本文以節(jié)約能源為切入點，針對城市公交車頻繁剎車的特點，設(shè)計了一種節(jié)能控制裝置，通過該裝置把汽車剎車時由原來通過摩擦片產(chǎn)生阻力停車，改為帶動空氣壓縮機工作。 把汽車行駛時的動能轉(zhuǎn)化為高壓氣能，利用能量的轉(zhuǎn)換使汽車停下來。在汽車啟動時，利用儲存起來的高壓氣能帶動汽車行走，從而達到節(jié)約能源的目的?！?引言　　由于各種原因，公交車總是不斷重復(fù)加速—減速或停車—再加速的過程。通過加裝本節(jié)能裝置，當汽車需要制動時，在主控單元的控制下，可將汽車行駛時具有的巨大動能通過空氣壓縮機轉(zhuǎn)化成高壓氣體的勢能并儲存起來，從而實現(xiàn)汽車減速或停車。當汽車需要啟動或加速時，用儲存起來的高壓氣體勢能代替燃油來驅(qū)動汽車，從而實現(xiàn)汽車能量的回收再利用，達到節(jié)能的效果。同時由于汽車在起動或加速時能耗最大，如果汽車是用燃油驅(qū)動，則此時油料燃燒不充分，燃燒效果最差，而且產(chǎn)生的噪音最大。　　系統(tǒng)工作原理　　本系統(tǒng)主要由三部分組成，即檢測部分，控制部分和執(zhí)行機構(gòu)。檢測部分包括踏板位置傳感器、曲軸位置傳感器、壓縮機活塞位置傳感器、汽車運行速度傳感器、儲氣罐壓力傳感器等信號的檢測。執(zhí)行機構(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時本應(yīng)由摩擦來消耗掉的汽車動能，改為由氣體的勢能來消耗，在啟動時，利用剎車時儲氣罐內(nèi)儲存的高壓氣體勢能來驅(qū)動汽車行走，當車速到達一定值如20km/h時，再切換到由汽車發(fā)動機驅(qū)動的模式。　　系統(tǒng)硬件設(shè)計　　由于該節(jié)能裝置需檢測的模擬量較多，如儲氣罐內(nèi)的壓力、制動踏板的位置、車速、活塞運行位置和油門踏板位置等數(shù)據(jù)，而且有些是需實時監(jiān)控的，如儲氣罐內(nèi)的壓力等，需要使用多任務(wù)執(zhí)行方可實現(xiàn)，而普通單片機無法滿足這一要求。因此需根據(jù)實際情況，選用合適的處理器芯片，加上各種數(shù)據(jù)和程序存儲芯片構(gòu)成最小系統(tǒng)。同時，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，來組成一個完整的控制系統(tǒng)。由于目前汽車應(yīng)用can現(xiàn)場總線比較廣泛，因此，為了與汽車的控制系統(tǒng)連接的方便，還增加了can總線接口，由此構(gòu)成了整個硬件系統(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)計要求系統(tǒng)能隨車采集信號，并進行實時監(jiān)控，對主控模塊的要求較高，因此主控制模塊應(yīng)當是以高性能的微處理器為核心而組成的一個最小系統(tǒng)。根據(jù)具體應(yīng)用的要求，實際應(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為一般類型的應(yīng)用提供了高性價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)計的16/32位arm7tdmi risc處理器(66mhz)。arm7tdmi體系結(jié)構(gòu)的特點是它集成了thumb代碼壓縮器，ice (in circuit emulator)斷點調(diào)試支持，和一個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需要的模擬信號進行采集、處理后送到處理器進行處理。在該單元中，核心是對模擬信號的調(diào)理。由于系統(tǒng)要采集到汽車的儲氣罐內(nèi)的壓力數(shù)據(jù)、制動踏板的位置數(shù)據(jù)、車速、離合器切合位置和油門踏板位置等數(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)必須完成信號的調(diào)理后，才能送到處理器進行處理。該采集單元的信號采集通道框圖如圖2所示。圖2 信號采集通道　　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)過隔離及驅(qū)動后，送到執(zhí)行機構(gòu)如電磁閥、繼電器、離合器等來使行相應(yīng)的動作。功能框圖如圖3所示。圖3 控制執(zhí)行單元　　這一級相對來說較為簡單，但為了防止外界對系統(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)計中，為了對采集的數(shù)據(jù)進行監(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