单片机的定速巡航系统设计

单片机的定速巡航系统设计。 该系统以单片机为核心，外部结合速度传感器，通过PWM的方式控制电机转速，并通过PID算法实时控制汽车的车速。 用户可以通过按键设置当前的汽车定速值，当车速当前略低于设定速度时，系统自动控制加速，当速度高于定速设定值时，自动启动减速操作，从未实现定速巡航的效果。 同时，将汽车当前的车速实时测量出来，并显示在显示器上。

基于单片机的定速巡航系统代码功能说明

引言

随着汽车工业的快速发展，定速巡航系统已成为现代汽车中不可或缺的安全驾驶辅助功能。

本文详细阐述了一款基于单片机的定速巡航系统的代码功能，该系统通过PWM方式控制电机转速，并利用PID算法实现车速的实时调节，确保汽车在设定速度下稳定行驶。

系统概述

本系统以单片机为核心，外部连接速度传感器、电机驱动电路、显示电路及按键电路，共同实现定速巡航功能。

系统主要分为硬件设计和软件设计两大部分，其中软件设计涵盖了主程序、显示子程序、电机转速控制子程序及PID控制算法等关键模块。

软件功能模块

主程序

主程序是整个系统的控制中枢，负责初始化系统参数、调用各子程序并维持系统循环运行。

系统启动后，主程序首先完成定时器、中断及LCD显示器的初始化工作，随后进入无限循环，不断检测按键输入、调用显示子程序更新车速信息，并根据PID算法调整电机转速，实现定速巡航。

核心功能

系统初始化：配置定时器、中断及LCD显示器。

循环检测：持续监测按键输入，更新显示信息，并根据需要调整电机转速。

显示子程序

显示子程序负责将当前车速、设定车速及占空比等信息实时显示在LCD屏幕上。

系统采用LCD12864显示器，支持中英文及特殊符号显示，提供清晰直观的界面反馈。

核心功能

LCD初始化：配置LCD显示器的工作模式及显示参数。

数据显示：将车速、设定车速及占空比等信息转换为LCD可识别的格式并显示。

电机转速控制子程序

电机转速控制子程序通过PWM（脉宽调制）技术调节电机转速。

系统根据PID算法的输出结果调整PWM波的占空比，从而控制电机的转速，实现车速的精确调节。

核心功能

PWM生成：利用定时器中断生成特定占空比的PWM波。

转速调节：根据PID算法的输出调整PWM波的占空比，控制电机转速。

PID控制算法

PID控制算法是本系统的核心，通过实时计算当前车速与设定车速的偏差，利用比例（P）、积分（I）、微分（D）三个环节的综合作用，生成控制量调整PWM波的占空比，实现车速的稳定控制。

核心功能

偏差计算：实时计算当前车速与设定车速的偏差。

PID运算：根据偏差值进行比例、积分、微分运算，生成控制量。

占空比调整：根据PID运算结果调整PWM波的占空比。

按键扫描与处理子程序

按键扫描与处理子程序负责检测用户的按键输入，并根据输入执行相应的操作，如设定车速、启动/停止定速巡航等。

系统采用矩阵键盘设计，有效节约了IO口资源。

核心功能

按键扫描：定期检测矩阵键盘的按键状态。

按键处理：根据检测到的按键状态执行相应的操作，如调整设定车速。

系统工作原理

系统启动后，主程序首先完成初始化工作，随后进入无限循环。

在循环中，系统不断检测按键输入，更新显示信息，并根据PID算法调整电机转速。

具体工作流程如下：

初始化：配置定时器、中断、LCD显示器及PWM输出。

按键检测：定期扫描矩阵键盘，检测用户输入。

显示更新：根据当前车速、设定车速及占空比等信息更新LCD显示。

PID控制：根据当前车速与设定车速的偏差进行PID运算，生成控制量。

转速调节：根据PID运算结果调整PWM波的占空比，控制电机转速。

循环执行：重复上述步骤，实现定速巡航的持续控制。

结论

本文详细阐述了一款基于单片机的定速巡航系统的代码功能。

该系统通过PWM方式控制电机转速，并利用PID算法实现车速的实时调节，具有控制精确、响应迅速等优点。

通过合理的软件设计，系统能够稳定运行并实现定速巡航功能，为现代汽车的安全驾驶提供了有力支持。