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汽车防抱死制动系统ABS的单片机程序Proteus仿真设计

news 2025/8/7 6:13:35

次设计对汽车防抱死系统进行简单的设计，针对车速、轮速两个信号进行分析，并根据最佳滑移率计算。采用对比实时滑移率对比分析，ECU控制制动器进行制动力调节使滑移率在制动过程处于最佳范围,保证系统具有良好制动性能。

汽车的制动液压调节器主要包含以下几个部件：调压电磁阀、电动液压柱塞、储液室、低压储能室、电动液压泵、单向阀等。在制动系统进行常规制动时，调压电磁阀和电动液压泵不通电，进液电磁阀状态为流通，出液电磁阀状态为断流。这种方式的制动主要依靠自制动主缸输出的制动液在进液电磁阀的驱动下进入制动轮缸，改变制动轮缸的压力，实现汽车的常规制动。一旦需要进行防抱死制动，电子控制单元，也就是 ECU系统，会对车轮转速传感器输入的速度信号进行判定，如果判定结果为需要进行制动防抱死，则控制制动轮缸相应的进液或出液电磁阀进行通电换位，并自动判断处理，实现防抱死。其技术实质就是将传统制动过程转变为瞬态控制过程。当汽车制动时，其车轮速度会明显限于车身的速度，这种情况就会导致车轮在地面的滑移，若量化指标为滑移率，则防抱死系统就是根据车轮相对地面的滑移率进行瞬时制动。当滑移率为18%到22%时，制动性能最佳，汽车防抱死控制器就是将滑移率控制在最佳范围内，保证汽车不会因制动而发生侧滑或者甩尾等现象

本次设计的目的是建立一种单轮车辆制动防抱死系统ABS的车辆模型。利用51单片机用Proteus将ABS工作过程及原理仿真出来，通过对制动过程的模拟仿真，探讨不同因素对ABS 性能的影响。从而找到一种更有效的制动系统，为汽车制动系统的设计开发提供参考。在过去，对于汽车 ABS 的产品开发中，主要依靠大量的实车试验，这样会造成开发周期和费用的大大增加。为了降低研究防抱制动系统的费用，提高研究效率，本文使用仿真软件 proteus 对 ABS 进行数据仿真，减少不必要的实车试验操作，得到了在防抱制动时具体参数的变化过程。基于AT89C51单片机建立ABS模型。

1.3.1 硬件需求

依据上述任务分析，所需的系统硬件有：

1.轮速传感器；

2.AT89C51 单片机，作为控制器；

3.显示模块，显示实时变量信息；

4.其余必要的电路元器件。

1.3.2 软件需求

需要实现的系统软件功能有：

1.采集轮速信号；

2.采集车速信号；

3.滑移率、位移计算；

4.实时显示轮速、位移与滑移率的值；

1.3.3 同组差异

与同组其他同学的差异在于：

1. Protues 仿真所选输入信号（轮速、车速）模拟方式不同；

2. 主要参数显示方式不同(led or lcd);

3.程序定时计数等编程方式不同。

2 设计方案

2.1 汽车防抱死系统总体方案设计

本次设计对汽车ABS系统的电控部分进行设计并仿真，主要针对系统的控制策略、软件算法和硬件电路，不涉及其液压系统的具体结构、尺寸。汽车ABS系统的电控部分主要可分为三大部分，即信号采集与输入、运算处理与执行动作。本次设计的运算处理部分采用 8 位的 51 单片机，执行动作部分采用LCD灯亮或灭模拟表示制动器对制动压力的调节。

2.1.1 模拟信号采集方案选择

本次设计需要采集轮速、车速信号，轮速传感器、车速传感器的输出信号为模拟信号可以被单片机读取。进行输入信号模拟的方案有：

方案一：

采用ADC0809芯片进行 A/D 转换，其优点是更接近真实汽车ABS系统工作时信号输入处理情况。但硬件设计复杂，接线麻烦，且设计扩展，而本实验主要是实现功能演示，故此方案不好。

方案二：

采用可编程电机模拟，使数字信号达到模拟信号的效果，用程序计算单位时间（1s）内脉冲数量模拟轮速（电机转动快慢不同脉冲数不同），即单位时间脉冲数=轮速。

本次课设主要是为了实现汽车ABS系统功能的设计仿真，着重强调功能实现过程，因此采用方案二，可减轻设计仿真难度。

2.1.2 显示方案设计

本次设计需要显示输入车速、轮速、滑移率、里程，其显示方案有：

方案一：

LED显示：LED数码有共阳和共阴两种，把这些LED发光二极管的正极接到一块（一般是拼成一个8字加一个小数点）而作为一个引脚，就叫共阳的，相反的，就叫共阴的，那么应用时这个脚就分别的接VCC和GND。再把多个这样的8字装在一起就成了多位的数码管了。原理易懂但控制相对LCD复杂。

方案二：