汽车 ABS 系统电路设计及故障分析课程设计总结（基于51 单片机）

一、设计背景与目标

本课程设计旨在基于 AT89C51 单片机设计汽车防抱死制动系统（ABS）的电控系统，通过 Proteus 仿真验证 ABS 工作原理，分析滑移率控制策略对制动性能的影响。核心目标包括：

1. 建立单轮车辆 ABS 模型，实现车速、轮速信号采集与处理。
2. 通过滑移率控制（目标范围 18%-22%）调节制动压力（增压 / 减压 / 保压）。
3. 利用 Proteus 完成硬件电路仿真与功能测试，验证系统可靠性。

二、关键技术与实现方案

1. 硬件电路设计

1. 主控模块：AT89C51 单片机，负责数据处理、逻辑控制与指令输出。
2. 信号采集：
   1. 轮速传感器：通过编码电机脉冲模拟电磁感应式传感器，计算单位时间脉冲数获取轮速。
   2. 车速传感器：用 3 个按键模拟霍尔传感器输入，预设车速为 8m/s、10m/s、15m/s。
3. 显示与控制：
   1. LCD1602：实时显示车速、轮速、滑移率及里程。
   2. LED 指示灯：模拟制动压力调节状态（LED1 - 减压，LED2 - 保压，LED3 - 增压）。
   3. 按键电路：实现刹车启动与车速切换功能。

2. 软件算法设计

滑移率计算：

根据计算结果控制制动压力：

程序架构：

1. 定时器 0 实现 1ms 定时，外部中断 0 捕获轮速脉冲。
2. 按键扫描模块处理输入信号，LCD 显示模块更新实时数据。
3. 主循环中完成信号采集、滑移率计算与制动状态控制。

3. Proteus 仿真验证

1. 测试案例：
   1. 案例 1：车速 8m/s，轮速 6m/s，滑移率 25%（>22%），触发减压（LED1 亮），仿真正确。
   2. 案例 2：车速 10m/s，轮速 8m/s，滑移率 20%（区间内），触发保压（LED2 亮），仿真正确。
   3. 案例 3：车速 15m/s，轮速 13m/s，滑移率 13%（<18%），触发增压（LED3 亮），仿真正确。
2. 结果分析：系统能有效将滑移率控制在目标区间，缩短制动距离，提升车辆稳定性。

三、代码实现亮点

1. 定时器与中断：使用定时器 0 实现精确计时，外部中断 0 处理轮速脉冲计数，确保数据采集实时性。
2. 模块化设计：将 LCD 驱动、按键扫描、数据计算等功能封装为独立函数，提高代码可读性与可维护性。
3. 状态机控制：通过标志位（如bStop）管理刹车状态，结合条件判断实现制动压力的智能调节。

附录代码关键部分：

void Jisuan() {     if (bStop) {         if (R > 22) { // 减压             LED1=0; LED2=1; LED3=1;         } else if (R > 18) { // 保压             LED1=1; LED2=0; LED3=1;         } else if (R > 0) { // 增压             LED1=1; LED2=1; LED3=0;         }         // 滑移率计算逻辑         R = (CheSpeed > Speed) ? (CheSpeed - Speed) * 100 / CheSpeed : 0;     } }

四、总结与展望

1. 成果：成功设计基于 51 单片机的 ABS 电控系统，通过仿真验证了滑移率控制策略的有效性，硬件电路与软件算法运行稳定。
2. 不足：未涉及液压系统细节，实际路况（如湿滑路面）对制动性能的影响未完全模拟。
3. 改进方向：引入 PID 控制优化滑移率调节精度，结合传感器模块实现更真实的路况模拟，探索多轮 ABS 协同控制策略。

五、适用场景

本设计可作为单片机实践、汽车电子课程的学习案例，适合对嵌入式系统、汽车制动技术感兴趣的学生或开发者参考。通过 Proteus 仿真与代码实现，可深入理解 ABS 的核心控制逻辑与单片机应用技巧。

关键词：AT89C51；ABS；滑移率控制；Proteus 仿真；汽车电子

单轮ABS电路仿真图

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