劉浩 魏永朝 張鵬

摘要：針對(duì)現(xiàn)有汽車制動(dòng)燈不顯示制動(dòng)強(qiáng)度的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)汽車制動(dòng)強(qiáng)度智能顯示裝置。采集制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，采用兩種不同的設(shè)計(jì)方案：一種用MMA1260D采集制動(dòng)時(shí)的減速度；一種采用ABS自帶的輪速傳感器采集制動(dòng)時(shí)的輪速變化，并且推算出汽車車身減速度。單片機(jī)通過控制發(fā)光二極管發(fā)光的個(gè)數(shù)智能顯示制動(dòng)強(qiáng)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(jī)顯示裝置

中圖分類號(hào)：TM574 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(dòng)燈，而且高位制動(dòng)燈趨于多樣化、個(gè)性化、多功能化。駕駛?cè)酥苿?dòng)時(shí)，高位制動(dòng)燈與左右制動(dòng)燈同時(shí)亮，顯示汽車已經(jīng)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)。但是高位制動(dòng)燈和普通制動(dòng)燈都不能顯示制動(dòng)強(qiáng)度的大小，后面的駕駛?cè)瞬荒芰私馇懊骜{駛?cè)说闹苿?dòng)意圖，因此易造成追尾事故。

2、設(shè)計(jì)思路

針對(duì)現(xiàn)有汽車高位制動(dòng)燈不顯示制動(dòng)強(qiáng)度的缺點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了智能顯示制動(dòng)強(qiáng)度的制動(dòng)顯示裝置。針對(duì)不同的汽車類型（有的造價(jià)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(dòng)顯示裝置。

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

優(yōu)點(diǎn)：采集的制動(dòng)減速度比較準(zhǔn)確，能準(zhǔn)確的顯示給后面的駕駛?cè)?；而且成本低廉，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(dòng)燈。

(2)針對(duì)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(duì)輪速的處理，計(jì)算出車身制動(dòng)時(shí)減速度。根據(jù)計(jì)算的汽車減速度控制發(fā)光二極管發(fā)光的個(gè)數(shù)不同；同時(shí)采集轉(zhuǎn)向信息，控制制動(dòng)顯示裝置的左或右邊的發(fā)光二極管呈逐級(jí)增加光柱顯示，提供給后面的駕駛?cè)宿D(zhuǎn)向信息。

優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)，也可以用于替換高位制動(dòng)燈使用。

3、電路設(shè)計(jì)

3.1 基于MM1260D傳感器的制動(dòng)燈的設(shè)計(jì)

3.1.1 總體電路設(shè)計(jì)

采用加速度傳感器MMA1260D傳感器采集汽車制動(dòng)時(shí)的減速度，并通過TLC0832完成A/D轉(zhuǎn)換輸入到單片機(jī)，通過單片機(jī)控制發(fā)光二極管發(fā)光的個(gè)數(shù)，后面駕駛?cè)送ㄟ^觀察制動(dòng)顯示裝置發(fā)光部分的寬度來判斷前車的制動(dòng)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(jī)和MMA1260D提供穩(wěn)定的5V電源。

3.1.3 制動(dòng)顯示裝置的顯示方式

3.2 基于汽車ABS系統(tǒng)制動(dòng)強(qiáng)度智能顯示裝置

我們?cè)O(shè)計(jì)了基于汽車ABS系統(tǒng)制動(dòng)強(qiáng)度智能顯示裝置，它既能顯示汽車的制動(dòng)程度，又能智能顯示汽車的轉(zhuǎn)向信息。

3.2.1 硬件設(shè)計(jì)

硬件部分主要包括ABS輪速采集單元、轉(zhuǎn)向信號(hào)采集單元、單片機(jī)、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(hào)采集單元：采集汽車的轉(zhuǎn)向開關(guān)信號(hào)；

(3)單片機(jī)：接收汽車的輪速信息和轉(zhuǎn)向信號(hào)，控制高位制動(dòng)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(jī)傳來的信號(hào)對(duì)駕駛?cè)说膭?dòng)作及意圖進(jìn)行顯示。

3.2.2 信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)

ABS轉(zhuǎn)速傳感器得到的轉(zhuǎn)速信號(hào)需要經(jīng)過專門的信號(hào)處理電路將傳感器正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換為同頻率的方波信號(hào)，通過檢測方波信號(hào)的頻率或周期來計(jì)算車輪的轉(zhuǎn)速。為了提高測量輪速精度，輪速信號(hào)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(jī)采用摩托羅拉MC9S12DP256型號(hào)，所述單片機(jī)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(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換端口被傳送到單片機(jī)。單片機(jī)對(duì)輪速脈沖信號(hào)進(jìn)行測量計(jì)算從而得到車輛的輪速，同時(shí)將得到的輪速運(yùn)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(jì)算當(dāng)前某時(shí)刻以前連續(xù)N點(diǎn)輪速曲線的斜率，將此斜率值作為當(dāng)此時(shí)刻的車輪角加速度。采用同樣的方法得到四個(gè)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(gè)車輪的平均減速度，運(yùn)用平均減速度乘以車輪半徑可以得出制動(dòng)時(shí)車體的減速度，根據(jù)車體減速度的大小控制高位制動(dòng)燈小燈的開啟個(gè)數(shù)(圖3)。

4、展望

我們?cè)O(shè)計(jì)的制動(dòng)強(qiáng)度智能顯示裝置解決汽車高位制動(dòng)燈不顯示制動(dòng)強(qiáng)度的缺點(diǎn)，可以提高汽車行駛的安全性，降低追尾事故；同時(shí)，使汽車高位制動(dòng)燈個(gè)性化，功能化增強(qiáng)；另外，我團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的針對(duì)通用車型采用加速度傳感器MMA1260D傳感器，使制動(dòng)強(qiáng)度智能顯示裝置具有方便安裝、成本較低、通用性的優(yōu)點(diǎn)；針對(duì)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(diǎn)。

制動(dòng)強(qiáng)度顯示裝置能夠提高汽車行駛安全性，具有個(gè)性化，多功能化，而且針對(duì)不同的車型特點(diǎn)設(shè)計(jì)不同的方案，使制動(dòng)強(qiáng)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(xiàn)

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