基于PIC16F873单片机的汽车自适应巡航控制系统的研究
基于PIC16F73PIC16F873单片机的步进电机驱动器
收稿日期:2003-07-02 修订日期:2003-08-26作者简介:孙 荣(1967-),男,硕士,1995年浙江大学化工过程机械专业毕业。
基于PIC16F73/PIC16F873单片机的步进电机驱动器孙 荣(浙江省机电设备招标局,浙江杭州310012)摘 要:介绍了一种基于PIC 系列单片机不限相数的步进电机驱动器,它能实现的功能、硬件原理图、软件框图和控制接口。
实践证明,这种驱动器能够非常灵活地实现各种不同相数的步进电机的驱动。
关键词:单片机;步进电机;驱动器中图分类号:TP368.1;T M383.6 文献标识码:A 文章编号:1001-4551(2003)06-0008-03The Step Motor Driver B ased on PIC 16F 73/PIC 16F 873MCUS UN R ong(Zhejiang machinery &Electric Equipment Tendering Bureau ,Hangzhou 310012,China )Abstract :This article introduces a kind of step m otor driver based on PIC series micro 2control 2unit (MC U ).In the article the functions ,the hardware schema ,the s oftware diagram and the interface of the drivers are inv olved.It has been proved that this kind of driver can be used conveniently to drive step m otor with different phases.K ey w ords :micro 2control 2unit (MC U );step m otor ;driver1 前 言在工业场合以及其他的应用领域,对于特殊部件的运动状态需要进行精确的控制。
基于pic单片机的自动驾驶转向控制系统设计
法进行控制，对控制参数进行了整定。在一定车速和角度范围内，整个转向系统的控制效果比较好。
关键词：ＰＩＣ单片机；转向系统控制；增量式ＰＩＤ控制算法；步进电机
中图分类号：ＴＰ２７３．５
文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３—７２４１（２００８）０３—００６２－０４
Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｉ ｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ
Ａｕ（ｋ）＝“（七）一Ｕ（七一１）
下
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万方数据
工业控制与应用
ｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
Ⅸ自动化技术与应用》２００８年第２７卷第３期
Ｋｅｙｗｏｒｄ：ＰＩＣ；ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ＰＩＤ；ｃｏｎｔｒｏＵｅｒ；ｓｔｅｐｐｅｒ ｍｏｔｏｒ
１ 引言
近年来，对于智能车辆自动驾驶的研究是一个热 点。智能车辆是依靠自身获得的位置信息或根据外部 环境提供的导航信息，沿预定的路径在无人干预的情况 下，安全可靠地运动到期望目的地的车辆。自主导航与 自动驾驶是智能车辆开发的关键技术…１。自动驾驶控制 包括两个方面的内容，一个是方向控制也叫横向控制， 主要是控制智能车辆前进中的形式方向；另一个是纵向 控制也叫巡航控制，主要控制车速和保持车距。国内在 汽车自动驾驶的研究主要集中在图像识别导引方式上。 自动驾驶控制的实现是其中一个研究的重要内容。本 研究中的自动驾驶系统也是基于视觉导航，采用上一下 位机的方式控制。上位机中央处理器处理由摄像头采 集到的图像信息，由驾驶员模型得出控制参数（方向盘转 角或前轮转角）。下位机一ＰＩＣｌ６Ｆ８７７Ａ单片机接收来 自上位机的命令，由控制器控制转向执行机构使方向盘 转过一定角度，以使车辆按照预定的轨迹行驶。转向执 行机构是由步进电机带动方向盘完成。步进电机数字
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第10~11周：完成设计任务说明书（10000字以查找不足，进行改进；
第13周：完成的装订打印，准备别业设计答辩；
第14周：答辩。
指导教师意见
签 名：
年 月 日
参考文献
[1]、张红春.丰田汽车的自适应雷达巡航控制技术.汽车电器，20XX.5
随着交通流量的不断增加，前车的行驶情况对后车产生较大影响，传统的巡航控制系统需要频繁的设定和取消操作，逐渐失去了作用[8]。新型智能的巡航控制系统应运而生，这就是能够连续调整车速以保持与前车的安全距离的主动巡航控制系统ACC(Adaptive Cruise Control）。
3.2 国内发展情况
国内汽车巡航控制系统研究起步较晚，在ACC系统控制理论、方法及应用方面与国外均存在着较大的差距。不过随着中国汽车工业的发展，巡航控制系统（CCS）尤其是主动巡航控制系统（ACC），成为近年来车产安全系统研发的重点。同时国内以清华大学、北京理工大学等为主的高校和研究机构也从事CCS技术或相关技术的研制开发工作，并取得了阶段性的进展。
2 汽车巡航控制系统的发展史
汽车巡航控制系统发展至今已有四十多年的历史，它经历了机械控制系统、晶体管控制系统、模拟集成电路控制系统和微机控制系统等几个过程[6]。
从总体上来说，国外汽车巡航控制系统的发展大体经历了三个阶段：
基于PIC16F873单片机的步进电机控制系统
基于PIC16F873单片机的步进电机控制系统
控制具有功能灵便多样，脉冲输出精确，实时性强等特点，通过软件设计可以实现各种复杂的控制，其系统成本较低，近些年来已被广泛应用在各种不同的运动控制系统中。
在实际应用中，若步进电机在升降速时，脉冲频率的变幻不合理，就会使电机失步或者过冲，使系统无法做到精确定位；同时，因为系统迅速性的要求，电机需要很快地完成加减速过程。
这里设计了基于单片机的步进电机控制系统，分析迅速性最好的指数型加减速曲线在实际系统中的应用逻辑，提出了一种升降速曲线的优化办法，采纳了硬件、软件抗干扰技术措施。
可以通过键盘输入数据与命令，并能通过旋钮便利地实现电机的延续调速，实时设置与显示步进电机的工作方式。
2 控制系统总体计划设计
系统功能原理暗示图1所示。
在该系统中由单片机挺直输出电机的各相控制脉冲序列，光耦举行须要的光电隔离，采纳分立元件构胜利率管驱动，带动电机转动。
键盘接口与显示功能由具有SPI串行接口功能的ZLG7289实现。
既可用法按键输入的方式精确设置电机的工作方式与转速，也可以通过调速旋钮实现电机转速的延续调整，还能通过上位微机实现对电机工作方式的调节与控制。
3 硬件电路设计
3．1 控制电路设计
控制芯片采纳PIC16F873，该单片机具有抗干扰能力强，超低功耗。
芯片自带硬件，具有高速SPI通信端口，6通道10位A／D转换，2路输出，8 KB容量的FLASH存储器，368 B容量的SRAM，3个定时器，1个SPI串行通信口。
因为单片机内部的资源丰盛，性价比高。
能够满足该设计的要求，而且削减硬件电路的设计，提高工作效率。
单片机
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基于PIC16F873单片机的步进电机控制系统
基于PIC16F873单片机的步进电机控制系统作者：黄法,孔秀华来源：《现代电子技术》2009年第12期摘要:单片机控制步进电机具有功能灵活多样,脉冲输出准确,实时性强等特点,已被越来越广泛地应用在各种不同的运动控制系统中。
该设计使用PIC16F873单片机,可以通过键盘输入数据与指令,并能通过旋钮方便地实现电机的连续调速,实时设置与显示步进电机的工作方式。
采用一种升降速曲线的优化方法,解决步进电机在升降速过程中脉冲频率的变化不合理,使系统无法做到精确定位的问题;优化步进电机的驱动电路,采用硬件、软件抗干扰技术措施,使整个系统工作稳定可靠。
关键词:PIC16F873;ZLG7289A;升降速曲线的优化;抗干扰技术;控制系统中图分类号:TM383.6;TP368.1 文献标识码:A文章编号:1004-373X(2009)12-175-04Stepping Motor Control System Based on PIC16F873 MCUHUANG Fa1,KONG Xiuhua2(1.Training Center for Vocational Skills,Weihai Vocational College,Weihai,264210,China;2.Shandong Jiaotong University,Weihai,264200,China)Abstract:Stepping motor controlled by single chip computer is applied widely in various motion control system because of the characteristics of flexible function,accurate outputting pluse and strong real-time etc.PIC16F873 is used in the design,stepping motor speed can be changed by data and instructions entered through the keyboard and can be continuously changed by rotatingbutton,working mode and setting of motor is real-time displayed.The variation of unreasonable pulse frequency causes the matter that system can not realize accurate location in the course ofrise and fall-speed of stepping motor.The matter is solved by adopting an optimized method.Driving circuit of stepping motor is optimized,anti-interference technique is adopted in software and hardware.The whole system runs stably and reliably.Keywords:PIC16F873;ZLG7289A;optimization of the rise and fall-speed;anti-interference technique;control system0 引言单片机控制步进电机具有功能灵活多样,脉冲输出准确,实时性强等特点,通过软件设计可以实现各种复杂的控制,其系统成本较低,近些年来已被广泛应用在各种不同的运动控制系统中。
基于PIC16F877A单片机的无线遥控智能小车设计与实现
基于PIC16F877A单片机的无线遥控智能小车设计与实现陆振先;王倩【摘要】The paper designs a wireless remote control smart car based on PIC16F877A MCU. The car operates with two run-modes: wireless remote control run mode and automatic run mode. The wireless remote controlrun mode is able to make an accurate control within 300 meters with the function of forwardness, backwardness ac-celeration, deceleration, left turn, and right turn .The automatic run mode has the obstacle avoidance in the right and left direction ahead. The wireless control mode adopts the RF technology, which overcomes the disadvantag-es of traditional infrared ray wireless control for the short-distance control and susceptible to interference. The car is equipped with a LCD screen, which displays the current state of the car including run speed, run direc-tion, run mode, etc. The car runs normally and steadily in testing.%设计了基于PIC16F877A单片机的无线遥控智能小车，使其具有无线遥控驾驶和自动驾驶两种模式，无线遥控驾驶模式能在300 m范围内对小车进行高精度控制，并能够实现小车的前进、后退、加速、减速、左转弯、右转弯的遥控功能。
基于PIC16F873机车温度控制阀的检测装置的设计
作者简介：王同宏 男 电气工程系 副教授 1基于PIC12F629的两位大数字LED 机车速度表的设计王同宏[文章摘要] 本文介绍了一种基于PIC12F629制作的两位大LED 数字机车速度表的设计，详细说明了两位大LED 数字速度表的工作原理、器件的选择及设计方法。
该速度表结构简单，通用性强，修改其部分控制程序和输入方式可以将其应用在需要两位数字显示的温度、压力、速度及计数等场合，具有较高的实用价值。
[关 键 词] PIC12F629 数字LED 74LS164 ULN2003A 自动调光调车机车采用指针式速度表，调车机车正常运行速度不高于60KM/小时。
在监控系统中，指针式速度表很难定量地反映出机车的实际运行速度，因此需要加装一个两位的大LED 数字速度表，用于反映机车的实时运行速度。
两位大数字LED 速度表的实现有很多种方法，在众多的实现方法中，使用单片机进行设计是比较简单方便的设计方法。
制作关键是两位大数字LED 的驱动方法的选择，对数字LED 进行并联动态驱动还是串联静态驱动又是一个两难的选择：并联动态驱动需要使用单片机的口线多，但外围元件相对较少；串联静态显示使用单片机的口线少，可外围元件相对较多。
通常情况下，管脚多的单片机附加功能也多、价格高，因此使用管脚少的单片机开发的产品成本比较低。
在本设计中，仅实现机车速度检测与显示，功能比较单一；使用三英寸的大LED 数码管，驱动电流比较大；并要求具有自动调光功能；由于在监控下使用，静态显示没有动态显示的频闪现象，显示数字稳定清晰，所以选用串联静态显示；考虑以后功能或程序的改变的方便，采用了只有8脚的FLASH 芯片PIC12F629单片机进行设计。
一、两位大数字速度表的硬件组成： 两位大数字LED 机车速度表的结构功能如图一所示：图一 速度表功能结构图1.单片机的设计PIC12F629是微芯公司推出的8脚FLASH 型单片机，有1K 字节的FLASH ROM ，64字节的RAM 及128字节的EEPROM ，两个计数器，时钟频率高达20 MHz 。
基于PIC16F873A的步进电机远程控制
基于PIC16F873A的步进电机远程控制作者：侯艳红来源：《科学之友》2009年第17期摘要:PIC系列单片机是美国Microchip公司生产的高性能价格比的标志产品,CPU采用RISC结构,分别仅有33,35,58条指令,采用Harvard双总线结构,运行速度快,低工作电压,低功耗,较大的输入输出直接驱动能力,价格低,小体积。
在办公自动化设备,消费电子产品、电讯通信、智能仪器仪表、汽车电子、金融电子、工业控制不同领域都有广泛的应用。
关键词:PIC16F873A单片机;步进电机;定位中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1000-8136(2009)17-0144-02近年来,网络远程控制技术发展日新月异,它利用网络作为控制器与被控对象之间的信号传输媒介,打破了传统控制距离的局限性,因此,应用范围越来越广泛。
电机作为一个执行部件,对它进行远程控制、驱动,意义重大。
本文所述步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
通过来自PC机的命令信号,单片机然后经过处理成脉冲信号,再由驱动芯片完成功率驱动。
1 控制电路及原理图本控制电路是以PIC167F873A单片机为核心四相步进电机的控制系统,见图1。
控制系统包括单片机、驱动器、步进电机。
单片机采用PIC16F873A配有时钟电路,通过串口与PC机进行通讯。
驱动电路采用MTD2003F与外部分立器件组合而成。
电机采用四相步进电机,工作电压12 V,步距角1.8度,静态电流0.8 A。
单片机通过USART串口通信接收来自PC机的步距数信号, PICA16F873A单片机通过IO 口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号,再通过驱动电路驱动电机的转动。
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2019年9月10日第3卷第17期现代信息科技Modern Information TechnologySep.2019 Vol.3 No.17422019.9基于PIC16F873单片机的汽车自适应巡航控制系统的研究孙小霞，石长华（景德镇学院，江西 景德镇 333000）摘 要：当前，汽车工业快速发展，随着消费者对汽车生产技术要求的不断提升，汽车的生产技术含量也成为行业研究的重点内容之一，就汽车的内部设计技术来说，巡航控制系统是其重要技术组成部分，汽车的巡航控制一般是在一定的车速范围内，在汽车遭遇外力干扰的情况下，驾驶员可以不控制加速踏板，系统借助自动调节气门开度实现对于发动机转矩的有效调节，保证汽车按照设定的车速实现恒速行驶。
这一控制系统的设计对于汽车车速稳定性，提升汽车驾驶安全性以及舒适度，降低燃油消耗以及汽车排气污染等都具有重要作用，本文主要针对汽车自适应巡航控制系统进行介绍，以PIC16F873单片机的汽车自适应巡航控制系统为例，探究这一控制系统的设计和作用。
关键词：PIC16F873单片机；汽车自适应巡航控制系统；车速调节中图分类号：TP368.12；U463.67文献标识码：A文章编号：2096-4706（2019）17-0042-03Research on Auto Adaptive Cruise Control System Based onPIC16F873 Single Chip MicrocomputerSUN Xiaoxia ，SHI Changhua（Jingdezhen University ，Jingdezhen 333000，China ）Abstract ：At present ，with the rapid development of automobile industry ，with the increasing demand of consumers forautomobile production technology ，the content of automobile production technology has become one of the key contents of industry research. As far as automobile interior design technology is concerned ，cruise control system is an important part of automobile technology ，and the cruise control of automobile is general. In a certain speed range ，in the case of external force interference ，the driver can not control the acceleration pedal ，and the system realizes the effective adjustment of engine torque by means of automatic valve opening to ensure that the vehicle runs at a constant speed according to the set speed. The design of this control system plays an important role in vehicle speed stability ，driving safety and comfort ，reducing fuel consumption and exhaust pollution. This paper mainly introduces the automobile adaptive cruise control system. Taking the automobile adaptive cruise control system based on PIC 16F 873 as an example ，the design and function of this control system are explored.Keywords ：PIC 16F 873 single chip computer ；automobile adaptive cruise control system ；speed regulation收稿日期：2019-06-24基金项目：江西省教育厅科学技术研究项目：基于单片机的汽车自适应巡航控制系统研究（项目编号：GJJ181124）。
0 引 言目前，随着市场对于汽车需求的不断增大，汽车市场的竞争正在不断增大，相关汽车企业要想在竞争中占据优势，赢得更多的市场份额，强化汽车生产技术和改善性能是关键，而汽车自适应巡航控制系统对于驾驶的积极作用是十分显著的，因此也成为消费者在购车中需要考虑的重要问题，目前，针对汽车驾驶自适应巡航控制系统的技术研究正在不断发展中，整体的研究已经取得一定进展，对于提升汽车自适应巡航控制系统的效能具有重要意义。
1 基于PIC16F873单片机的汽车自适应巡航控制系统及组成1.1 系统简介汽车巡航控制系统主要是一种驾驶中的汽车控制技术，又可以称为巡航行驶装置、速度控制系统或自动驾驶系统。
这是新时期汽车的重要装置之一，这一控制技术主要借助的是电子技术来实现对于汽车行驶速度的调节和控制，这样就能确保汽车在设定车速行驶中的车速控制。
汽车巡航控制系统在具体的应用中，要想获得相应的速度，还需要进行开关的调控，让驾驶人员在不进行油门踩踏调整的情况下也能实现车速的有效控制。
通过设定的车速来实现定速行驶。
安装汽车巡航控制系统，能够让汽车在高速公路长时间行驶中，驾驶员不用长时间对加速踏板进行踩压，避免长时间的脚保持同一动作造成的脚发麻和抽筋，让驾驶员的脚能够得到休息，实现定速行驶。
在这种行驶过程中，驾驶员对于加速踏板以及制动踏板的踩放次数明显减少，所以也能第17期432019.9够减少汽车的行驶油耗，具体的行车经济性能够获得提升。
就汽车巡航控制系统的应用来看，其优点还体现在风力和道路坡度的行驶状况下，引起汽车行驶阻力变化的因素即使不断变化，但是汽车在定速行驶中，在发动机允许的功率范围内，都是能够保证横竖行驶的，车速不会发生变化。
这样驾驶员在驾驶中的舒适度就能不断提升，这一装置的使用还能够确保汽车燃油供给和发动机功率间的配合达到理想状态，对于降低汽车油耗，减少汽车尾气排放等都有积极作用，此外，汽车巡航控制系统的应用，还能确保基本功能和故障保险功能。
1.2 系统的结构和各部分的工作原理就汽车巡航控制系统的结构和相关部位的工作原理来看，主要集中在以下几个方面：第一，巡航控制ECU 。
这一控制结构主要功能是接收系统所有传感器传递的信号，通过对于信号的计算、加工和处理等，向系统执行器发布相关指令，对于执行器的具体动作进行控制。
第二，主控开关。
这一开关的主要形式有多种，但是常用的是杆式开关，主控开关主要是安装在转向柱上的，这样驾驶员接触起来比较方便，也有一些车系将主控开关安装在汽车方向盘上，一般开关上会设置三个档位，即减速/设置、取消、恢复/加速，在车辆驾驶中，在车速超过40km/h 的情况下，按一下设置按钮，车辆就会对于当前的车速进行记忆并且保持这一速度进行恒速行驶，再需要改变车速时，驾驶员按一下取消按钮，即可以踩踏加速板来控制车速，这时的恒速行驶得以取消，在恒速行驶的过程中，汽车还可以通过按加速或减速键来重新设定恒速的车速，达到对于巡航控制的目标。
第三，空档启动开关。
这一开关主要是在巡航控制ECU 传送空档信号的情况下，以保证汽车立即退出巡航控制模式。
第四，制动开关。
在进行巡航控制系统应用的过程中，汽车遇到前方有突发情况时，需要进行制动，这时需要及时退出巡航控制系统，所以在驾驶员踩下制动踏板的时候，及提示要退出巡航控制系统。
第五，车速传感器。
这一装置主要安装在变速器输出轴位置，主要考虑到在汽车驾驶中的实际车速和变速器输出轴转速呈正比关系，而车速传感器有多种形式，包括磁感应式、霍尔式、光电式等多种结构，在一般的使用中更多使用的是磁感应式。
2 基于PIC16F873单片机的汽车自适应巡航控制系统设计原理单片机控制步进电机具有功能灵活多样，脉冲输出准确，实时性强等特点，通过软件设计可以实现各种复杂的控制，其系统成本较低。
本文设计了基于PIC16F873单片机的步进电机控制系统，提出一种升降速曲线的优化方法，采用硬件、软件抗干扰技术措施。
可以通过键盘输入数据与指令，并能通过旋钮方便地实现电机的连续调速，实时设置与显示步进电机的工作方式。
系统功能原理示意图如图1所示。
上位机4×4键盘4位数码管RS232接口电路ZLG7298串行接口显示/键盘芯片单片机PIC16F873控制脉冲序列时钟复位调速旋钮光电隔离驱动电路步进电机过流检测图1 系统功能原理示意图在该系统中由单片机直接输出电机的各相控制脉冲序列，光耦进行必要的光电隔离，采用分立元件构成功率MOSFET 管驱动电路，带动电机转动。
键盘接口与LED 显示功能由具有SPI 串行接口功能的ZLG7289实现。
既可使用按键输入的方式精确设置电机的工作方式与转速，也可以通过调速旋钮实现电机转速的连续调节，还能通过上位微机实现对电机工作方式的调整与控制。
3 汽车巡航控制的发展方向上个世纪七十年代，汽车巡航控制主要应用于高级汽车的配置中，而到了八十年代中后期，随着微处理器在汽车方面的广泛应用，高速公路建设快速发展，使得整体的技术应用和研究不断趋于完善，到上世纪末，这一控制系统技术已经发展得比较完善了，相关的系统电路集成化水平也在不断提升。
在相应的汽车巡航控制系统中，控制模块体积精巧，多路传输系统也不断完善，自检系统的准确性也在不断提升。
但是将这一控制系统应用到普通家用汽车中，还存在一定难度的。
虽然系统多用模块控制，但是总体的应用成本比较高，且有一定的限速，所以，整体的技术应用成本较高。
随着现代汽车生产技术和交通线路的发展，智能交通系统逐渐出现，而这一时期，汽车的巡航控制系统应用的普及成为可能，也成为一种大众化的需要。
其中的汽车巡航控制系统也逐渐发展成自使用巡航控制系统，且进一步采用集中微处理器的控制方式，对于降低系统成本也具有重要作用。
这一汽车自动巡航控制系统和车辆前向撞击报警系统的结合使用，既体现了自动巡航功能，也能够实现车辆的前方防撞效果，驾驶员在驾驶中可以通过在仪表盘上进行人机交互启动以及退出汽车自适应巡航系统。