本科機械電子工程專業(yè)畢業(yè)論文-新手駕駛輔助控制系統(tǒng)設(shè)計.doc

《本科機械電子工程專業(yè)畢業(yè)論文-新手駕駛輔助控制系統(tǒng)設(shè)計.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《本科機械電子工程專業(yè)畢業(yè)論文-新手駕駛輔助控制系統(tǒng)設(shè)計.doc（39頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、山東大學(xué)（成人教育） 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）題 目 新手駕駛輔助控制系統(tǒng)設(shè)計 副標題 性 質(zhì)： 畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)論文學(xué)生姓名 陳增林 年 級 2015級 函 授 站 煙臺工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè) 機械電子工程 指導(dǎo)教師 孫松舜 目 錄一、 緒 論1（一）選題的背景及意義1（二）國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀1（三）論文的主要工作及結(jié)構(gòu)安排3二、 汽車換擋理論基礎(chǔ)3（一）汽車換擋原理3（二） 發(fā)動機換擋最佳工作曲線的計算4（三）汽車檔位、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和汽車車速之間的關(guān)系6三、 系統(tǒng)的硬件設(shè)計7（一）控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計7（二）器件選型8（三）基于單片機的轉(zhuǎn)速測量方法及原理13四、 系統(tǒng)的軟件設(shè)計16(一)單片機C

2、語言與匯編語言16（二）程序流程圖17（三）單片機轉(zhuǎn)速測量程序設(shè)計20（四）轉(zhuǎn)速測量程序設(shè)計21（五）檔位計算24（六）語音輸出設(shè)計25五、程序調(diào)試及固化28（一）單片機開發(fā)平臺簡介28（二）本系統(tǒng)開發(fā)平臺28 總 結(jié)32 致 謝33參考文獻34新手駕駛輔助控制系統(tǒng)設(shè)計 陳增林【摘 要】隨著時代的發(fā)展，越來越多的人有了私家車來作為代步工具，對與許多新手來說由于技術(shù)的不熟練導(dǎo)致不能很好的駕駛車，在遇到突發(fā)狀況下不能很好的解決遇到的問題，尤其是開手動檔的汽車時，換擋是令眾多駕駛新手最為頭疼的問題。如果駕駛員不能及時換擋會浪費燃油，對汽車發(fā)動機有著極大的損壞甚至會導(dǎo)致熄火。如果有一款能夠根據(jù)該車的最

3、佳換擋規(guī)律給出換擋的語音提示，就可以使駕駛員了解車輛行駛中發(fā)動機的工作狀況進而進行正確的換擋操作。也有利于駕駛員改正不良的操作習慣并且糾正錯誤的操作，以充分發(fā)揮汽車的經(jīng)濟性和動力性。對于提高駕駛的舒適性和安全性方面有著很大的幫助。本論文所作的工作是開發(fā)一款能夠根據(jù)汽車最佳的換擋規(guī)律給駕駛員提供換擋的語音提示的裝置。它集合了信號采集模塊、信號處理模塊以及語音輸出模塊。汽車最佳的換擋時機是依據(jù)汽車車速以及汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速來判定的，所以精確采集汽車的車速信號以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號對本系統(tǒng)來說是十分重要的。所以本系統(tǒng)運用霍爾傳感器來采集汽車運行時的車速信號以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，然后通過51單片機對采集的信號進

4、行處理，判斷出汽車應(yīng)該處于的檔位，然后與檔位傳感器采集的檔位信號進行比較，提醒駕駛員進行換擋的操作。在設(shè)計中對車速以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速的測量方法采用測頻率法進行行測量，編譯語言采用C語言進行編譯。本課題完成了系統(tǒng)軟件的設(shè)計，實現(xiàn)了對汽車車速信號的采集、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號的采集以及運用語音芯片進行語音輸出，完成了設(shè)計的要求。【關(guān)鍵詞】單片機；轉(zhuǎn)速測量；換擋；語音輸出AbstractWith the development of life, more and more people have private cars as transport, For novice drivers because of t

5、he driving unskilled may lead to can not drive the car well.They can not solve the problems well in the unexpected situation.especially when you derive manual car. Shift is a headache to many new drivers.If the drive can not shift on time .it may waste a lot of fuel.It is a great damage to car and e

6、ven may lead to extinction.If there is a device can give the driver voice prompts to shift according to the shift schedule.The drive can know the working condition of the engine and then make the correct shift operation.It is good for drivers to correct the bad driving habits and wrong operation.It

7、is also good for car to maximize the cars economy and dynamic.For improving driving comfort and safty has a lot of help.The work done by this paper is to develop a device according to the best of the shift rule toremind drive to shift by the prompts. It combines the signal acquisition module, signal

8、 processing module and the speech output module.The best time to shift car is based on vehicle speed and the vehicle engine speed . So collecting accurate vehicle speed signal and engine speed signal of the system is very important. Therefore, this system uses Hall sensors to gather vehicle speed si

9、gnal, and run-time engine speed signal.through the SCM process the collected signal and then determine the vehicle should be in the stall and compare with the stall signal To remind the driver to shift operations In the design of speed and engine speed measurement method by measuring the line freque

10、ncy measurements, compiled language using C language compiler.The subject completed a software system design, implementation of vehicle speed signal acquisition, engine speed signal acquisition and use voice chip for voice output, completed the design requirements.Keywords: SCM; Speed measurement; S

11、hift; Voice export IV一、 緒 論（一）選題的背景及意義安全是汽車駕駛的永恒主題。隨著公路交通特別是高速公路的交通的飛速發(fā)展，交通事故特別是惡性交通事故呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，交通安全越來越受到廣泛關(guān)注。因此世界各國在研究車輛的駕駛輔助系統(tǒng)，投入大量的人力、物力，致力于提高車輛的駕駛安全性。全世界每年應(yīng)為車輛碰撞所造成的財產(chǎn)損失以千億計算，人員死亡約百萬人，而70%90%的交通事故是人為因素造成的，期中56%是司機識別錯誤引起的。配備安全輔助駕駛系統(tǒng)的智能車輛的引入，可以提高交通的安全性。信息技術(shù)是21世紀最具生命力技術(shù)。它所涵蓋的領(lǐng)域越來越廣，新的信息技術(shù)層出不窮。信息技術(shù)的

12、應(yīng)用與發(fā)展將推動智能車進入一個全新的時代。人類自發(fā)明第一輛汽車至今，已經(jīng)走過100多年，在汽車的第二個世紀中，汽車將不僅在高速公路上行駛，而且將在信息高速公路上奔馳。作為智能交通系統(tǒng)的一個重要組成部分，智能車輛系統(tǒng)利用傳感器技術(shù)、信號處理技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機技術(shù)等，辨識車輛所處的環(huán)境和狀態(tài)，并根據(jù)各種傳感器所得到的信息作出分析和判斷，或者給司機發(fā)出勸告和報警信息提醒駕駛員注意規(guī)避危險；或者在緊急情況下么，幫助司機操作車輛，防止事故的發(fā)生使車輛進入一個安全的狀態(tài)。汽車在行駛過程中，其自身狀況（車速、車況、駕駛?cè)藛T的狀態(tài)等）和環(huán)境因素（天氣狀況、道路狀況、行人和公路上的車輛情況）構(gòu)成一種駕駛狀態(tài)

13、，這種狀態(tài)體現(xiàn)出了瞬息萬變、不確定、無法精確描述的特點，長期以來一直困擾著對自動駕駛和提高駕駛安全性的研究。智能車輛可以自動檢測周圍情況應(yīng)該做出何種快速反應(yīng)以及車輛應(yīng)該多快減速等，然后根據(jù)情況發(fā)出各種警示信號。這些工作都能在瞬間完成，以使駕駛員有足夠的時間做出反應(yīng)。本課題研究的內(nèi)容是新手駕駛輔助系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了信號采集、信號處理、語言輸出等子系統(tǒng)的綜合模塊。它以51單片機為基礎(chǔ)，運用霍爾元件對車速信號、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號以及檔位信號進行采集，通過模糊控制運算將信號進行處理傳給語音電路進行語音輸出。該系統(tǒng)的目的主要是為了對汽車駕駛新手進行換擋提醒，降低由于駕駛員的錯誤的換擋操作而造成對車輛發(fā)動機的

14、損害。（二）國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀1、 發(fā)達國家安全輔助駕駛研究動態(tài)安全輔助駕駛研究在近幾年世界各國都對其非常重視，而且各個國家都根據(jù)本國的實際情況對安全輔助駕駛研究的內(nèi)容及目標也做了不同的規(guī)定。日本人認為，司機的人為局限性及操作失誤是造成交通事故的主要原因，只有安全排除司機的人為因素，才能徹底根除交通事故的隱患，所以日本人研究安全輔助駕駛的最終目的是實現(xiàn)無人駕駛。日本于1989年開始定位研究安全輔助駕駛。他們的研究方向有兩個：自動高速公路系統(tǒng)和高級安全汽車。日本于1992年即開發(fā)出第一個可使一輛車在其上自動行走的系統(tǒng)。1995年，自動高速公路和高級安全汽車系統(tǒng)的全自動無人駕駛車隊在時速60KM，車

15、距15M的條件下可以連續(xù)運行了。德國人認為，在高速公路上開車很有樂趣，他們研究安全輔助駕駛的目的僅僅是增加司機駕車的有效性和可靠性，從而減輕司機的工作負擔，減少因司機的失誤而造成交通事故，所以他們將安全輔助駕駛系統(tǒng)僅看作是司機的一個有效及可靠的工具，德國安全輔助研究包括5個方面的內(nèi)容：自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、向前行進控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、交通信息通道系統(tǒng)和緊急呼救系統(tǒng)。到1997年10月底為止，德國的安全輔助駕駛研究實施方案報告已經(jīng)通過國家的系統(tǒng)評估和論證，有的產(chǎn)品比如導(dǎo)航系統(tǒng)和緊急呼救系統(tǒng)，已經(jīng)完成實驗論證，正在走向市場；有的產(chǎn)品比如覆蓋全德國的無線電信號數(shù)據(jù)系統(tǒng)和交通信號通道系統(tǒng)，有望近期能夠問

16、世?，F(xiàn)在他們正在逐步完善各個子系統(tǒng)的功能，并且準備把各個子系統(tǒng)的功能機構(gòu)集成化。美國人的想法與日本人相似。他們認為，美國90%的交通事故是因為司機的認為因素引發(fā)的，同時交通擁擠是造成交通事故的另一個致命因素，所以他們決定以全自動高速公路上的無人駕駛車隊來解決交通安全的問題。1991年12月，美國政府通過提高陸路交通功能的法案，接著又播出66000萬美元來資助全美智能運輸交通6年的研究工作。在美國的6個智能運輸系統(tǒng)研究子系統(tǒng)中就有5個是圍繞著交通安全的問題而進行的。美國國家自動高速系統(tǒng)協(xié)會受國會的委托，于1997年8月710日再San Diego向世人舉辦了他們的自動高速公路系統(tǒng)研究成果展示會。

17、展示會期間，自動高速公路系統(tǒng)以全自動的模式，105KM的時速615M的車距，使1350人在無人駕駛的車隊里行走了16000KM。日本人的最新研究成果表明：安全輔助駕駛系統(tǒng)的信息技術(shù)和控制技術(shù)，可以使在交通事故中死亡人數(shù)減少40%，可以使由司機引發(fā)的認為交通事故明顯減少，可以使車流更加通暢，由此而帶來的經(jīng)濟效益是每一年挽回115億美元的經(jīng)濟損失；美國人的最新研究成果表明：安全輔助駕駛系統(tǒng)的控制技術(shù)和自適應(yīng)巡航技術(shù)，可以使美國的交通事故減少90%，可以在現(xiàn)有的道路上2倍甚至3倍地增加車流量，還可以大大地降低空氣的拖拽力，可以增加20%到25%的燃油經(jīng)濟性，減少20%到25%的廢氣排放，從而大大地減

18、緩了交通擁擠，并且被動地保護了我們的環(huán)境。2、中國安全輔助駕駛研究現(xiàn)狀中國是一個發(fā)展中國家，其機動車擁有量遠遠不如美國和日本，但每年造成的交通事故傷亡人數(shù)及經(jīng)濟損失卻遠遠超過兩個國家。因此，為了更好地發(fā)揮我國交通設(shè)施的效能，有效地利用我國有限的財力資源，在我國開展安全輔助駕駛研究，就顯得尤為重要。中國的安全輔助駕駛研究工作現(xiàn)在才剛剛起步。調(diào)查研究我國高速公路及車輛整體發(fā)展水平，制定適合我國國情的安全輔助駕駛研究實現(xiàn)目標；跟蹤和分析國外安全輔助駕駛研究的研究方法和發(fā)展方向，使得我國在此領(lǐng)域中能夠符合國際上的主流。我國的相關(guān)研究已經(jīng)展開。清華大學(xué)汽車研究院是國內(nèi)最早成立的主要從事智能汽車及智能交通

19、的研究單位之一。在汽車導(dǎo)航、主動避撞、車載微機等方面進行了廣泛而深入的研究。清華智能車THMR-V是用三星SXZ6510七座箱式車改裝的。配置規(guī)劃計算機、監(jiān)控計算機、視覺計算機和多臺測控計算機，它們是按照分層遞階的結(jié)構(gòu)，分為智能級（規(guī)劃計算機），協(xié)調(diào)級（監(jiān)控計算機）和執(zhí)行級（視覺計算機和多臺測控計算機）。各臺計算機之間通過10M以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。清華智能車THMR-V在公路上，車道線自動跟蹤時平均時速100KM，最高時速達到150KM。（三）論文的主要工作及結(jié)構(gòu)安排本次研究工作主要是基于51單片機的換擋語言提醒裝置的軟件設(shè)計。采用了STC12C5628AD系列單片機，采用了以霍爾元件為基礎(chǔ)的

20、速度采集、汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速采集技術(shù)。論文的主要內(nèi)容可以概括為以下幾個方面：1） 研究汽車換擋原理，了解汽車換擋與車速及發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系2） 對汽車發(fā)動機各種工作曲線進行分析獲得最佳的發(fā)動機工作曲線3） 系統(tǒng)進行整體方案設(shè)計4）對系統(tǒng)進行測速模塊軟件設(shè)計包括：發(fā)動機轉(zhuǎn)速模塊，汽車測速模塊5）對系統(tǒng)進行語音模塊軟件設(shè)計二、 汽車換擋理論基礎(chǔ)（一）汽車換擋原理我們知道，汽車發(fā)動機在一定的轉(zhuǎn)速下能夠達到最好的狀態(tài)，此時發(fā)出的功率比較大，燃油經(jīng)濟性也比較好。因此，我們希望發(fā)動機總是在最好的狀態(tài)下工作。但是，汽車在使用的時候需要有不同的速度，這樣就產(chǎn)生了矛盾。這個矛盾要通過變速器來解決。 汽車變速器的作

21、用用一句話概括，就叫做變速變扭，即增速減扭或減速增扭。為什么減速可以增扭，而增速又要減扭呢？設(shè)發(fā)動機輸出的功率不變，功率可以表示為 N = wT，其中w是轉(zhuǎn)動的角速度，T是扭距。當N固定的時候，w與T是成反比的。所以增速必減扭，減速必增扭。汽車變速器齒輪傳動就根據(jù)變速變扭的原理，分成各個檔位對應(yīng)不同的傳動比，以適應(yīng)不同的運行狀況。一般的手動變速器內(nèi)設(shè)置輸入軸、中間軸和輸出軸，又稱三軸式，另外還有倒檔軸。三軸式是變速器的主體結(jié)構(gòu)，輸入軸的轉(zhuǎn)速也就是發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，輸出軸轉(zhuǎn)速則是中間軸與輸出軸之間不同齒輪嚙合所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速。不同的齒輪嚙合就有不同的傳動比，也就有了不同的轉(zhuǎn)速。例如鄭州曰產(chǎn)ZN6481W

22、2G型SUV車手動變速器，它的傳動比分別是：1檔3.704:1；2檔2.202:1；3檔1.414:1；4檔1:1；5檔（超速檔）0.802:1。當汽車啟動司機選擇1檔時，撥叉將1/2檔同步器向后接合1檔齒輪并將它鎖定輸出軸上，動力經(jīng)輸入軸、中間軸和輸出軸上的1檔齒輪，1檔齒輪帶動輸出軸，輸出軸將動力傳遞到傳動軸上（紅色箭頭）。典型1檔變速齒輪傳動比是3:1,也就是說輸入軸轉(zhuǎn)3圈，輸出軸轉(zhuǎn)1圈。當汽車增速司機選擇2檔時，撥叉將1/2檔同步器與1檔分離后接合2檔齒輪并鎖定輸出軸上，動力傳遞路線相似，所不同的是輸出軸上的1檔齒輪換成2檔齒輪帶動輸出軸。典型2檔變速齒輪傳動比是2.2:1，輸入軸轉(zhuǎn)2

23、.2圈，輸出軸轉(zhuǎn)1圈，比1檔轉(zhuǎn)速增加，扭矩降低。 當汽車加油增速司機選擇3檔時，撥叉使1/2檔同步器回到空檔位置，又使3/4檔同步器移動直至將3檔齒輪鎖定在輸出軸上，使動力可以從軸入軸中間軸輸出軸上的3檔變速齒輪，通過3檔變速齒輪帶動輸出軸。典型3檔傳動比是1.7:1，輸入軸轉(zhuǎn)1.7圈，輸出軸轉(zhuǎn)1圈，是進一步的增速。當汽車加油增速司機選擇4檔時，撥叉將3/4檔同步器脫離3檔齒輪直接與輸入軸主動齒輪接合，動力直接從輸入軸傳遞到輸出軸，此時傳動比1:1，即輸出軸與輸入軸轉(zhuǎn)速一樣。由于動力不經(jīng)中間軸，又稱直接檔，該檔傳動比的傳動效率最高。汽車多數(shù)運行時間都用直接檔以達到最好的燃油經(jīng)濟性。 換檔時要先

24、進入空檔，變速器處于空檔時變速齒輪沒有鎖定在輸出軸上，它們不能帶動輸出軸轉(zhuǎn)動，沒有動力輸出。一般汽車手動變速器傳動比主要分上述14檔，通常設(shè)計者首先確定最低（1檔）與最高（4檔）傳動比后，中間各檔傳動比一般按等比級數(shù)分配。另外，還有倒檔和超速檔，超速檔又稱為5檔。當汽車要加速超過同向汽車時司機選擇5檔，典型5檔傳動比是0.87:1，也就是用大齒輪帶動小齒輪，當主動齒輪轉(zhuǎn)0.87圈時，被動齒輪已經(jīng)轉(zhuǎn)完1圈了。倒檔時輸出軸要向相反方向旋轉(zhuǎn)。如果一對齒輪嚙合時大家反向旋轉(zhuǎn)，中間加上一個齒輪就會變成同向旋轉(zhuǎn)。利用這個原理，倒檔就要添加一個齒輪做“媒介”，將軸的轉(zhuǎn)動方向調(diào)轉(zhuǎn)，因此就有了一根倒檔軸。倒檔軸

25、獨立裝在變速器殼內(nèi)，與中間軸平行，當軸上齒輪分別與中間軸齒輪和輸出軸齒輪嚙合時，輸出軸轉(zhuǎn)向會相反。 倒檔用的同步器也控制5檔的接合，所以5檔與倒檔位置是在同一側(cè)的。由于有中間齒輪，一般變速器倒檔傳動比大于1檔傳動比，增扭大，有些汽車遇到陡坡用前進檔上不去就用倒檔開上去從駕駛平順性考慮，變速器檔位越多越好，檔位多相鄰檔間的傳動比的比值變化小，換檔容易而且平順。但檔位多的缺點就是變速器構(gòu)造復(fù)雜，體積大，現(xiàn)在輕型汽車變速器一般是45檔。同時，變速器傳動比都不是整數(shù)，而是都帶小數(shù)點的，這是因為嚙合齒輪的齒數(shù)不是整倍數(shù)所致，兩齒輪齒數(shù)是整倍數(shù)就會導(dǎo)致兩齒輪嚙合面磨損不均勻，使得輪齒表面質(zhì)量產(chǎn)生較大的差異

26、。（二） 發(fā)動機換擋最佳工作曲線的計算圖1某發(fā)動機工作曲線如圖1某一只發(fā)動機，它的特性曲線基本是一定的，不跟掛擋不同而變化，換擋只是為了保證發(fā)動機在某一合適的轉(zhuǎn)速內(nèi)運轉(zhuǎn)。基本上同類型發(fā)動機（自然吸氣跟渦輪增加是不同類）的曲線都相似，主要是平緩、弧度、最高點、最低點位置不同。發(fā)動機的曲線，我們這次只看兩條線：扭矩曲線：發(fā)動機輸出的扭力，即發(fā)動機的力量，越大證明此時的加速性越好油耗曲線：發(fā)動機的油耗，但不是指每百公里用多少油，而是指在該轉(zhuǎn)速下，每小時噴多少油（雖然不是指每百公里耗油，但對于我們了解車輛是否耗油怎樣省油有很大的指導(dǎo)意義，如一個很省油的車，但你著車停著一整天，在跑幾公里，算出來的油耗絕

27、對高，然后就說這車很耗油，這是不正確的。一般我們行駛時保持發(fā)動機在油耗最低的轉(zhuǎn)速是最省油的。 現(xiàn)在我們來看看M2發(fā)動機的扭矩曲線，最有力的時候是在4000多轉(zhuǎn)，但此時發(fā)動機應(yīng)該很響，并且油耗較高，所以不可能作為換擋點，只能做爬坡、越野、拉重貨時的用啦，真正越野車的發(fā)動機一般會將此點往前調(diào)校2000轉(zhuǎn)以前，這個圖沒有標出來，但實際上會是一條比較陡的線，即轉(zhuǎn)速降一點，力氣已經(jīng)小了很多，如果掛高檔，要切斷動力（如踩離合，掛空擋），掛檔后慢放離合（此時離合在半離合狀態(tài)，傳輸?shù)捷喌膭恿Ρ厝粶p少），到完全放完離合，如果在此期間沒有稍微加油，發(fā)動機轉(zhuǎn)速必然有所下降，即動力下降更大，沒力怎么加速，所以感覺到肉

28、就在這里了。此時換擋還有另外一個缺點就是相對耗油，為什么呢，上面的油耗曲線沒有標到2000轉(zhuǎn)以前的，其實這條曲線是一條碗型的曲線，最低值約在2000轉(zhuǎn)左右（大家可以參考其他車型的曲線），即隨轉(zhuǎn)速降低油耗也有所增加，具體增加多少要看前面曲線的彎曲度才知道，但一般來說不會很多在2200-2500轉(zhuǎn)時，可以看到曲線比較平緩，即轉(zhuǎn)速下降一些但動力下降不大，解決了換擋時轉(zhuǎn)速下降動力損失的問題，并且在該轉(zhuǎn)速期間，扭矩也不小，在2500轉(zhuǎn)的時候就可輸出最大扭矩的90%。另外有個好處就是在換完檔后，只要保持油門，轉(zhuǎn)速剛好落在2000轉(zhuǎn)這個經(jīng)濟轉(zhuǎn)速上，可以保證燃油的消耗水平低。（三）汽車檔位、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和汽車車

29、速之間的關(guān)系精確計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速與車速的關(guān)系，首先需要要知道輪胎的規(guī)格，其次還要知道變速箱各檔位的傳動比（包括最終傳動比）,條件是離合器完全結(jié)合。輪胎規(guī)格：輪胎寬度/高寬比R輪轂直徑，例如規(guī)格為195/55R15的輪胎，其寬度是195mm，高寬比是0.55，輪轂直徑是15吋（英寸）。車速(km/h)輪胎寬度(mm)(高寬比/100)2輪轂直徑(吋)25.43.1415960/1000000/最終傳動比/對應(yīng)檔位傳動比發(fā)動機轉(zhuǎn)速(rpm)其中：“60”是將每分鐘的發(fā)動機轉(zhuǎn)速(rpm)，轉(zhuǎn)換為每小時的轉(zhuǎn)速(rph)，“/1000000”則是將以毫米(mm)為單位的輪胎圓周長，轉(zhuǎn)換成以公里(km)為單

30、位。在上式中，對于一輛特定的汽車，輪胎規(guī)格、最終傳動比是固定的參數(shù)，而且，對于某一檔位，其傳動比也是固定的，因此，只要已知檔位和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，即可求出對應(yīng)的車速。例如，對于凱越五檔手動變速箱（1.6DOHC），各檔的傳動比、發(fā)動機轉(zhuǎn)速與車速關(guān)系如下（表1）：最終傳動比：3.722，輪胎195/55R15，車速(公里/小時)0.03/對應(yīng)檔位傳動比發(fā)動機轉(zhuǎn)速(rpm)表1各檔的傳動比、發(fā)動機轉(zhuǎn)速與車速檔位（傳動比）1500rpm2000rpm2500rpm3000rpm3500rpm一檔(3.545)12.76117.01621.26825.52229.755二檔(2.158)20.96327.

31、95034.93841.92548.913三檔(1.478)30.60740.8151.01261.21471.417四檔(1.129)40.06953.42566.78180.13793.493五檔(0.886)51.05868.07785.097102.116119.135倒檔(3.333)13.57318.09722.62127.14531.669檔位（傳動比）4000rpm4500rpm5000rpm5500rpm6000rpm一檔(3.545)34.02938.28342.53646.7951.044二檔(2.158)55.9062.88869.87676.86383.851三檔(1

32、.478)81.61991.823102.024112.226122.429四檔(1.129)106.85120.206133.562146.918160.274五檔(0.886)136.155153.174170.193187.213204.232倒檔(3.333)36.19440.71845.24249.76654.290三、 系統(tǒng)的硬件設(shè)計（一）控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計該系統(tǒng)包括車速信號采集系統(tǒng)、汽車發(fā)動機信號采集系統(tǒng)、中央控制器、語音輸出裝置組成。該系統(tǒng)的主要功能是通過車速傳感器和汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器來采集車速信號以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，進過信號的處理整形輸送給中央處理器，然后通過運算對信號進

33、行處理，最后將信號給語音電路進行語音輸出。本系統(tǒng)中所需要的中央處理器為單片機，單片機的工作電壓為35V，而一般的車載電壓為12V，所以需要電源電路給單片機供電。其控制方案如下圖所示：圖2控制系統(tǒng)方案在本系統(tǒng)中選用的中央處理器為單片機，由發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、汽車車速傳感器采集發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號以及車速信號。發(fā)動機傳感器和車速傳感器都是采用霍爾元件采集的信號。由于汽車發(fā)動機對霍爾元件采集的信號有干擾作用，所以需要電源隔離，使得采集到得車速信號以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號更加精確可靠。此外，由于本系統(tǒng)采用的語音芯片需要存儲一些語音信號，所以對語音芯片進行擴展，外加一個語音芯片存儲裝置用來存儲一些語音信號，其硬件框

34、圖如圖3所示：圖3系統(tǒng)硬件流程圖（二）器件選型1、中央控制器選型該系統(tǒng)選用的單片機是STC12C5620AD系列單片機，該單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周期的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051，但速度快812倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，4路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換，針對電機控制，強干擾場合。 增強型8051 CPU，1T，單時鐘/機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)80511） 工作電壓：5V2） 工作頻率范圍035MHZ，相當于普通8051的0420MHZ3） 用戶應(yīng)用程序空間30K/28K/24K/20K/16K/12K

35、/8K/4K4） 片上集成768字節(jié)RAM5） 通用I/O，復(fù)位后位：準雙向口/弱上拉可設(shè)置成四種模式：準雙向口/弱上拉，強推挽/強上啦，僅為輸入/高阻，開漏每個I/O口驅(qū)動能力均可達到20MA，但整個芯片不要超過55MA6） ISP(在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應(yīng)用課編程)無需專用編程器，無需專用仿真器課通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序數(shù)秒即可完成一片7） 有EEPROM8） 看門狗9）內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路（外部晶體20M以下時，可省外部復(fù)位電路）10）時鐘源：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部R/C振蕩器用戶在下載程序時，可選擇是使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部晶體/時鐘，常溫

36、下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：5.2MHZ6.8MHZ,精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準11）共用6個16位定時器兩個與傳統(tǒng)8051兼容的定時器/計數(shù)器，16位定時器T0和T1，沒有定時器2，PCA模塊可再實現(xiàn)4個16位定時器12）2個時鐘輸入出口，可由T0溢出在P1.0輸出時鐘，可由T1的溢出在P1.1輸出時鐘13）外部中斷9路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，PCA模式可分別或同時支持上升沿中斷/下降沿中斷，POWERDOWN模式可由外部中斷喚醒，INT0/P3.2，INT1/P3.3，T0/P3.4，T1/P3.5，RXD/P3.0，PCA0/P3.7，

37、PCA1/P3.5，PCA2/P2.0，PCA3/P2.414）PWM/PCA也可用來當4路D/A使用、也可用來再實現(xiàn)4個定時器、也可用來再實現(xiàn)4個外部中斷15）A/D轉(zhuǎn)換，10位精度ADC，共8路16）通用全雙工串行口，由于STC12系列高速8051，也可再用定時器軟件實現(xiàn)多串口17）SPI同步通信口，主模式/從模式18）工作溫度范圍-4085度圖4為STC12C5620AD單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：圖4STC12C5620AD單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)STC12C5620AD系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含中央處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時/計數(shù)器、UART串口、I/O接口、高速A/D轉(zhuǎn)換、SPI接口、PCA

38、、看門狗及片內(nèi)R/C振蕩器和外部晶振電路電路模塊，幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個片上系統(tǒng)。2、語音芯片介紹該系統(tǒng)所運用的語言芯片是WT588D。WT588D是意亂功能強大的可重復(fù)擦除燒寫的語言單片機。WT588D讓語音芯片不再為控制方式而尋找合適的外圍單片機電路，高度集成的單片機技術(shù)足浴取代復(fù)雜的外圍控制電路。配套WTAPP上位機操作軟件可隨意更換WT588D語音單片機芯片的任何一種控制模式。把信息下載到SPIFLASH上即可，軟件操作方式簡潔易懂，撮合了語音組合技術(shù)，大大減少了語音編輯時間，完全支持在線下載，即便是WT588D通電情況下，一樣可以通過下載器給關(guān)聯(lián)的

39、SPIFLASH下載信息，給WT588D電路復(fù)位一下，就能更新到剛下載進來的控制模式。支持插入靜音模式，插入靜音不占用SPIFLASH內(nèi)存的容量，一個地址位可插入10ms25min的靜音；按鍵控制模式 下觸發(fā)方式靈活，課隨意設(shè)置任意按鍵為脈沖可重復(fù)觸發(fā)、脈沖不可重復(fù)觸發(fā)、無效按鍵、電平保持不循環(huán)、電平保持可循環(huán)、非電平保持可循環(huán)、單鍵向前不循環(huán)、單鍵向后不循環(huán)、單鍵向前可循環(huán)、單鍵向后可循環(huán)、音量+、音量、播放/暫停、停止、播放/停止等15種觸發(fā)方式，最多可控制10個按鍵觸發(fā)輸出；一線串口控制模式 可通過發(fā)碼端控制語音播放、停止、循環(huán)播放和音量大小，或者直接觸發(fā)0219地址位的任意語音，發(fā)碼速

40、度600us2000us；三線串口控制模式和三線串口控制I/O口擴展輸出模式之間可通過發(fā)碼切換，三線串口控制模式下，能控制語音播放、停止、循環(huán)播放和音量大小，或者直接觸發(fā)0219地址位任意語音，發(fā)碼速度40us4000us可調(diào)，三線串口控制I/O口擴展輸出可以擴展輸出8位，早兩種模式下切換，能讓上一個模式的最后一種狀態(tài)保持著靜茹下一個模式。3、系統(tǒng)主要的傳感器介紹霍爾效應(yīng)是一種磁電效應(yīng)，是德國物理學(xué)家霍爾1879年研究載流導(dǎo)體在磁場中受力的性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)的。流垂直于外磁場方向通過導(dǎo)體時，在垂直于磁場和電流方向的導(dǎo)體的兩個端面之間出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電勢差稱為霍爾電勢差（霍爾電壓）。根據(jù)

41、霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件，它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應(yīng)寬、 輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?；魻栃?yīng)在應(yīng)用技術(shù)中特別重要，如果對位于磁場(B)中的導(dǎo)體(d)施加一個電壓(V)，該磁場的方向垂直于所施加電壓的方向，那么則在既與磁場垂直又和所施加電流方向垂直的方向上會產(chǎn)生另一個電壓(UH)，人們將這個電壓叫做霍爾電壓，產(chǎn)生這種現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)。好比一條路, 本來大家是均勻的分布在路面上, 往前移動。當有磁場時, 大家可能會被推到靠路的右邊行走。故路(導(dǎo)體)的兩側(cè), 就會產(chǎn)生電壓差。這個就叫“霍爾效應(yīng)”。其

42、原理圖如下圖6所示。圖5 霍爾效應(yīng)原理圖霍爾傳感器常用來檢測車輛上車速和轉(zhuǎn)速的信號。霍爾傳感器由傳感頭和齒心組成，其傳感頭由永磁體、霍爾元件和電子電路等組成?；魻栜囁賯鞲衅鞯墓ぷ髟恚涸邶X蹦轉(zhuǎn)動的過程中，使得通過霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化，從而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一準正旋波電壓，此信號由電子電路轉(zhuǎn)換成表中的脈沖電壓。由霍爾原理可知，霍爾傳感器的輸出電壓與被測物體的運動速度無關(guān)，因此它的高、低、速特性都很好，若用其測量物體的轉(zhuǎn)速，其下限速度可以接近于0，上限速度從理論上講可以不受限制，即它可以滿足工程中各種運行速度的測量。霍爾輪速傳感器還有1000Km/h，以下優(yōu)點：一是輸出信號

43、電壓幅值不受轉(zhuǎn)速的影響；二是頻率響應(yīng)高，其幅頻響應(yīng)可高達,相當于車速為時所檢測的信號頻率；三是抗電磁波干擾能力強。正因為如此，車輛上的車速傳感器大都采用霍爾式傳感器?；魻栐a(chǎn)生的霍爾電壓U的大小為： 式中：控制電流，A；：帶電粒子的電荷，=；B：磁感應(yīng)強度，T；d：半導(dǎo)體的厚度，mm；n：電子濃度。當齒圈轉(zhuǎn)到兩個齒輪都與霍爾元件對正時，永磁體轉(zhuǎn)到霍爾元件的磁力線分散，磁場較弱，輸出的霍爾電壓較小；當齒圈轉(zhuǎn)到一個齒與霍爾元件對正時，永磁體轉(zhuǎn)到霍爾元件的磁力線集中，磁場較強，輸出的霍爾電壓較大。齒輪轉(zhuǎn)動過程中，使得通過霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化，從而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一準正弦波

44、電壓，此信號由電子電路轉(zhuǎn)換成表中的脈沖電壓。該系統(tǒng)主要采集的信號是車速信號和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號。主要的傳感器是發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器和汽車車速傳感器。目前汽車車速傳感器多采用霍爾式結(jié)構(gòu)，霍爾車速傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)的磁電傳感器，具有對磁場干擾能力強、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等特點。它主要是由特定刺激對數(shù)的永久磁鐵（一般為4或8對）、霍爾元件、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)及輸入/輸出插件等組成。其工作原理是當傳感器的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)在外驅(qū)動作用下旋轉(zhuǎn)時，會帶動永久磁鐵的旋轉(zhuǎn)，穿過霍爾元件的磁場將產(chǎn)生周期性變化，引起霍爾元件輸出電壓變化，通過后續(xù)電路處理形成穩(wěn)定的脈沖電壓信號，作為車速傳感器的輸出信號。霍爾結(jié)構(gòu)的車速傳感器主要電氣技術(shù)參

45、數(shù)包括：輸出信號高電壓、低電壓、占空比、周期、上升時間、下降時間、周期脈沖數(shù)等。同理發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器也用霍爾傳感器，原理與車速傳感器相同。圖6為轉(zhuǎn)速信號采集電路：圖6轉(zhuǎn)速信號采集電路（三）基于單片機的轉(zhuǎn)速測量方法及原理1、單片機測量轉(zhuǎn)速的方法轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個參數(shù)，早期模擬量的模擬處理一直是作為轉(zhuǎn)速測量的主要方法，這種測量方法在測量范圍和測量精度上，已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求。而隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字測量系統(tǒng)得到普遍應(yīng)用，利用單片機對脈沖數(shù)字信號的強大處理能力，應(yīng)用全數(shù)字化的結(jié)構(gòu)，使數(shù)字測量系統(tǒng)的越來越普及。在測量范圍和測量精度方面都有極大的提高。下面對測量

46、系統(tǒng)進行探討。2、轉(zhuǎn)速測量原理1）測周期法“T法”轉(zhuǎn)速可以用兩脈沖產(chǎn)生的間隔寬度TP來決定。用以采集數(shù)據(jù)的碼盤，可以是單孔或多孔，對于單孔碼盤測量兩次脈沖間的時間，就可測出轉(zhuǎn)述數(shù)據(jù)，TP也可以用時鐘脈沖數(shù)來表示。對于多孔碼盤，其測量的時間只是每轉(zhuǎn)的1/N，N為碼盤孔數(shù)。如圖7“T”法脈寬測量所示。TP通過定時器測得。定時器對時基脈沖(頻率為fc)進行計數(shù)定時，在TP內(nèi)計數(shù)值若為m2，則 計算公式為： n=60/PTp （1）即：n=60fc/Pm2 （2）P-為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)一周脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖數(shù)；fc-為硬件產(chǎn)生的基準時鐘脈沖頻率：單位（Hz）；n-轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn)/分）；m2-時基脈沖。輸入脈沖

47、 時基脈沖 圖7 測周期法脈寬測量由 “T”法脈寬測量可知“T”法測量精度的誤差主要有兩個方面，一是兩脈沖的上升沿觸發(fā)時間不一致而產(chǎn)生的；二是計數(shù)和定時起始和關(guān)閉不一致而產(chǎn)生的。因此要求脈沖的上升沿（或下降沿）的計數(shù)和定時嚴格同步。測周期法在低轉(zhuǎn)速時精確度較高，但隨著轉(zhuǎn)速的增加，精度變差，有小于一個脈沖的誤差存在。2）測頻法“M法”在一定測量時間T內(nèi)，測量脈沖發(fā)生器（替代輸入脈沖）產(chǎn)生的脈沖數(shù)m1來測量轉(zhuǎn)速，如圖8“M”法測量轉(zhuǎn)速脈沖所示，設(shè)在時間T內(nèi)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧度數(shù)為X，則轉(zhuǎn)速n可由下式表示：n=60X/2T (3)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧度數(shù)X可用下式所示X=2m1/p (4)圖8測頻率法脈沖圖將（

48、4）式代入（3）式得轉(zhuǎn)速n的表達式為： n=60m1/TP (5)n-轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn)/分）；T-定時時間單位：（秒）。在該方法中，測量精度是由于定時時間T和脈沖不能保證嚴格同步，以及在T內(nèi)能否正好測量外部脈沖的完整的周期，可能產(chǎn)生的1個脈沖的量化誤差。因此，為了提高測量精度，T要有足夠長的時間。定時時間可根據(jù)測量對象情況預(yù)先設(shè)置。設(shè)置的時間過長，可以提高精度，但在轉(zhuǎn)速較快的情況下，所計的脈沖數(shù)增大（碼盤孔數(shù)已定情況下），限制了轉(zhuǎn)速測量的量程。而設(shè)置的時間過短，測量精度會受到一定的影響。3）測頻測周法M/T法所謂測頻測周法，即是綜合了“T”法和“M”法分別對高、低轉(zhuǎn)速具有的不同精度，利用各自的優(yōu)

49、點而產(chǎn)生的方法，精度位于兩者之間，如圖9“M/T”法定時/計數(shù)測量所示?！癕/T”法采用三個定時/計數(shù)器，同時對輸入脈沖、高頻脈沖（由振蕩器產(chǎn)生）、及預(yù)設(shè)的定時時間進行定時和計數(shù)，m1反映轉(zhuǎn)角，m2反映測速的準確時間，通過計算可得轉(zhuǎn)速值n。該法在高速及低速時都具有相對較高的精度。測速時間Td由脈沖發(fā)生器脈沖來同步，即Td等于m1個脈沖周期。由圖可見，從a點開始，計數(shù)器對m1和m2計數(shù)，到達b點，預(yù)定的測速時間時，計算機發(fā)出停止計數(shù)的指令，因為TC不一定正好等于整數(shù)個脈沖發(fā)生器脈沖周期，所以，計數(shù)器仍對高頻脈沖繼續(xù)計數(shù)，到達c點時，脈沖發(fā)生器脈沖的上升沿使計數(shù)器停止，這樣，m2就代表了m1個脈沖

50、周期的時間?！癕/T”法綜合了“T”和“M”兩種方法，轉(zhuǎn)速計算如下：設(shè)高頻脈沖的頻率為fC，脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)發(fā)出P個脈沖，由式（2）和（5）可得M/T法轉(zhuǎn)速計算公式為n=60fc m1/p m2。其中n為轉(zhuǎn)速值，其單位為轉(zhuǎn)/分；fc為晶體振蕩頻率，其單位為Hz；m1為輸入脈沖數(shù)，反映轉(zhuǎn)角；m2為時基脈沖。 圖9 “M/T”法定時/計數(shù)測量通過誤差和精度分析可知，M法適合于高速測量，當轉(zhuǎn)速越低，產(chǎn)生的誤差會越大。T法適合于低速測量，轉(zhuǎn)速增高，誤差增大。M/T這種轉(zhuǎn)速測量方法的相對誤差與轉(zhuǎn)速n無關(guān)，只與晶體振蕩產(chǎn)生的脈沖有關(guān)，故可適合各種轉(zhuǎn)速下的測量。保證其測量精度的途徑是增大定時時間T，或提高時基

51、脈沖的頻率fc。因此，在實際操作時往往采用一種稱變M/T的測量方法，即所謂變M/T法，在M/T法的基礎(chǔ)上，讓測量時間Tc始終等于轉(zhuǎn)速輸入脈沖信號的周期之和。并根據(jù)第一次的所測轉(zhuǎn)速及時調(diào)整預(yù)測時間Tc，兼顧高低轉(zhuǎn)速時的測量精度?；贛法測量速度，電路和程序均較為簡單，且可以在一定的條件下滿足精度的要求，所以本設(shè)計中采用測頻測周期法（M法）進行測量。四、系統(tǒng)的軟件設(shè)計（一）單片機C語言與匯編語言在單片機的開發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級語言，C語言就是其中的一種。對用慣了匯編語言的人來說，高級語言的可控行不好，不如匯編語言那樣能夠隨心所欲。但是使用匯編語言會遇到很多問題，首先它的可讀性和可維護性不強，特

52、別是當呈現(xiàn)沒有很好的標注時，其次就是代碼的可重用性也比較低。使用C語言就可以很好的解決這些問題。C語言具有良好的模塊化，容易閱讀和維護等優(yōu)點。由于模塊化，用C語言編寫的程序有很好的可移植性，功能化代碼能夠很方便地從一個工程移植到另一個工程，從而減少開發(fā)時間。用C語言編寫程序比用匯編編寫程序更符合人們的思考習慣，開發(fā)者可以更專心地考慮算法而不是考慮一些細節(jié)問題，這樣就減少了開發(fā)和調(diào)試時間。使用像C這樣的語言，編寫者不必十分熟悉處理器的運算過程。很多處理器支持C編譯器，這意味著對新的處理器也能很快上手，而不必知道處理器的具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這使得用C語言編寫的程序比匯編程序有更好的可移植性。C語言的特點

53、就是可以使編寫者盡量少地對硬件進行操作，它是功能性和結(jié)構(gòu)性很強的語言。對大多數(shù)51系列單片機，使用C語言這樣的高級語言與使用匯編語言相比具有如下優(yōu)點：(1)不需要了解處理器的指令集，也不必了解存儲器結(jié)構(gòu)；(2)寄存器分配和尋址方式由編譯器進行管理，編程時不需要考慮存儲器的 尋址和數(shù)據(jù)類型等細節(jié)；(3)指定操作的變量選擇組合提高了程序的可讀性；(4)可使用與人的思維更相近的關(guān)鍵字和操作函數(shù)；(5)與使用匯編語言編程相比，程序的開發(fā)和調(diào)試時間大大縮短；(6)C語言中的庫文件提供許多標準的方程，例如：格式化輸出、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和浮點運算等；(7)通過C語言可實現(xiàn)模塊編程技術(shù)，從而可將已編制好的程序加入到新

54、程序中；(8)C語言可移植性好且非常普及，C語言編譯器幾乎適用于所有的目標系統(tǒng)，已完成的軟件項目可以很容易地轉(zhuǎn)換到其它的處理器或環(huán)境中。所以在本畢業(yè)設(shè)計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計中我選用單片機C語言來進行程序代碼的編寫。51系列單片機對C語言的擴展在51系列單片機中使用的C語言與標準C語言還有一些不同，或者說51單片機對標準C語言有一些擴展。51單片機語言的特色主要體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)51單片機雖然繼承了標準C語言的絕大部分的特性，而且基本語法相同，但是本身又在特定的硬件結(jié)構(gòu)上有所擴展，如關(guān)鍵字sbit、data、idata、pdata、xdata、code等。(2)應(yīng)用51單片機更要注重對

55、系統(tǒng)資源的理解，因為單片機的系統(tǒng)資源相對PC機來說很貧乏，對于RAM、ROM中的每一字節(jié)都要充分利用?？梢酝ㄟ^看編譯生成的.m51文件來了解自己程序中資源的利用情況。(3)程序上應(yīng)用的各種算法要精簡，不要對系統(tǒng)構(gòu)成過重的負擔。盡量少用浮點運算，可以用unsigned無符號型數(shù)據(jù)的就不要用有符號型數(shù)據(jù)，盡量避免多字節(jié)的乘除運算，多使用移位運算等。51單片機相對于標準C語言的擴展直接針對51系列CPU硬件，大致有以下幾個方面：(1)數(shù)據(jù)類型51系列單片機具有標準C語言所具有的標準數(shù)據(jù)類型，除此之外，為了更加有效地利用51單片機的結(jié)構(gòu)，還加入了以下特殊的數(shù)據(jù)類型。(2)存儲區(qū)51編譯器支持51單片機

56、及其擴展系列，并提供對51單片機所有存儲區(qū)的訪問。存儲區(qū)可分為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)、外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)以及程序存儲區(qū)。CPU內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲區(qū)是可讀寫的，8051派生系列最多可有256字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)，其中低128字節(jié)可直接尋址，高128字節(jié)（從0 x80到0 xFF）只能間接尋址，從20H開始的16字節(jié)可位尋址。內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū)又可分為3個不同的存儲類型：data、idata、bdata。外部數(shù)據(jù)區(qū)也是可讀寫的。但是訪問起來比較慢，因為外部數(shù)據(jù)區(qū)是通過數(shù)據(jù)指針加載地址來間接訪問的。 (3)特殊功能寄存器（SFR）51單片機提供128字節(jié)的SFR尋址區(qū)，地址為80HFFH。51單片機中除了程序計數(shù)器PC和4

57、組通用寄存器組之外，其它所有的寄存器均為SFR，并位于片內(nèi)特殊寄存器區(qū)。（二）程序流程圖單片機控制的換擋語音提示系統(tǒng)軟件設(shè)計可分為信號采集模塊、信號處理模塊、語音輸出模塊。其程序流程圖10如下：開始程序初始化計算發(fā)動機特性曲線載入相應(yīng)的換擋規(guī)律以及發(fā)動機工作曲線進入主消息循環(huán)計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速油門開度計算當前檔位和發(fā)動機工作點判斷升檔或降檔轉(zhuǎn)化為語音信號輸出圖10系統(tǒng)主流程圖系統(tǒng)的主程序如下：void main() INT16U ADC_10bit;INT8U flag;INT8U ADC_car_speed;INT8U ADC_round_speed;float dang_wei; ini

58、tiate_RS232(); /波特率 = 9600 ADC_CONTR |= 0 x80; /1000,0000 打開 A/D 轉(zhuǎn)換電源flag = 0 x00; while(1) Send_Byte(0 xAA); Send_Byte(0 xAA); ADC_10bit = get_AD_result(2, flag);/P3.2 為 A/D 當前通道,代表車速if(flag)ADC_car_speed = ADC_10bit 8;flag = 0 x00;elsebreak; delay(0 x1); ADC_10bit = get_AD_result(3, flag);/P3.3 為

59、A/D 當前通道, 代表轉(zhuǎn)速if(flag)ADC_round_speed = ADC_10bit 8;flag = 0 x00;elsebreak;dang_wei = 0.03 * ADC_round_speed / ADC_car_speed;if(dang_wei 2.158)P1 = 0 x20;else if(dang_wei 1.478)P1 = 0 x40;else if(dang_wei 1.129)P1 = 0 x60;else if(dang_wei 0.886)P1 = 0 x80;else if(dang_wei 0)P1 = 0 xA0;while (1) /等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束 if (ADC_CONTR & 0 x10) /0001,0000 測試A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束否 flag = 0 x01;break; ADC_CONTR &= 0 xE7; /1110,0111 清 ADC_FLAG 位, 關(guān)閉A/D轉(zhuǎn)換, return (ADC_DATA8 | ADC_LOW2); /返回 A/D 10 位轉(zhuǎn)換結(jié)果（三）單片機轉(zhuǎn)速測量程序設(shè)計由于本次設(shè)計的系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能是將霍爾傳感器的信號送到單片機的外部中斷口，再對周期方波進行內(nèi)部計數(shù)，調(diào)用計算程序把轉(zhuǎn)速測出來。1測速范圍軟件設(shè)計中，采用的閘門時間是1 s，T0的最大