。
与此同时，由于M fo = M do =716.2xN o /n o ，其中发动机的稳定功率用N o表示，，因此得到以无量纲为主的表示方程式为式（3）：（3）通过拉氏变化得到式（4）：（4）在此方程式中，s 作为拉氏变化的复为量。
1.2 发动机具有的延迟特征针对每一台汽车的发动机而言，都具有不同程度的延迟特征，特别是在发动机点火方面，具有的延迟特征最为明显。
汽车电子限速系统中单片机的应用设计
汽车电子限速系统中单片机的应用设计摘要:车辆限速系统是有效降低高速公路事故的一种方式,在此系统设计中单机片成为了发射和接收系统中的核心控制单元。
其控制的核心功能就是对数据进行判断和选择,以此完成车辆限速。
关键词:限速控制速度控制单机片系统实现1 公路限速向系统概述实现汽车限速行驶,主要是依靠公路和车载系统联合作用来完成。
其中车载控制系是主要的作用系统,其作用的原理是通过对汽车油门的控制来实现对车辆的减速。
因为汽车行驶过程中的油门大小将直接影响测量的速度。
通常汽车的控制油门为踏板油门即人工油门,而在限速系统中需要增加一个自动的限速油门,即通过接收系统传递的公路限速信号,完成对其的控制。
平时正常行驶的时候,限速油门是打开的,车辆的行驶操控依靠的人工油门,当车辆出现超速的时候,即超过了公路限定的速度,此时自控油门就会在车速检测器的作用下,驱动系统开启自控油门,控制车速下降,直至符合车辆速度检测其的要求。
2 汽车电子限速系统设计2.1 信号传递和控制流程车辆限速系统的设计需要按照系统的功能进行划分,主要为公路发射机和车载接收机部分。
数据发射装置主要有两个作用一方面设定和储存数据,一方面对外发射信号。
车载接收机的作用就是接收数据、储存数据、评估车速、报警和控制油门。
整个系统的工作流程如下:公路上的发射机连续不断的向外发射限速的信号。
当经过的车辆经过发射机信号覆盖的区域时,车载接收机就会接收并储存限速的信息。
同车载接收机的处理芯片将对当前的车速进行评价。
如果估计为超速就会发射超速报警,如果超速持续一段时间,车载机就会发出控制供油的信号,此时自控油门启动限制车辆速度,当车速降低就会发出信号恢复人工控制。
系统设计的时间间隔为30s,即30s后车辆就可以完成限速控制。
2.2 数据发射装置数据发射装置是系统的核心,包括中央处理器、无线发射装置、存储器、显示和控制装置组成。
在此系统组成中,单片机就成为了系统控制的核心,其作为中央处理器为整个系统提供必要的判断和评估、数据处理等功能。
基于单片机技术的汽车限速器设计
基于单片机技术的汽车限速器设计摘要随着经济和轿车行业的快速发展，交通安全成为危及人生安全的重要因素，车辆的限速行驶，将显著的降低交通事故的发生。
如今各项先进的电子技术产品应用到汽车上，所以，本文根据汽车限速器的功能要求，设计出基于AT89C52单片机的控制系统。
文中详细介绍了单片机控制系统的功能、原理、硬件、软件的设计，各元器件的选择与应用。
以AT89C52芯片为核心，辅以必要的电子元件及电路，通过LED驱动显示器MAX7219、蜂鸣器、控制开关、按键等能够准确控制电动机启停和报警器的工作状态。
从而，让其车速实现智能化控制，以致于在道路上交通事故的发生率也大大减少了，人们的生命财产得到了有力的保证。
同时达到学习、设计、实际应用的能力。
关键词：单片机AT89C52；LED驱动显示器MAX7219；蜂鸣器；电动机Based on the single chip microcomputer autosafety device designAbstractWith the economy and the rapid development of the car industry, traffic safety become endanger life of the importance of safety factor, the speed limit, will drive vehicle significant reduction in traffic accidents. Now various advanced electronics products applied to the bus, so, this paper based on the requirements of function, thespeed limit is designed based on single-chip microcomputer control system of AT89C52. This paper introduces the function of single chip microcomputer control system, principle, hardware, software design, the components of the selection andapplication. AT89C52 as the core, with chip with the necessary electronic components and circuits, LED by driving displays MAX7219 buzzer, control switch,such as keys can accurately control motor rev. Stop and alarm working condition. Thus, let its speed to realize intelligent control, that on the road traffic accidents are greatly reduced the incidence of the lives and property of the people, by the powerful guarantee. At the same time to study, design, and practical application ability.Key words: AT89C52 single chip; LED MAX7219; driving displays; motor buzzer目录1 前言............................................................... 2汽车限速器研制背景及意义......................................................................................2.1 汽车限速器研制的背景...................................................................................2.1.1 研制的必要性........................................................................................2.1.2 国内外关于超速限速系统设计情况....................................................2.2 汽车限速器研制的意义................................................................................... 3总体设计方案..............................................................................................................3.1 方案的提出.......................................................................................................3.2 方案的比较及确定........................................................................................... 4汽车限速器的功能与原理..........................................................................................4.1 该限速器的功能及技术指标...........................................................................4.1.1 超速语音提示报警功能........................................................................4.1.2 超速时限速功能和降速后又自动恢复功能........................................4.1.3 限速器的技术指标................................................................................4.2 该限速器工作的原理.......................................................................................4..2.1 发动机电子节气门系统的基本组成...................................................4.2.2 发动机电子节气门系统的工作原理....................................................4.2.3 该限速器工作的原理............................................................................ 5汽车限速器的硬件设计..............................................................................................5.1 单片机的选择...................................................................................................5.2 共阴极LED显示驱动器MAX7219芯片 ....................................................5.3 硬件设计...........................................................................................................5.3.1 主控模块................................................................................................5.3.2 按键电路的设计....................................................................................5.3.3 显示电路的设计....................................................................................5.3.4 报警电路的设计....................................................................................5.3.5 节气门电机控制模块............................................................................ 6汽车限速器的软件设计..............................................................................................6.2 主程序部分....................................................................................................... 7限速器的不足与改进方向..........................................................................................7.1 限速器所存在的不足.......................................................................................7.2 限速器今后的改进方向................................................................................... 总结.................................................................................................................................. 致谢.................................................................................................................................. 参考文献..........................................................................................................................1 前言在当今的社会里，轿车行业的迅猛发展，交通道路的发展也随着车辆的增多也贯穿于各大地区，所以，私家轿车也是最普遍的交通运输或代步工具，然而人们往往忽视高速行驶所带来的重大后果。
基于单片机的自动智能加油系统设计
基于单片机的自动智能加油系统设计孙雪蕾; 陈金华【期刊名称】《《农业装备技术》》【年(卷),期】2019(045)005【总页数】2页(P39-40)【关键词】STC15F2K60S2单片机; 机械手; 无线通信; 自动加油【作者】孙雪蕾; 陈金华【作者单位】江苏联合职业技术学院镇江分院江苏镇江 212003【正文语种】中文0 引言随着经济的发展，交通运输业日益繁荣，汽车工业在国民经济中的重要地位不断加强。
目前已经成为支撑中国经济的主导产业之一。
汽车购买量也在迅速激增，特别是最近两年，小车呈指数的速度增加，另外还有庞大的队伍等待加入，使得加油行业的工作变得十分繁重。
目前传统加油方式存在的主要问题是：（1）加油机功能单一，整个加油过程需要人工干预，不仅劳动强度大，而且工作效率也相当低，严重影响了加油站的运行效率，更不能适应高效率、快节奏的现代生活。
（2）传统的成品油交易一般采用现金交易，对买卖双方极其不便。
因此迫切需要改进目前的加油方式，本文提出的自动智能加油系统在这种情况下应势而生，不仅取代了人工计量，实现了加油过程的自动化，同时也取代了人工结算，实现了加油和管理的自动化，是符合时代要求的新一代智能加油系统。
本文主要研究开发一种基于单片机的智能加油系统，该系统主要包括控制单元、通讯单元、输入装置、显示模块、机械手、传感器等，可以引导用户自己完成给汽车加油。
根据用户的需求，从以下3 种加油类型中任意选取1 种：93#汽油、97#汽油、柴油。
加油方式分为3 种：固定金额、固定体积、自动加满，用户根据需要通过按键选取。
1 系统硬件设计本自动智能加油系统硬件结构图如图1 所示。
控制单元由STC15F2K60S2 单片机、电源、时钟电路等组成。
STC 系列单片机相对于传统的8051 内核单片机，在片内资源、性能以及工作速度上都有很大的改进，尤其采用了基于Flash 的在线系统编程(ISP)技术，使单片机应用系统的开发变得简单了，无需仿真器或专用编程器就可进行单片机应用系统的开发[1]。
基于AT89S52单片机的误踩油门控制器的设计
基于AT89S52单片机的误踩油门控制器的设计
陈松;张娜
【期刊名称】《西昌学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(23)3
【摘要】本文探讨了驾驶员在紧急状况下,由于误踩油门而引发恶性事故.提出了采用AT89S52单片机设计了误踩油门控制器.该设计从"人类行为学"的观点分析了汽车加速操作和急刹车操作时存在可分辨的速度差,提出了误踩油门控制器的设计方法,详细介绍了该控制器的硬件设计和软件设计流程.
【总页数】3页(P73-75)
【作者】陈松;张娜
【作者单位】重庆市消防汽车修理所,重庆,404100;西昌学院,四川,西昌,615013【正文语种】中文
【中图分类】U463.6
【相关文献】
1.基于AT89S52单片机的照度模糊控制器的设计 [J], 席旸旸
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基于51单片机的汽车电子节气门控制装置设计
基于51单片机的汽车电子节气门控制装置设计摘要：本论文设计了一种基于51单片机的汽车电子节气门控制装置，旨在提高汽车发动机的驾驶稳定性和燃油效率。
该装置通过读取汽车传感器的数据来控制电子节气门的开启程度，从而调整汽车的燃油供应和发动机转速。
为验证该装置的效果，进行了实验，并量化了燃油消耗量、发动机转速和车辆稳定性等指标的变化。
实验结果表明，该装置能够显著提高车辆的燃油效率和驾驶稳定性，适用于各种型号的汽车。
关键词：51单片机、汽车电子节气门、燃油效率、驾驶稳定性、实验验证一、引言随着现代汽车工业的不断发展，电子技术越来越多地应用于汽车制造中。
汽车电子节气门控制装置是其中一项应用较为广泛的技术。
传统汽车节气门是通过机械控制实现的，虽然稳定性较好，但是调节范围和精度有限。
而电子节气门可以实现更精确的控制，从而提高汽车的燃油效率和驾驶稳定性。
本论文设计了一种基于51单片机的汽车电子节气门控制装置，可以实现对发动机的燃油供应和转速的精确控制。
在设计过程中，首先分析了传统节气门和电子节气门的结构和工作原理，然后设计了基于51单片机的控制电路和算法，最后进行了实验验证。
二、电子节气门的结构和工作原理汽车电子节气门是指通过电子控制方式调节汽车发动机进气量的装置。
与传统的机械节气门不同，电子节气门通过电子信号实现控制，其主要包括节气门执行机构和节气门位置传感器等组成部分。
节气门执行机构是电子节气门的核心部件，主要有电机、传动机构和节气门执行机构三个部分。
当控制器发送控制信号时，驱动电机转动，通过传动机构驱动节气门执行机构旋转，从而改变节气门的开度。
节气门位置传感器用来检测节气门的开启程度，一般采用电位计测量。
根据传感器的数据，控制器可以实时调整电子节气门的开启程度，以达到更精确的控制效果。
三、基于51单片机的汽车电子节气门控制装置设计1. 硬件设计如图1所示，该装置主要由下列部分组成：（1）51单片机控制芯片（2）节气门执行机构，包括电机、传动机构和节气门执行机构（3）节气门位置传感器（电位计）（4）涂层压力传感器（用于测量汽车油门位置）（5）CAN总线（6）电源电路图1 基于51单片机的汽车电子节气门控制装置硬件框图2. 软件设计本装置使用C语言编写控制程序，在进行程序设计前，先进行了电路调试。
基于51单片机的汽车怠速控制系统毕业设计
文章标题：基于51单片机的汽车怠速控制系统设计与实现一、引言在汽车电子控制系统的发展过程中，怠速控制系统作为汽车发动机控制的关键部分，对于提高汽车动力性能和燃油经济性起着至关重要的作用。
怠速控制系统的设计与实现已成为汽车工程领域一个备受关注的研究课题。
本文将探讨基于51单片机的汽车怠速控制系统设计与实现，以深入探讨其原理、方法和实用性。
二、基于51单片机的汽车怠速控制系统的概念1. 怠速控制系统的基本原理和功能怠速是指汽车在不踩油门的情况下，发动机的空转转速。
怠速控制系统的基本功能是在各种工况下（如启动、加速、制动等）控制发动机的怠速转速，以保证发动机平稳运行，减少排放物，并且提高燃油经济性。
2. 基于51单片机的汽车怠速控制系统的设计原理基于51单片机的汽车怠速控制系统通常包括传感器采集模块、信号处理模块、执行部件控制模块和通信模块等部分。
传感器采集模块用于采集发动机转速、节气门开度、进气压力等参数；信号处理模块用于处理传感器采集的信号，实现对发动机怠速的闭环控制；执行部件控制模块通过控制节气门、空气进气量等执行部件来调整发动机的怠速转速；通信模块可实现与其他车辆系统的信息交互，以实现整车系统的协调运行。
三、基于51单片机的汽车怠速控制系统设计与实现的关键技术1. 怠速控制算法设计怠速控制算法的设计包括PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。
其中，PID控制算法是最常用的一种控制算法，其通过对发动机转速偏差、积分、微分的计算，来实现对发动机怠速的精确控制。
2. 传感器信号采集和处理传感器信号的准确采集和有效处理对于怠速控制系统的稳定性和可靠性至关重要。
基于51单片机的汽车怠速控制系统需要设计合理的传感器数据采集方案，以满足对发动机参数实时反馈的需求。
3. 控制执行部件的驱动与调节基于51单片机的汽车怠速控制系统需要设计合理的执行部件控制方案，以实现对节气门、空气进气量等执行部件的精确调节和控制。
基于ARM-Linux的电子控制油门设计
引 言
Ｗｅ Ｍｅ ｉ ｎ，Ｐ ｎＭ ｉｇ ｈ ｏＢｎ ｉ ａ ｎ ，Ｚ ａ ｉｊｅ
（ ｃ ｏ ｌ ｆＥｌｃ ｒｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｔ ｍ ａ ｉｎ， ｉ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆ ｅ ｔ ｏ ｉ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｓ ｈ ｏ ｅ ｔｉａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ Ａｕ ｏ ｔｏ Ｇｕ ｌ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｃ ｒ ｎ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｇｕ ｌ ４ ０ ４，Ｃｈ ｎ ） ｏ ｉ ｙ Ｅｌ ｉｎ ５ １ ０ ｉ ｉａ
ｓａｌ ｇｈ ｌｗａ ｇ Ｔｈ ａ ｒｖ ｓｓａ ｌ ｔｔ ｅｓ ｌｃｅ ｐ ｅ ，ａ ｄ ｄ ｅ ｎｔｎ ｅ Ｏ ｒｐ ａｅ ｌ ｄｕ ｔｔ ｅｔ ｒ ｔｌ ｐ ｎｎ ． ｔｌｎ ａｆ ｙ ． ｅｃ ｒｄ ｉｅ ｔｂ ｙａ ｈ ｅｅ ｔｄｓ ｅｄ ｉ ｎ ｏ ｓ ’ ｅ ｄｔ ｅ ｅｔｄｙ ａｊ ｓ ｈ ｈ ｏｔｅｏ ｅ ｉｇ
关 键 词 ：油 门 ； ３ ２ １ ； ｉｕ ￥ Ｃ ４ ０ Ｌ ｎ ｘ设 备 驱 动 ； 机 ； 制 ； ３ ０ 舵 控 ￥ ０３
中图分类号 ： ３ ６ ＴＰ １
文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｄｅ ｇ ｆＥｌ ｔｏ Ｃ ．ｏ ｔｏＩ ｓｉ ｎ ｏ ｅｃ ｒ ｎｉ． ｎ ｒ ｒ ｔｌ ｓ ｎ ＡＲＭ． ｎ ｘ ｃ Ｔｈ ｏ ｔ Ｂａ ｅｄ ｏ ｅ Ｌｉ ｕ
应 用 天 地
基于 Ａ ＲＭ－ ｉｕ Ｌ ｎ ｘ的 电 子 控 制 油 门设 计
位 门 ， 明 ， 斌 洁 潘 赵
基于ARM Linux的电子控制油门设计
基于ARM Linux 的电子控制油门设计1系统原理1.1电控油门原理工作时，由驾驶员发出转速的控制指令，由节气门开度传感器采集发动机的转速参数，并把信号输入电控单元；电控单元将控制信号和反馈的节气门位置信号进行比较，根据比较的结果来驱动执行器改变节气门的开度，使实际的开度与控制开度达到一致，从而实现车速的自动控制。
1.2舵机控制原理舵机是一种位置（角度）伺服驱动器，适用于那些角度需要不断变化并可以保持的系统。
S3003 型舵机有3 个引脚，分别为电源Vcc、地GND 和控制线Signal。
控制信号由Signal 通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压[2]。
它的内部有一个基准电路，产生周期为20 ms、宽度为5ms 的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。
最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片以决定电机的正反转。
当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。
控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号，方波脉冲信号的周期为20 ms（即频率为50 Hz）。
当方波的脉冲宽度改变时，舵机的角度发生改变，角度变化与脉冲宽度成正比。
其输出轴转角与输入脉冲宽度关系如图1 所示。
图1舵机输出转角与输入脉冲宽度关系2系统设计本系统采用三星公司的S3C2410 和Futaba 公司的S3003 型舵机分别作为控制器和执行器，使用Linux 操作系统，实验平台为济南恒信有限公司的发动机实验平台。
图2系统流程2.1系统设计流程系统流程如图2 所示。
控制器S3C2410 完成各项初始化工作，接收来自操作人员的cmd 指令，根据cmd 的值来进行一系列的处理，包括停止执行器、旋转多少角度等。
然后通过节气门开度传感器和转速传感器计算出等效的cmd 值，并与cmd 进行比较以决定是进行下一次cmd 的。
汽车发动机油门控制系统的开发
汽车发动机油门控制系统的开发摘要：本文介绍了单片机核心控制电路、力矩电机驱动电路及控制算法设计，该系统已应用到电涡流测功机控制器中，实现了对发动机油门位置的控制。
试验证明，该系统运行稳定、可靠，控制效果良好。
关键词：汽车发动机；油门控制；开发引言油门执行器主要由直流力矩电机和拉线机构构成，汽车发动机台架油门执行器内部安装与电机旋转方向相反的拉力弹簧，控制系统通过功率驱动电路调节电机线圈中电流大小来调节其输出力矩，不同的输出力矩可以通过与其内部拉力弹簧反力矩相平衡而稳定在任意恒定位置。
油门执行器与发动机油门相连来控制其油门位置，发动机在不同的油门位置时发出的功率不同，直接影响着发动机扭矩和转速输出，对于发动机转速调节是一个相当重要的环节，油门执行器恒定位置控制需要有很好的稳态和动态调节特性。
1、发动机内部工作过程在电控发动机当中，除了基本的机械系统之外，还增加了很多电子自动化控制装置，其中包含了传感器、处理器以及电脑控制系统等。
各种不同类型的传感器，可以对发动机工作过程当中的状态进行收集，同时将模拟信号转化成为数字信号，也就是转化成为电信号的形式，传输到发动机控制系统当中。
发动机控制系统不仅给传感器的执行器提供工作电压，同时也收取了传感器当中各种不同类型的开关信号。
通过与电脑内部程序的分析和总结，对各种信号的收集和重要的数据信息进行计算和处理，并且向执行器当中发出重要的工作指令。
执行器通过发动机电脑来实施控制，并且来具体的执行相应的功能，如图1所示。
图1 电控发动机的基本组成2、硬件及控制算法设计2.1、单片机核心控制电路单片机核心控制电路主要由16位单片机MC9S12DP256及12位A/D转换芯片MAX180组成。
MC9S12DP256的主频高达25MHz，片上还集成了许多标准模块，片内拥有12kB的RAM，4kB的EEPROM，256kB的FlashEEPROM。
采用外扩12位A/D芯片MAX180电路来提高系统模拟信号的测量精度。
基于单片机的电子节气门控制器的设计
基于单片机的电子节气门控制器的设计【摘要】本文分析了电子节气门的基本原理，提出了采用以MC9S12XSl28单片机为核心控制芯片，通过采集加速踏板位置信号和节气门位置信号，经过单片机算法处理，利用PWM控制节气门驱动电机，实现了电子节气门的闭环控制。
【关键词】电子节气门；控制器；MC9S12XSl281.引言相对于传统的机械拉线式节气门，电子控制节气门能根据驾驶员的驾驶意图以及根据整车不同的行驶工况确定节气门的最佳开度，保证车辆具有最佳的动力性和燃油经济性，并能够为怠速控制(IDL)、驱动防滑控制(ASR)和巡航控制(CCS)等电子控制功能的实现奠定基础。
本文以BOSCH电子节气门为研究对象，进行相应的硬件和软件设计。
2.电子节气门硬件系统电子节气门控制系统是闭环控制系统，电子节气门的电子控制单元对油门加速踏板位置信号、节气门位置信号进行采样处理，根据两者的误差值以确定节气门阀的基本开度；控制系统在计算出基本开度后，通过CAN总线与整车ECU 通信，获得整车工况信息，综合计算出对发动机的输出功率和输出转矩的需求，对基本开度进行修正，通过输出PWM控制驱动电机用以控制节气门的实际开度。
控制硬件框图如图1所示。
2.1 电子节气门总成(1)油门加速踏板位置传感器油门踏板是反映驾驶员意图的装置，电子节气门替换了拉线式的油门踏板，它的核心是两个根据位移量变化的可变电阻，两个传感器有各自独立的电源，并向单片机发出两路反映油门踏板位置的电压信号。
油门踏板总成两个电位器式传感器同相安装，油门踏板位置发生变化时，其电压信号同时线性增加或减小，根据油门踏板位移量转化成不同的电压信号并传递给电子控制单元(ECU)。
(2)节气门位置传感器节气门位置传感器是节气门开度状态的唯一检测元件，电位计传感器主要将角位移的变化转换成电压变化，为了安全性和可靠性，节气门位置传感器也是有两个传感器组成，其由同一电源供电，采用同一搭铁点，设计成阻值反向变化，同一位置的两个传感器输出电压信号和始终等于供电电压5V。
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经过处理后的电压信号，送到PIC16F877的模拟通道输入端AN0，进行A/D转换。转换后的结果参与控制算法的计算，用以求得系统的输入误差。PIC16F877具有10位分辨率的A/D转换模块，在进行A/D转换时要对ADCON0和ADCON1寄存器进行设置，以进行通道的选择、转换时钟的选择、参考电压的选择及转换的启动等。通过设定ADCON0寄存器的CHS2:CHS0 3位为000来选择转换通道为AN0；在使用20 MHz晶振的情况下，把ADCON0寄存器的ADCS1：ADCS0 2位设定为10，这样A/D转换的时钟便选择了Fosc/32，则A/D转换模块转换1个位的时间TAD=1.6 μs；通过设定ADCON1的PCFG3:PCFG0 4位为0101，来设定A/D转换的参考电压输入端为VREF+。A/D转换的结果可以通过访问ADRESH和ADRESL而得到。5 输出信号的处理 油门控制器的输出信号为PWM信号，该信号传送给执行器，以驱动执行器进行水平位移运动，通过机械连杆改变万向节的角度以达到改变节气门的开度，进而达到对发动机喷油、输出转矩控制的目的。PIC16F877具有输出PWM脉宽信号的功能，但是它输出的PWM信号频率调节比较困难，所以设计中选择了一种能够输出PWM信号，且能很方便调节其工作频率的芯片SG3524。控制算法根据输入量和反馈量所计算出的数值要经过D/A转换后送到SG3524的2引脚上。由于PIC16F877不具有D/A转换的功能，因此，在该部分电路中选择具有独立高速缓冲输入、双通道输出12位转换精度的D/A转换芯片TLC5618来完成数模转换的功能。该D/A转换芯片在工作时需要给定一个参考电压，在该电路中选择一个能够输出稳定2.5 V电压且输入电压范围较宽(4.5 V～40 V)的MC1403电压转换芯片来完成此功能，让其作为D/A转换参考电压的基准。D/A转换芯片输出电压的最大值为其参考电压的2倍。具体电路设计。
在该部分电路中,PIC16F877单片机与D/A转换芯片TLC5618通过SPI方式进行通信，单片机作为主机，D/A转换芯片作为从机。单片机的SDI引脚、串行输出引脚SDO和串行时钟引脚SCK分别与转换芯片的片选引脚CS、串行输入引脚DIN和串行时钟引脚SCLK相连接。在进行SPI工作方式设定时，要对单片机的SSPCON和SSPSTAT 2个寄存器进行正确的设置，以达到正常通信的目的。当要把数据从单片机发送到转换芯片时,只要将数据写入SSPBUF缓冲器即可。 PWM输出驱动信号由SG3524芯片来完成,该芯片的振荡频率focs由外接元件RT和CT决定，即focs＝1/RT/CT。可以通过改变RT的值来改变PWM信号的频率。当PWM信号的频率与执行器的工作的频点接近时，此时执行器的工作性能达到最佳，可以起到最好的输出控制效果。SG3524的引脚9为补偿端，在此引脚可以连接R-C补偿网络，进而消除电路的寄生振荡。SG3524的引脚1(反相输入端)和引脚2(同相输入端)分别与其引脚9和D/A转换的输出端OUTA相连，作为其内部误差放大器EA两端的输入。该电子油门控制器的设计与实现有着广泛的实际应用价值，控制器在调试中实现了上述的基本功能。
4 反馈信号的处理 在该油门控制器闭环控制系统中，反馈信号由执行器在工作过程中产生，信号的类型为电压信号。为了削弱该电压反馈信号中的干扰，用1个运放TLV2211构成1个电压跟随器电路，用电压跟随器输入阻抗高、输出阻抗低的特点来进行阻抗匹配，达到削弱干扰的目的。该部分电路的具体连接。电路中的三极管的作用是进行电流放大，MC7805T的作用是进行稳压。执行器的反馈输出有三端，其中反馈电源端经过MC7805T后作为三极管和运放的供电电压，反馈地端作为参考0电位点，反馈信号端的电压，取自执行器内部10 kΩ电阻上的电压，该电压直接与运放的同相输入端相连，作为其电压的输入。
一般滞后控制系统的结构框图。图中，Gc(s)为被控对象，H0(s)是认为与被控对象相串连的零阶保持器，D(z)是数字控制器。
用零阶保持器离散化的方法，τ(s)相对应的整个闭环系统的脉冲传递函数为：
式中,U(K)为数字控制器的输出，E(K)为偏差信号。 (12)式即为所设计的达林算法的数字控制器的数学模型，有了这个模型很容易用单片机进行编程控制。3 单片机控制的具体实现 油门位置控制器所要处理的输入信号为AMT主控制器送过来的PWM控制信号，该PWM信号是周期固定为10 ms、占空比变化的脉宽信号，并与PIC16F877单片机的RC2/CCP1引脚相连。该引脚为复合引脚，可以作为通用的I/O口使用，也可以作为捕获/比较/脉宽调制(CCP1)输入输出口使用。在这里使用其第2个功能，即让该引脚工作在CCP模块方式的捕获功能上,用以捕获输入过来的PWM信号高电平的时间长度。 在使用捕获功能时，要先设定好Timer1的动作，因为CCP1模块是用Timer1来作为计时时基的，Timer1的工作方式要设定为定时器工作方式，同时该引脚要设置成输入引脚。在启动捕获功能后，定时器将根据设置自动递增累计，而CCP模块会一直侦测该引脚的状态。当该引脚的状态变化符合所设定的事件时， 16位的TMR1值(即累计值)会被捕获到CCPR1寄存器(CCPR1H:CCPR1L)中。 CCP1模块可以选择的捕获事件主要是引脚上信号的4种状况:信号中每个下降沿发生时；信号中每个上升沿发生时；信号中每4个上升沿发生时；信号中每16个上升沿发生时。 在该系统中，要捕获AMT主控制器发送过来的PWM信号高电平所持续的时间，其原理。在t1时刻以前，把CCP1设置成捕获脉冲的上升沿(上述状况2)，当上升沿来到时发生CCP中断，在中断服务程序中捕获记下此时TMR1寄存器中16 bit的值TMR11，并把CCP1设置成捕获脉冲的下降沿(上述状况1)；当该PWM信号的下降沿到来时，又发生CCP中断，又在中断服务程序中记下此时TMR1寄存器中的16bit的值TMR12。此时可知道该PWM脉宽信号的宽度为Tp=(TMR12－TMR11)，经过处理后作为对发动机数学模型进行控制的输入信号。
基于单片机的汽车电子油门控制器的设计与实现
摘 要: 通过对油门控制器技术的分析，结合其发展应用现状，设计了针对汽车油门开度调节，以及油门与刹车自动切换的电子油门控制器，并对汽车的智能控制进行了设计研究。通过对汽车发动机建立数学模型，分析了以单片机为核心的硬件设计原理和软件控制算法如何采用达林算法解决其时变滞后的问题。 关键词: 油门控制器； 达林经开始进入普通百姓家庭，给人们的出行带来了方便。但是有时因驾驶员错误地将油门当刹车，从而产生了许多悲惨的交通事故。面对这样的安全问题，科研人员开始着手研究解决这一问题的方法。经实际调查，目前市场上一些机械结构方案。有的不符合人体工程学原理，有的结构复杂可靠性差，有的甚至会带来一些新的问题。基于这些问题，在2006年6月，申请了关于汽车电子油门的河北省科技厅科研项目。提出利用单片机控制汽车的油门，以此来解决所存在的实际问题。 本控制器在普通油门上，安装了速度和位移传感器，利用单片机检测与控制，实现汽车油门开度控制和油门与刹车自动切换的目的。1 系统的组成原理及控制过程 油门控制器主要由油门踏板、踏板位移传感器、油门电控单元（ECU）、数据总线和执行器组成。位移传感器安装在油门踏板内部，随时检测油门踏板的位置。一旦检测到油门踏板位置有变化，会瞬间将此信息送往ECU，ECU对该信息和其他传感器送来的数据信息，进行综合运算处理，然后输出一个控制信号，该控制信号通过总线送到电磁执行器，执行器驱动节气门执行机构，从而实现控制油量输出大小，进而调节车速。其组成框图。
本油门控制器在传统油门的机械结构基础上，安装了速度和位移传感器，在制动踏板和节气门上，分别装有1个微型电动机和1个执行器，如果驾驶员误动作，把油门踏板当成了制动踏板，瞬间将使油门踏板大角度地压到了最低端，这时单片机将立刻启动制动踏板下的电动机快速旋转，带动制动踏板迅速压到最下，进行强行“刹车”动作，立刻使汽车减速停车；同时节气门中的执行器立刻将节气门关闭，使发动机停止旋转。这样使电机和执行器在单片机的控制下，瞬间完成油门的关闭，停止发动机旋转，自动拉下制动踏板，强行刹车制动。2 发动机数学模型的建立和达林算法应用分析 为了更好地实现油门控制器对发动机喷油及输出转矩的控制，达到对发动机转速及功率的最佳控制，所建立的发动机数学模型如下。 (1)发动机的运动方程。将发动机简化为一回转机构，在其上作用有发动机驱动力矩Md(n,x)和负载力矩Mf，其运动方程为：