基于单片机控制的误踩汽车油门的自动制动系统

基于单片机控制的误踩汽车油门的自动制动系统 口张劲 (常州工程职业技术学院江苏·常州 213000) 摘要：本文主要介绍了通过单片机检测当汽车前进方向上存在障碍物的情况下突然将油门踩到底的误踩油 门的信号，控制电机驱动液压泵产生一个刹车动作，从而使误踩油门的动作变成正确的刹车动作。如果是正常 踩油门的动作则没有任何影响，反之则自动启动汽车的制动系统，相当于是猛踩刹车。 关键词：误踩油门倒车雷达制动 中图分类号：TQl5 文献标识码：A 文章编号：1007·3973(2009)1l-083-01 l前言 经常在新闻里看到驾驶员(尤其是新手)由于误将油门当 成刹车踩而导致的恶性事故，因此对市场出现的一些类似的 产品和专利项目做了一些调研，其中有：上海某中学的一名学 生发明的一种发生最初的撞击时立即启动紧急刹车装置，制 止后续事故的发生，以达到将事故的危害缩小到最小程度的 目的发明，但其缺点是制动是发生在碰撞后。还有某项专利 是在误踩油门时能够自动报警并减速等等，其缺点是不能及 时制动。总而言之，现有的产品不是很尽如人意，至少在市场 有需求的情况下未得到大面积的推广。 2本控制系统工作原理 2．1前进方向上障碍物检测 在新闻报道中经常出现的误踩油门事故，绝大多数是在 起步或倒车等低速行驶状态出现的。由于前进方向上出现的 障碍物使驾驶员，尤其是新驾驶员突然紧张，想踩刹车却错踩 油门，从而导致事故的发生。因此前进方向上障碍物的检测 是本项目研究的一个重要内容。本项目是将倒车雷达的四个 或六个探头分装在汽车前后，以此来判定前进方向上是否存 在障碍物，障碍物的判断距离一般最远为2．5米。 2．2误踩油门动作的判定 通过调研得知，很多老驾驶员需要快速加速时也有猛踩 油门的现象，因此不能将快踩油门作为判断误踩油门的唯一 依据。而且有一定驾驶经验的人都知道，前进方向有障碍物 时也可能有轻踩油门的动作，例如要停在紧靠围墙的斜坡上， 这时候油门绝不会踩到底。因此在前进方向有障碍物的情况 下，快速将油门踩到底就可判定为洪踩油门。具体方法是将 一常开开关安装在油门踏板下，轻踩油门时不会导致闭合，只 有在踩到底时才闭合。 2．3制动系统的改造 在汽车原有制动系统的液压管路上通过一个三通加单向 阀门与本制动系统液压泵并联，正常制动时，原有刹车系统起 作用：误踩油门时，本装置起作用。 3调试中遇到的问与解决方法 3．1倒车雷达信号采集 把购置的倒车雷达拆解后遗憾地发现关键的：醛片面已经 被打磨，无任何参考信息。通过网络搜索得知EI前主流的倒车雷 达采用的控制芯片通过串行通信的方式与接收器连接，凭借公开 的做实验，由于可供参考的信息太少，无法获取有效数据。 只能另辟蹊径从倒车雷达的障碍物判定结果入手，通过实验将倒 车雷达的报警信号提取出来作为确定前进方向有障碍物的依据。 3．2改变电源满足单片机控制单元 由于汽车蓄电池的电源大约为12V，而一般单片机的工作l电 压是Ⅳ，如果再外接}5v电源存在很多不便，因此利用”805芯片 转换后得到+5v电压满足单片机正常工作需要。虽然网上有很多 参考资料，但在制作中还是发现许多与实际应用不一致的情况。 3．3光耦隔离 由于单片机的工作电压与液压泵的工作电压相差较大， 因此需通过光耦隔离。光耦的输入端电路与查阅的资料没什 么区别，但输出端涉及电压与元器件较复杂，通过实验确定 TLP52l的第3脚通过反向二极管接地更合适。 3．4驱动继电器 液压泵的启动需要通过12v继电器控制，前期实验发现 如果不接继电器，光耦的输出为12V，而通过继电器的线圈接 地后，测得光耦的输出仅为2～3v，不能驱动继电器。经多次 实验查明光耥输出需通过三极管放大即能达到继电器吸合所 需的电流要求。 3．5安装调试 虽然每个环节经过实验最终取得成功。但在系统安装调 试过程中仍出现了一些问题，例如倒车雷达安装时需要考虑 检测角度，电路的可靠连接，电机工作时产生小强烈的振动， 需加强l司定。 4总结 4．1响应速度符合要求 液压泵产生压力的速度是该套装置能否成功的关键因素 之一，假设起步阶段时速暂定为20公里／小时，即 20000／3600=5．6米／秒，倒车雷达的检测距离大约是2．5米，因 此响应时间应小于0．4秒，去掉人体反应时间O．2秒左右，即 给留给装置产生足够制动压力的时间只能是在0．2秒左右。 该套装置目前采用活塞式液压泵，电机启动后立即释放压簧， 推动活寨将制动液压入制动单元，能在O．2秒内有效制动。 4．2不影响原来刹车系统正常使用 虽然从原理上讲，原制动系统的液压装置加上新增制动 系统的液压装置改变制动液的有效容积，但由于存在单向阀 且新增液压泵的容积足够小，因此油缸容积的变化可忽略不 计，因此不会影响原有刹车系统正常工作。 4．3项目的可靠性还需要考虑以下几个问题 一是误报警，比如倒车雷达污染。解决方法是经常检查 清理。二是不报警，比如油门没有踩到底，但汽车也会加速， 这时也可以考虑增加位置感应式的加速度传感器来提高判定 的准确性。三是应该考虑制动后的释放问题，如果驾驶员已 经惊慌失措，在汽车紧急制后，汽车应处于熄火状态；这由加 装单向阀解决。另外经过改装后系统必然多了一个故障点， 这是不得不考虑的负面影响。 由于本项目涉及汽车、电子、机械等多个学科或行业，并 且作者本人经验和能力的欠缺，可能采用的不是最优，也 希望得到相关同仁、专家的指导进一步完善本项目。．． ——斟协论I云·2009年第11期(下)——万方数据 基于单片机控制的误踩汽车油门的自动制动系统 作者： 张劲 作者单位： 常州工程职业技术学院,江苏·常州,213000 刊名： 科协论坛（下半月） 英文刊名： SCIENCE & TECHNOLOGY ASSOCIATION FORUM 年，卷(期)： 2009，""(11) 被引用次数： 0次 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_kxlt-x200911046.aspx 授权使用：洛阳工学院（河南科技大学）(wflskd)，授权号：91cfc04b-6af7-4fbd-8125-9e0c014a03f3 下载时间：2010年10月11日