汽車制動強度智能顯示裝置與展望

劉浩 魏永朝 張鵬

摘要：針對現(xiàn)有汽車制動燈不顯示制動強度的缺點，設(shè)計汽車制動強度智能顯示裝置。采集制動強度時，采用兩種不同的設(shè)計方案：一種用MMA1260D采集制動時的減速度；一種采用ABS自帶的輪速傳感器采集制動時的輪速變化，并且推算出汽車車身減速度。單片機通過控制發(fā)光二極管發(fā)光的個數(shù)智能顯示制動強度，以此警示后面的駕駛?cè)?，降低交通事故發(fā)生率。

關(guān)鍵詞：MMA1260DABS輪速傳感器單片機顯示裝置

中圖分類號：TM574 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)02-0101-02

1、前言

近年來，許多車型在汽車尾部后窗玻璃附近加裝高位制動燈，而且高位制動燈趨于多樣化、個性化、多功能化。駕駛?cè)酥苿訒r，高位制動燈與左右制動燈同時亮，顯示汽車已經(jīng)進入制動狀態(tài)。但是高位制動燈和普通制動燈都不能顯示制動強度的大小，后面的駕駛?cè)瞬荒芰私馇懊骜{駛?cè)说闹苿右鈭D，因此易造成追尾事故。

2、設(shè)計思路

針對現(xiàn)有汽車高位制動燈不顯示制動強度的缺點，我們設(shè)計了智能顯示制動強度的制動顯示裝置。針對不同的汽車類型（有的造價比較低廉不帶ABS系統(tǒng)，有的帶有ABS系統(tǒng)），我們分別采用了兩種不同的智能制動顯示裝置。

(1)針對普通的汽車，（甚至不帶有ABS系統(tǒng)汽車），制動強度采集系統(tǒng)采用加速度傳感器MMA1260D傳感器，將采集的制動減速度輸入到單片機，單片機根據(jù)制動減速度的大小控制發(fā)光二極管亮的個數(shù)不同，后面的駕駛?cè)丝梢酝ㄟ^觀察制動顯示裝置亮的寬度來判斷前一汽車的制動強度。

優(yōu)點：采集的制動減速度比較準(zhǔn)確，能準(zhǔn)確的顯示給后面的駕駛?cè)耍欢页杀镜土?，安裝方便，具有通用性，可以用于替換現(xiàn)有汽車的高位制動燈。

(2)針對有ABS系統(tǒng)汽車，采用ABS系統(tǒng)自帶的輪速傳感器來測定汽車輪胎的速度，通過對輪速的處理，計算出車身制動時減速度。根據(jù)計算的汽車減速度控制發(fā)光二極管發(fā)光的個數(shù)不同；同時采集轉(zhuǎn)向信息，控制制動顯示裝置的左或右邊的發(fā)光二極管呈逐級增加光柱顯示，提供給后面的駕駛?cè)宿D(zhuǎn)向信息。

優(yōu)點：利用了汽車ABS系統(tǒng)的輪速傳感器，不用額外的增設(shè)傳感器，節(jié)約了成本，具有成本低廉的特點，也可以用于替換高位制動燈使用。

3、電路設(shè)計

3.1 基于MM1260D傳感器的制動燈的設(shè)計

3.1.1 總體電路設(shè)計

采用加速度傳感器MMA1260D傳感器采集汽車制動時的減速度，并通過TLC0832完成A/D轉(zhuǎn)換輸入到單片機，通過單片機控制發(fā)光二極管發(fā)光的個數(shù)，后面駕駛?cè)送ㄟ^觀察制動顯示裝置發(fā)光部分的寬度來判斷前車的制動狀態(tài)。

3.1.2 穩(wěn)壓電源電路

穩(wěn)壓電源電路由7805組成，可將外接電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的+5V電源，向單片機和MMA1260D提供穩(wěn)定的5V電源。

3.1.3 制動顯示裝置的顯示方式

3.2 基于汽車ABS系統(tǒng)制動強度智能顯示裝置

我們設(shè)計了基于汽車ABS系統(tǒng)制動強度智能顯示裝置，它既能顯示汽車的制動程度，又能智能顯示汽車的轉(zhuǎn)向信息。

3.2.1 硬件設(shè)計

硬件部分主要包括ABS輪速采集單元、轉(zhuǎn)向信號采集單元、單片機、顯示裝置。

(1)ABS輪速采集單元：通過ABS輪速傳感器采集汽車的輪速；

(2)轉(zhuǎn)向信號采集單元：采集汽車的轉(zhuǎn)向開關(guān)信號；

(3)單片機：接收汽車的輪速信息和轉(zhuǎn)向信號，控制高位制動燈左、右小燈組的開啟或關(guān)閉；

(4)顯示裝置：由橫向排列的左、右小燈組組成，根據(jù)單片機傳來的信號對駕駛?cè)说膭幼骷耙鈭D進行顯示。

3.2.2 信號處理電路的設(shè)計

ABS轉(zhuǎn)速傳感器得到的轉(zhuǎn)速信號需要經(jīng)過專門的信號處理電路將傳感器正弦波信號轉(zhuǎn)換為同頻率的方波信號，通過檢測方波信號的頻率或周期來計算車輪的轉(zhuǎn)速。為了提高測量輪速精度，輪速信號處理電路包括限幅電路、濾波電路、比較整形電路組成。

3.2.3 電路原理圖

單片機采用摩托羅拉MC9S12DP256型號，所述單片機上設(shè)有A/D轉(zhuǎn)換端口和I/O端口，高質(zhì)量的輪速脈沖信號通過A/D轉(zhuǎn)換端口被傳送到單片機。單片機對輪速脈沖信號進行測量計算從而得到車輛的輪速，同時將得到的輪速運用一定的算法處理得出車輪的加速度，我們采用斜率法，即計算當(dāng)前某時刻以前連續(xù)N點輪速曲線的斜率，將此斜率值作為當(dāng)此時刻的車輪角加速度。采用同樣的方法得到四個車輪的減速度，采用本領(lǐng)域內(nèi)公知的平均值法得出四個車輪的平均減速度，運用平均減速度乘以車輪半徑可以得出制動時車體的減速度，根據(jù)車體減速度的大小控制高位制動燈小燈的開啟個數(shù)(圖3)。

4、展望

我們設(shè)計的制動強度智能顯示裝置解決汽車高位制動燈不顯示制動強度的缺點，可以提高汽車行駛的安全性，降低追尾事故；同時，使汽車高位制動燈個性化，功能化增強；另外，我團隊設(shè)計的針對通用車型采用加速度傳感器MMA1260D傳感器，使制動強度智能顯示裝置具有方便安裝、成本較低、通用性的優(yōu)點；針對有ABS系統(tǒng)汽車，利用了汽車ABS系統(tǒng)的輪速傳感器，節(jié)約了成本，具有成本低廉的優(yōu)點。

制動強度顯示裝置能夠提高汽車行駛安全性，具有個性化，多功能化，而且針對不同的車型特點設(shè)計不同的方案，使制動強度顯示裝置滿足市場上汽車的要求，具有較大的市場前景。

參考文獻

[1]秦曾煌.《電工學(xué)》第六版,高等教育出版社,2010.1.

[2]蹇小平.《汽車電器與電子技術(shù)》,人民交通出版社,2010.2.

[3]李朝青.《單片機原理及接口技術(shù)》,北京航空航天出版社,2010.5.