基于單片機(jī)的汽車(chē)自動(dòng)剎車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊維娜

摘 要：隨著我國(guó)私家車(chē)的數(shù)量不斷增加，以及駕駛技能，路況等復(fù)雜因素的影響，交通事故也在逐年遞增，因此就汽車(chē)新技術(shù)的研究面臨著更多的汽車(chē)安全問(wèn)題。為了保證駕車(chē)更加安全，有必要研究新型自動(dòng)剎車(chē)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以利用單片機(jī)作為其主控制模塊，附以超聲波與霍爾傳感器設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件電路，可以實(shí)現(xiàn)在突發(fā)狀況下的自動(dòng)剎車(chē)，設(shè)計(jì)原理比較簡(jiǎn)便，且滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性的要求，可更好的降低車(chē)輛損傷及保證駕駛員的生命安全。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)安全；自動(dòng)剎車(chē)；硬件電路；實(shí)時(shí)性

一、基于單片機(jī)的汽車(chē)自動(dòng)剎車(chē)系統(tǒng)原理構(gòu)成

（一）車(chē)距測(cè)量模塊。車(chē)距測(cè)量模塊要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前車(chē)輛的行駛速度、與前車(chē)、后車(chē)的車(chē)距等信息，主要有超聲波傳感器與霍爾傳感器組成的相關(guān)硬件電路測(cè)得。

（二）單片機(jī)車(chē)距數(shù)據(jù)處理與控制模塊。單片機(jī)主要負(fù)責(zé)處理車(chē)距測(cè)量模塊獲得數(shù)據(jù)等信息，然后得到當(dāng)前車(chē)輛的行駛相關(guān)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的分類(lèi)、分析以及計(jì)算等綜合處理，最終最出相應(yīng)的判斷，給駕駛員相應(yīng)的提示信息。

（三）自動(dòng)剎車(chē)模塊。單片機(jī)車(chē)距數(shù)據(jù)處理與控制模塊按照設(shè)定的數(shù)據(jù)處理程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到當(dāng)前車(chē)輛的具體行駛狀態(tài)，最終得出當(dāng)前車(chē)輛是否處于超速行駛或者是否超過(guò)安全距離等信息，之后進(jìn)行LED屏幕顯示或者語(yǔ)音提醒駕駛員，同時(shí)在緊急狀態(tài)下啟動(dòng)自動(dòng)剎車(chē)模塊程序，從而進(jìn)行相關(guān)的機(jī)械操作。

二、基于單片機(jī)的汽車(chē)自動(dòng)剎車(chē)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

（一）車(chē)距測(cè)量與車(chē)速測(cè)量傳感器。車(chē)距測(cè)量與車(chē)速測(cè)量傳感器主要負(fù)責(zé)將當(dāng)前車(chē)輛行駛狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)或電流信號(hào)，這樣單片機(jī)才能進(jìn)行識(shí)別，該系統(tǒng)主要利用超聲波傳感器監(jiān)測(cè)當(dāng)前車(chē)輛與前車(chē)以及后車(chē)車(chē)距，霍爾傳感器監(jiān)測(cè)當(dāng)前車(chē)輛行駛速度。通常情況下，車(chē)輛需要安裝兩個(gè)超聲波傳感器監(jiān)測(cè)車(chē)距，而霍爾傳感器要安裝在車(chē)身底盤(pán)處監(jiān)測(cè)車(chē)輛行駛速度。

（二）微控制器單片機(jī)簡(jiǎn)介。目前市場(chǎng)上有很多微控制器，這些微控制器可以快速處理傳感器獲取的數(shù)據(jù)信息，但是單片機(jī)相對(duì)于ARM芯片、DSp芯片、FPGA芯片等原理簡(jiǎn)單，價(jià)格較低，同時(shí)能滿(mǎn)足該系統(tǒng)的需求，因此該系統(tǒng)可以采用單片機(jī)進(jìn)行控制。單片機(jī)要對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及對(duì)提示報(bào)警模塊以及自動(dòng)剎車(chē)模塊發(fā)出控制指令，及時(shí)規(guī)避行車(chē)風(fēng)險(xiǎn)。

（三）提示報(bào)警模塊。在該系統(tǒng)的硬件電路中，可以設(shè)置

LED顯示報(bào)警與語(yǔ)音提醒報(bào)警方式，通過(guò)相應(yīng)的硬件電路進(jìn)行控制，通過(guò)單片機(jī)不同的I/O接口與LED或者蜂鳴器相連接。基本工作過(guò)程為當(dāng)當(dāng)前車(chē)速與車(chē)距超過(guò)警戒值時(shí)，微控制器單片機(jī)就會(huì)利用I/O接口輸出不同的電壓信號(hào)，這樣就可以自動(dòng)控制LED的顯示數(shù)值以及使蜂鳴器發(fā)出提示聲，駕駛員就會(huì)根據(jù)情況作出反應(yīng)。

三、基于單片機(jī)的汽車(chē)自動(dòng)剎車(chē)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

（一）基于單片機(jī)的汽車(chē)自動(dòng)剎車(chē)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)工作流程?；趩纹瑱C(jī)的汽車(chē)自動(dòng)剎車(chē)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)工作流程大致為監(jiān)測(cè)程序主要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前車(chē)輛的行駛車(chē)速和與前車(chē)車(chē)距，由監(jiān)測(cè)程序自動(dòng)判斷當(dāng)前車(chē)輛是否超過(guò)安全行駛車(chē)速以及與前車(chē)車(chē)距處于規(guī)定的距離內(nèi)，若兩者其中一個(gè)選項(xiàng)超過(guò)規(guī)定的數(shù)值，則就會(huì)自動(dòng)提醒駕駛員，之后駕駛員操作當(dāng)前車(chē)輛，使之處于安全行駛狀態(tài)；若駕駛員沒(méi)有進(jìn)行任何相關(guān)操作，則就會(huì)啟動(dòng)自動(dòng)剎車(chē)模塊，從而保護(hù)駕駛員以及乘客的生命安全。

（二）基于單片機(jī)的汽車(chē)自動(dòng)剎車(chē)系統(tǒng)軟件初始化。單片機(jī)程序初始化就是實(shí)時(shí)根據(jù)測(cè)速傳感器與測(cè)距傳感器的數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前車(chē)輛行駛狀態(tài)。程序初始化之后就會(huì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)當(dāng)前車(chē)輛行駛速度和與前車(chē)車(chē)距等信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與前車(chē)的車(chē)距，在安全車(chē)距內(nèi)行駛；同時(shí)可以計(jì)算出兩車(chē)之間的相對(duì)行駛速度，這樣就可以得到報(bào)警車(chē)距與報(bào)警車(chē)速等信息，而在規(guī)定的車(chē)距與行駛車(chē)速下，要實(shí)時(shí)對(duì)程序進(jìn)行初始化，這樣就可以得到實(shí)時(shí)報(bào)警車(chē)距與報(bào)警車(chē)速等信息。

（三）當(dāng)前車(chē)輛行駛速度與車(chē)距計(jì)算公式。（1） 霍爾傳感測(cè)算當(dāng)前車(chē)輛行駛速度?；魻杺鞲衅鳒y(cè)算要利用鐵質(zhì)齒輪才能進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)車(chē)輛行駛過(guò)程中，則測(cè)速齒輪隨著車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，那么就會(huì)改變齒輪與霍爾原件之間的磁通密度，當(dāng)磁通密度發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)立刻發(fā)出脈沖信號(hào)，這樣就可以利用測(cè)量脈沖的頻率得到當(dāng)前車(chē)輛的行駛速度。（2）超聲波測(cè)算當(dāng)前車(chē)輛與前車(chē)車(chē)距。超聲波測(cè)距的基本工作過(guò)程為安裝在當(dāng)前車(chē)輛上的發(fā)射器發(fā)出信號(hào)后，經(jīng)前車(chē)反射，那么安裝在當(dāng)前車(chē)輛的接收器接收相應(yīng)的電信號(hào)，則單片機(jī)就根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算公式計(jì)算得到當(dāng)前車(chē)輛與前車(chē)的距離。計(jì)算公式為。式中v表示為超聲波在空氣中的傳播速度；t表示為超聲波從發(fā)射到接收所用的時(shí)間。

總結(jié)：基于單片機(jī)的汽車(chē)自動(dòng)剎車(chē)系統(tǒng)能夠有效地減少汽車(chē)追尾事故的發(fā)生，而且操作方便，成本較低，具有較高的穩(wěn)定性與安全性，因此要加快推廣的進(jìn)度，保障駕駛員與乘客的生命與財(cái)產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)：

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