汽車電子限速器的技術原理分析與設計

　　(2)語音報警單元

　　語音報警原理圖如圖8所示。為了保證行駛的安全性和平穩(wěn)性，必須在汽車停止狀態(tài)下才能啟動限速器或關閉限速器，因此配有語音報警器，以起到有效的提醒作用。該限速器使用帶功放的ML22865語音芯片，其芯片的SCL、SDA、(CBUSYB)腳分別接至MSP430F169的I/O口P5.2~P5.4,報警器的SPM、SPP腳接揚聲器。

　　(3)數(shù)據(jù)存儲單元

　　限速器的數(shù)據(jù)存儲原理圖如圖9所示。限速器要能設定速度上限值，以及提供給自學習算法所需的大量的存儲空間,因此必須具備數(shù)據(jù)存儲功能,本設計使用24LC512存儲器。

　　(4)鍵盤和顯示單元

　　利用MSP430F169的P3.4~P3.7實現(xiàn)4個獨立按鍵，功能分別為限速器開關鍵、數(shù)值增加鍵、數(shù)值減少鍵以及確認鍵。顯示單元使用4個8段數(shù)碼管顯示，顯示4位的限速值。顯示數(shù)據(jù)通過MSP430F169的P1口提供。MSP430F169的P2.0~P2.3口作為數(shù)碼管的控制口，為了節(jié)省能耗，數(shù)碼管只有在按下鍵盤時才點亮，當30 s內(nèi)不再操作鍵盤時數(shù)碼管熄滅。

3 限速器的軟件設計

　　限速器的軟件設計流程圖如圖10所示。為了保證行駛的安全性和平穩(wěn)性，必須在汽車停止狀態(tài)下才能啟動或關閉限速器。限速器工作過程如下：通過按鍵中斷程序判斷是否有啟動或關閉限速器的按鍵，如果有按鍵信號，限速器根據(jù)主程序采集的踏板傳感器電信號，判斷是否有油門踏板動作，如果有踩下油門踏板，語音報警，此操作無效；如果無踏板動作，再次提醒是否處于行駛狀態(tài)，并且設置5 s延時，并再次按下該按鍵，才能將限速器開啟或關閉。如果判斷是關閉限速器按鍵，則關閉限速器，并設置關閉狀態(tài)，且將該狀態(tài)信息傳遞給主程序；如果是啟動限速器，則開啟限速器工作，并設置開機狀態(tài)，且將該狀態(tài)信息傳遞給主程序。在主程序循環(huán)中，首先采集踏板傳感器信號并通過IIR濾波判斷是否有踏板動作并將該信息反饋給鍵盤中斷程序，然后判斷是否有設置速度上限值按鍵。如果有，則設置相應的速度值Vm，并存儲在存儲器中；如果沒有，則讀入踏板傳感器的電信號A/D值Ux，Ux通過自學習算法得出行駛速度值Vx。

4 測試實驗

　　(1)限速器開啟瞬間信號振蕩測試實驗

為了檢測限速器開啟瞬間工作的可靠性，抽樣5臺限速器做實驗，觀察ECU輸入信號(圖2中“1”點處信號)。主要測試項目為：限速器開啟到穩(wěn)定所需時間(如圖11中的t2-t1)、開啟瞬間信號的最大振幅(如圖11中的Umax~Umin)、測試所得到數(shù)據(jù)如表1所示。實驗結果表明,開關切換時間在1 ms以內(nèi)，根據(jù)ECU電氣特性，信號的干擾在5 ms以內(nèi)，能夠被平滑處理。而電壓振幅也在ECU允許的范圍內(nèi)，因此開關的過程是可靠的。

　　(2)限速器輸出信號跟隨輸入信號變化滯后測試實驗

　　IIR濾波算法及自學習算法會導致輸出信號滯后與輸入信號。本實驗中MSP430F169的運行速度為8 MIPS。為了測試滯后影響，本實驗通過檢測限速器輸出信號跟隨踏板傳感器信號變化的情況來測試其影響性。主要測試項目為：當踏板傳感器的信號從U1值變到U2值時，踏板傳感器信號達到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間t1，限速器輸出信號達到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間t2, t2-t1的差值以及穩(wěn)定狀態(tài)時兩電路值ΔU如圖12所示,通過測試得到數(shù)據(jù)如表2所示。實驗結果表明時間差t2-t1為10 ms左右，這個時間人的操作是感覺不到的;電壓的誤差ΔU在3 mV以內(nèi)，電壓的影響可以被忽略。因此時間的滯后及電壓誤差不會影響限速器的性能。

　　本文所介紹的汽車限速器安裝靈活，不破壞汽車的完整性和可靠性，可以從根本上解決汽車超速問題，可極大地減少惡性交通事故，該裝置推廣應用，隨著汽車消費品不斷普及以及消費者安全意識的不斷增強，汽車限速器在未來必將會有廣闊的市場。