本文以節(jié)約能源為切入點(diǎn)，針對(duì)城市公交車(chē)頻繁剎車(chē)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種節(jié)能控制裝置，通過(guò)該裝置把汽車(chē)剎車(chē)時(shí)由原來(lái)通過(guò)摩擦片產(chǎn)生阻力停車(chē)，改為帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)工作。 把汽車(chē)行駛時(shí)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為高壓氣能，利用能量的轉(zhuǎn)換使汽車(chē)停下來(lái)。在汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)，利用儲(chǔ)存起來(lái)的高壓氣能帶動(dòng)汽車(chē)行走，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的?！?引言　　由于各種原因，公交車(chē)總是不斷重復(fù)加速—減速或停車(chē)—再加速的過(guò)程。通過(guò)加裝本節(jié)能裝置，當(dāng)汽車(chē)需要制動(dòng)時(shí)，在主控單元的控制下，可將汽車(chē)行駛時(shí)具有的巨大動(dòng)能通過(guò)空氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)化成高壓氣體的勢(shì)能并儲(chǔ)存起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)減速或停車(chē)。當(dāng)汽車(chē)需要啟動(dòng)或加速時(shí)，用儲(chǔ)存起來(lái)的高壓氣體勢(shì)能代替燃油來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)能量的回收再利用，達(dá)到節(jié)能的效果。同時(shí)由于汽車(chē)在起動(dòng)或加速時(shí)能耗最大，如果汽車(chē)是用燃油驅(qū)動(dòng)，則此時(shí)油料燃燒不充分，燃燒效果最差，而且產(chǎn)生的噪音最大?！　∠到y(tǒng)工作原理　　本系統(tǒng)主要由三部分組成，即檢測(cè)部分，控制部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。檢測(cè)部分包括踏板位置傳感器、曲軸位置傳感器、壓縮機(jī)活塞位置傳感器、汽車(chē)運(yùn)行速度傳感器、儲(chǔ)氣罐壓力傳感器等信號(hào)的檢測(cè)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括雙向可控電磁閥和電磁離合器?？刂撇糠种饕蒩rm微處理器組成的控制系統(tǒng)及一些外圍電路構(gòu)成。本文主要介紹該系統(tǒng)的控制部分。該裝置的作用就是將剎車(chē)時(shí)本應(yīng)由摩擦來(lái)消耗掉的汽車(chē)動(dòng)能，改為由氣體的勢(shì)能來(lái)消耗，在啟動(dòng)時(shí)，利用剎車(chē)時(shí)儲(chǔ)氣罐內(nèi)儲(chǔ)存的高壓氣體勢(shì)能來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行走，當(dāng)車(chē)速到達(dá)一定值如20km/h時(shí)，再切換到由汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的模式?！　∠到y(tǒng)硬件設(shè)計(jì)　　由于該節(jié)能裝置需檢測(cè)的模擬量較多，如儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力、制動(dòng)踏板的位置、車(chē)速、活塞運(yùn)行位置和油門(mén)踏板位置等數(shù)據(jù)，而且有些是需實(shí)時(shí)監(jiān)控的，如儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力等，需要使用多任務(wù)執(zhí)行方可實(shí)現(xiàn)，而普通單片機(jī)無(wú)法滿(mǎn)足這一要求。因此需根據(jù)實(shí)際情況，選用合適的處理器芯片，加上各種數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)芯片構(gòu)成最小系統(tǒng)。同時(shí)，增加數(shù)據(jù)采集、顯示、通信接口、控制執(zhí)行單元和電源管理模塊等，來(lái)組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。由于目前汽車(chē)應(yīng)用can現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)比較廣泛，因此，為了與汽車(chē)的控制系統(tǒng)連接的方便，還增加了can總線(xiàn)接口，由此構(gòu)成了整個(gè)硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。圖1 系統(tǒng)框圖　　s3c44box　　由于設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)能隨車(chē)采集信號(hào)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)主控模塊的要求較高，因此主控制模塊應(yīng)當(dāng)是以高性能的微處理器為核心而組成的一個(gè)最小系統(tǒng)。根據(jù)具體應(yīng)用的要求，實(shí)際應(yīng)用的反映情況，選用了samsung公司的arm芯片s3c44box，其主要性能如下：　　samsung公司推出的16/32位risc處理器s3c44box為一般類(lèi)型的應(yīng)用提供了高性?xún)r(jià)比和高性能的微控制器解決方案。為了降低成本，s3c44box提供了豐富的內(nèi)置部件，包括:8kb的cache，內(nèi)部sram, lcd控制器，帶自動(dòng)握手的2通道dart, 4通道dma，系統(tǒng)管理器(片選邏輯，fp/edo/sdram控制器)，帶有pwm功能的5通道定時(shí)器，i/o端口，rtc, 8通道10位adc，iic-bus接口，iis-bus接口，同步sio接口和pll倍頻器?！　3c44box的突出特性是它的cpu核，是由arm公司設(shè)計(jì)的16/32位arm7tdmi risc處理器(66mhz)。arm7tdmi體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是它集成了thumb代碼壓縮器，ice (in circuit emulator)斷點(diǎn)調(diào)試支持，和一個(gè)32位的硬件乘法器?！　?shù)據(jù)采集單元　　數(shù)據(jù)采集單元的作用就是對(duì)需要的模擬信號(hào)進(jìn)行采集、處理后送到處理器進(jìn)行處理。在該單元中，核心是對(duì)模擬信號(hào)的調(diào)理。由于系統(tǒng)要采集到汽車(chē)的儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力數(shù)據(jù)、制動(dòng)踏板的位置數(shù)據(jù)、車(chē)速、離合器切合位置和油門(mén)踏板位置等數(shù)據(jù)，因此需要多路數(shù)據(jù)采集通道。各通道的數(shù)據(jù)必須完成信號(hào)的調(diào)理后，才能送到處理器進(jìn)行處理。該采集單元的信號(hào)采集通道框圖如圖2所示。圖2 信號(hào)采集通道　　控制執(zhí)行單元　　控制執(zhí)行單元的功能主要是接收處理器發(fā)出的數(shù)字量，經(jīng)過(guò)隔離及驅(qū)動(dòng)后，送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)如電磁閥、繼電器、離合器等來(lái)使行相應(yīng)的動(dòng)作。功能框圖如圖3所示。圖3 控制執(zhí)行單元　　這一級(jí)相對(duì)來(lái)說(shuō)較為簡(jiǎn)單，但為了防止外界對(duì)系統(tǒng)的干擾，須采用隔離。隔離器件采用普通的光電禍器即可，系統(tǒng)中采用tlp521-1?！　?shù)據(jù)顯示模塊　　在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為了對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，使得調(diào)試更為方便、直觀，因此增加了數(shù)據(jù)顯示模