楊維娜

摘 要：隨著我國私家車的數(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，因此就汽車新技術(shù)的研究面臨著更多的汽車安全問題。為了保證駕車更加安全，有必要研究新型自動剎車系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以利用單片機作為其主控制模塊，附以超聲波與霍爾傳感器設(shè)計相應(yīng)的硬件電路，可以實現(xiàn)在突發(fā)狀況下的自動剎車，設(shè)計原理比較簡便，且滿足實時性與穩(wěn)定性的要求，可更好的降低車輛損傷及保證駕駛員的生命安全。

關(guān)鍵詞：汽車安全；自動剎車；硬件電路；實時性

一、基于單片機的汽車自動剎車系統(tǒng)原理構(gòu)成

（一）車距測量模塊。車距測量模塊要實時監(jiān)測當前車輛的行駛速度、與前車、后車的車距等信息，主要有超聲波傳感器與霍爾傳感器組成的相關(guān)硬件電路測得。

（二）單片機車距數(shù)據(jù)處理與控制模塊。單片機主要負責(zé)處理車距測量模塊獲得數(shù)據(jù)等信息，然后得到當前車輛的行駛相關(guān)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)進行一定的分類、分析以及計算等綜合處理，最終最出相應(yīng)的判斷，給駕駛員相應(yīng)的提示信息。

（三）自動剎車模塊。單片機車距數(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)進行分析，得到當前車輛的具體行駛狀態(tài)，最終得出當前車輛是否處于超速行駛或者是否超過安全距離等信息，之后進行LED屏幕顯示或者語音提醒駕駛員，同時在緊急狀態(tài)下啟動自動剎車模塊程序，從而進行相關(guān)的機械操作。

二、基于單片機的汽車自動剎車系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

（一）車距測量與車速測量傳感器。車距測量與車速測量傳感器主要負責(zé)將當前車輛行駛狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電壓信號或電流信號，這樣單片機才能進行識別，該系統(tǒng)主要利用超聲波傳感器監(jiān)測當前車輛與前車以及后車車距，霍爾傳感器監(jiān)測當前車輛行駛速度。通常情況下，車輛需要安裝兩個超聲波傳感器監(jiān)測車距，而霍爾傳感器要安裝在車身底盤處監(jiān)測車輛行駛速度。

（二）微控制器單片機簡介。目前市場上有很多微控制器，這些微控制器可以快速處理傳感器獲取的數(shù)據(jù)信息，但是單片機相對于ARM芯片、DSp芯片、FPGA芯片等原理簡單，價格較低，同時能滿足該系統(tǒng)的需求，因此該系統(tǒng)可以采用單片機進行控制。單片機要對傳感器采集的數(shù)據(jù)進行處理以及對提示報警模塊以及自動剎車模塊發(fā)出控制指令，及時規(guī)避行車風(fēng)險。

（三）提示報警模塊。在該系統(tǒng)的硬件電路中，可以設(shè)置

LED顯示報警與語音提醒報警方式，通過相應(yīng)的硬件電路進行控制，通過單片機不同的I/O接口與LED或者蜂鳴器相連接?；竟ぷ鬟^程為當當前車速與車距超過警戒值時，微控制器單片機就會利用I/O接口輸出不同的電壓信號，這樣就可以自動控制LED的顯示數(shù)值以及使蜂鳴器發(fā)出提示聲，駕駛員就會根據(jù)情況作出反應(yīng)。

三、基于單片機的汽車自動剎車系統(tǒng)軟件設(shè)計

（一）基于單片機的汽車自動剎車系統(tǒng)軟件系統(tǒng)工作流程?；趩纹瑱C的汽車自動剎車系統(tǒng)軟件系統(tǒng)工作流程大致為監(jiān)測程序主要實時監(jiān)測當前車輛的行駛車速和與前車車距，由監(jiān)測程序自動判斷當前車輛是否超過安全行駛車速以及與前車車距處于規(guī)定的距離內(nèi)，若兩者其中一個選項超過規(guī)定的數(shù)值，則就會自動提醒駕駛員，之后駕駛員操作當前車輛，使之處于安全行駛狀態(tài)；若駕駛員沒有進行任何相關(guān)操作，則就會啟動自動剎車模塊，從而保護駕駛員以及乘客的生命安全。

（二）基于單片機的汽車自動剎車系統(tǒng)軟件初始化。單片機程序初始化就是實時根據(jù)測速傳感器與測距傳感器的數(shù)據(jù)計算當前車輛行駛狀態(tài)。程序初始化之后就會自動監(jiān)測當前車輛行駛速度和與前車車距等信息，實時監(jiān)測與前車的車距，在安全車距內(nèi)行駛；同時可以計算出兩車之間的相對行駛速度，這樣就可以得到報警車距與報警車速等信息，而在規(guī)定的車距與行駛車速下，要實時對程序進行初始化，這樣就可以得到實時報警車距與報警車速等信息。

（三）當前車輛行駛速度與車距計算公式。（1） 霍爾傳感測算當前車輛行駛速度。霍爾傳感器測算要利用鐵質(zhì)齒輪才能進行計算。當車輛行駛過程中，則測速齒輪隨著車輪轉(zhuǎn)動，那么就會改變齒輪與霍爾原件之間的磁通密度，當磁通密度發(fā)生變化時，就會立刻發(fā)出脈沖信號，這樣就可以利用測量脈沖的頻率得到當前車輛的行駛速度。（2）超聲波測算當前車輛與前車車距。超聲波測距的基本工作過程為安裝在當前車輛上的發(fā)射器發(fā)出信號后，經(jīng)前車反射，那么安裝在當前車輛的接收器接收相應(yīng)的電信號，則單片機就根據(jù)相應(yīng)的計算公式計算得到當前車輛與前車的距離。計算公式為。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)射到接收所用的時間。

總結(jié)：基于單片機的汽車自動剎車系統(tǒng)能夠有效地減少汽車追尾事故的發(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度，保障駕駛員與乘客的生命與財產(chǎn)安全。

參考文獻：

[1]吳迅. 基于單片機的汽車自動剎車系統(tǒng)設(shè)計[J]. 電子測試，2009，10：53-56.

[2] 邱亞楠. 汽車防誤踩油門的自動剎車系統(tǒng)的研究[D].中國計量學(xué)院，2012.