我国每年稀有十万起交通事端产生，假如轿车限速器能够遍及，将会下降交通事端产生率，然后拯救不必要的产业和生命丢失。
与近期在商场上热销的电子狗产品比较，轿车限速器更具有自动躲避事端的优势，电子狗只是在挨近超速测验探头时才提示驾驭者操控车速。轿车限速器一般分为两大类：一种是在车辆超速时宣布语音警报，提示驾驭者减速；另一种是在车辆超越限制速度后，经过车载电脑宣布指令，强制操控车辆行进速度。第1种限速器只起到警示效果，而第2种轿车限速器将更为有用地下降交通事端。因而，本文侧重介绍了第2种限速器的完结原理及规划办法。
1 限速器完结原理
因为前期的轿车是没有限速功用的，所以在规划时要一起考虑到轿车出厂前设备与售出后设备两个不同层面的需求，限速器应具有灵敏的设备方法，不损坏轿车的完整性和牢靠性。为了规划出这样的限速器，首要需求了解轿车油门体系的作业原理。
一般的电子轿车油门体系包含：油门踏板、踏板传感器、电子操控单元（ECU）、电机、节气门组织，如图1所示。驾驭员依据驾驭所需的功率践踏油门踏板，油门踏板方位传感器将收集到的油门踏板方位信号转化为电信号，并将其传给电子操控单元，由电子操控单元经过电动机完结对节气门的调理，完结节气门的彻底电子操控。
剖析组成轿车电子油门体系的几个环节后，在踏板传感器与ECU这两个环节之间刺进限速操控是最易完结的，一起也具有了出厂前设备与售出后设备的条件，因而本文的限速操控规划方案就在踏板传感器和ECU这两个环节之间完结。刺进限速器的电子油门体系模型如图2所示，图中虚线框所示的部分便是所规划的限速器。
限速器可经过键盘和显现等人机界面预置速度上限值Vm。当发动限速器作业后，图2中的1和3通路连通。限速器检测踏板传感器传递给它的电信号经IIR滤波后得Ux。因为本限速器尽可能地不损坏轿车原有的结构，因而选用油门的开度来判别轿车行进速度，可是速度的改变滞后于油门的改变，即油门的改变量并不能直接地表征行进速度改变量。所以本限速器选用自学习算法，经过较长时刻段监测油门的前后改变状况以及前一时刻段油门所在的安稳状况（如匀速或中止），判别驾驭者的操作目的，得出相应的行进速度值Vx。将Vx与预置的速度上限值Vm比较。
图3所示为速度操控状况曲线图。假定Vx由0开端逐步增大，在未到达Vm时，Vy曲线和Vx曲线彻底重合。当Vx >Vm时，Vy的值不跟着Vx的增大而增大，坚持等于Vm不变。
刺进限速器后的电子油门体系，驾驭员能够依据需求挑选是否需求限速功用。当驾驭员挑选了限速功用后，在不超速状况下，与原有的电子油门体系作业方法是相同的,最大程度地确保了原有体系的完整性。在规划中，限速器中的触点1和触点2为常闭开关,使限速器在不能正常作业的状况下，能确保电子油门体系仍能正常作业，确保体系作业的牢靠性。
2 限速器的硬件规划
从限速器的完结原理剖析，限速器有必要具有以下功用：
(1)模拟信号收集、信号处理和信号输出
限速器需求收集油门踏板传感器的电信号，故需具有模拟信号收集功用，并对收集的信号进行滤波、核算等处理；一起，限速器依据收集信号处理后的成果，输出相应的电信号供给给ECU，故需具有模拟信号输出功用。
(2)操控电路
限速器依据用户的指令或在某些不正常的状况下，需求完结限速器作业形式、报警器作业形式和封闭形式的功用。限速器在作业形式时，不光需求监测油门踏板传感器信号，一起要依据踏板传感器信号和预置的速度上限值Vm，完结限速操控；处于报警作业形式时，只需监测油门踏板传感器信号，结合预置的速度上限值Vm，完结超速时报警。
(3)人机交互功用
限速器需具有显现、键盘、语音报警输出等人机交互方法功用。
依据上述功用需求，限速器的功用框图如图4所示。
为了满意上述功用需求，限速器的中心本规划选用具有强壮功用的MSP430F169单片机，其内置有高速的12位ADC和DAC，能单片完结限速器的功用，无须再扩展外部模块，即可进步体系运转的牢靠性，下降体系本钱，十分契合限速器的功用需求。
完结限速器功用的首要模块剖析如下：
(1)信号处理单元
油门踏板传感器实际上是一个视点传感器，可提取瞬间油门踏板的方位信号，并将其转化为电压信号传递给发动机操控器。以磁阻式油门踏板传感器为例，为了将视点改变转化为电压信号，磁阻元件往往做在同一块基片上接成三端式结构，且在片上必定高度处放一半圆形的磁钢，其结构如图5所示。当主轴带动磁钢旋转时，磁阻元件MR1、MR2的电阻值随经过它们的磁通量Φ的改变而改变,然后有电压信号从两个磁阻元件中点输出,经过后边信号处理电路对此输出的电压信号进行扩大。经过调理后级扩大电路的扩大倍数，能够得到所需求的、巨细适宜的电压信号，其等效电路如图6所示[1]。
依据油门踏板传感器的作业原理，限速器信号处理原理图如图7所示[2]。踏板传感器输出的电压信号经过运算扩大器下降输出阻抗,然后输入到MSP430F169的ADC输入脚A3,运用MSP430F169内部的12位ADC完结模数转化，完结模拟信号的收集。限速器将踏板传感器的电信号收集后，用IIR滤波算法对其进行滤波，进行自学习算法核算、处理后，得到轿车行进速度Vx，并与设定的限速值Vm比较,以比较的成果决议输出模拟信号输出的巨细。输出信号经过MSP430F169的D/A输出引脚DAC0输出,运用MSP430F169内部的12位DAC完结数模转化，并经过运算扩大器提高输出模拟信号的驱动才干。
(2)语音报警单元
语音报警原理图如图8所示。为了确保行进的安全性和平稳性，有必要在轿车中止状况下才干发动限速器或封闭限速器，因而配有语音报警器，以起到有用的提示效果。该限速器运用带功放的ML22865语音芯片，其芯片的SCL、SDA、(CBUSYB)脚别离接至MSP430F169的I/O口P5.2~P5.4,报警器的SPM、SPP脚接扬声器。
(3)数据存储单元
限速器的数据存储原理图如图9所示。限速器要能设定速度上限值，以及供给给自学习算法所需的很多的存储空间,因而有必要具有数据存储功用,本规划运用24LC512存储器。
(4)键盘和显现单元
运用MSP430F169的P3.4~P3.7完结4个独立按键，功用别离为限速器开要害、数值添加键、数值削减键以及承认键。显现单元运用4个8段数码管显现，显现4位的限速值。显现数据经过MSP430F169的P1口供给。MSP430F169的P2.0~P2.3口作为数码管的操控口，为了节约能耗，数码管只要在按下键盘时才点亮，当30 s内不再操作键盘时数码管平息。
3 限速器的软件规划
限速器的软件规划流程图如图10所示。为了确保行进的安全性和平稳性，有必要在轿车中止状况下才干发动或封闭限速器。限速器作业进程如下：经过按键中止程序判别是否有发动或封闭限速器的按键，假如有按键信号，限速器依据主程序收集的踏板传感器电信号，判别是否有油门踏板动作，假如有踩下油门踏板，语音报警，此操作无效；假如无踏板动作，再次提示是否处于行进状况，而且设置5 s延时，并再次按下该按键，才干将限速器敞开或封闭。假如判别是封闭限速器按键，则封闭限速器，并设置封闭状况，且将该状况信息传递给主程序；假如是发动限速器，则敞开限速器作业，并设置开机状况，且将该状况信息传递给主程序。在主程序循环中，首要收集踏板传感器信号并经过IIR滤波判别是否有踏板动作并将该信息反馈给键盘中止程序，然后判别是否有设置速度上限值按键。假如有，则设置相应的速度值Vm，并存储在存储器中；假如没有，则读入踏板传感器的电信号A/D值Ux，Ux经过自学习算法得出行进速度值Vx。
4 测验试验
(1)限速器敞开瞬间信号振动测验试验
为了检测限速器敞开瞬间作业的牢靠性，抽样5台限速器做试验，调查ECU输入信号(图2中“1”点处信号)。首要测验项目为：限速器敞开到安稳所需时刻(如图11中的t2-t1)、敞开瞬间信号的最大振幅(如图11中的Umax~Umin)、测验所得到数据如表1所示。试验成果表明,开关切换时刻在1 ms以内，依据ECU电气特性，信号的搅扰在5 ms以内，能够被滑润处理。而电压振幅也在ECU答应的范围内，因而开关的进程是牢靠的。
(2)限速器输出信号跟从输入信号改变滞后测验试验
IIR滤波算法及自学习算法会导致输出信号滞后与输入信号。本试验中MSP430F169的运转速度为8 MIPS。为了测验滞后影响，本试验经过检测限速器输出信号跟从踏板传感器信号改变的状况来测验其影响性。首要测验项目为：当踏板传感器的信号从U1值变到U2值时，踏板传感器信号到达安稳状况所需的时刻t1，限速器输出信号到达安稳状况所需的时刻t2, t2-t1的差值以及安稳状况时两电路值ΔU如图12所示,经过测验得到数据如表2所示。试验成果表明时刻差t2-t1为10 ms左右，这个时刻人的操作是感觉不到的;电压的差错ΔU在3 mV以内，电压的影响能够被疏忽。因而时刻的滞后及电压差错不会影响限速器的功能。
本文所介绍的轿车限速器设备灵敏，不损坏轿车的完整性和牢靠性，能够从根本上处理轿车超速问题，可极大地削减恶性交通事端，该设备推广应用，跟着轿车消费品不断遍及以及顾客安全意识的不断增强，轿车限速器在未来必将会有宽广的商场。
