基于单片机的汽车自动刹车系统设计

电子测试 on．2009 基于单片机的汽车自动刹车系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 吴迅 (山东师范大学传播学院山东济南250014) 摘要：介绍了一种用单片机控制的汽车自动刹车系统，阐述了系统的原理和软硬件设计。该系统通过测距和 测速模块分别来测量汽车的实时车距和车速，然后把测量的值送人单片机，由单片机把测苗的数据与事先设定 好的车速和安全车距进行比较，当汽车车速一定的情况下，车距不是安全车距时，单片机就控制汽车的刹车系统 进行刹车，当车距是安全车距时，就不做处理，这样就实现了汽车自动刹车的功能，通过调试能够很好地实现自 动刹车的功能，有利于推广，这样可以大大减少汽车的追尾事故。 关键字：片机；超声波；霍尔传感器；刹车 中图分类号：TP216 文献标识码：B DesignofautomobileautomotivebrakingsystembasedonMCU WUXun (SchooloJ’communication，ShandongNormalUniversity，jinanShandtmg，250014，China) Abstract：TheautomobileautomotivebrakingsystembasedonMCUisintroducedinthisthesis． Itisexpatiatedonthesystemicprincipleandthedesignofsoftwareandhardware．Thesystem adoptsbythedistanceandspeedmeasurementmodulestomeasurethespeedoftheautomobile anddistancebetweencarsandthensendsthemeasurementdataintoMCU，MCUcompares themwithdataofthespeedandsecuritydistancebetweenautomobiles，whentheautomobile speediscertain，theautomobileisnotasafedistancefromtheautomobile，MCUcontrolsthe automobilebrakingsystemtobrake，whentheautomobileiSasafedistancefromtheautomo— bile．itdonotdealwith，80thattheautomaticbrakefunctionisrealized．Itcanverygoodreal- izetheautomaticbrakefunctionthroughthedebugging，itisadvantageousinthepromotion．It greatlyreducestheautomobile'srear-endaccidents． Keywords：MCU；Ultrasound；Hallsensor；Braking 0引 言 由于频频发生的交通事故给我们造成巨大的 ELECTRONtGTEST 经济损失甚至人员伤亡，因此汽车行车的安全性受 到丫极大的关注。其中汽车追尾事故是一种比较 常见的、多发的交通事故。为r最大限度地减少汽 车交通事故的发生，多个冈家的多个公司企业都在 研究开发汽车自动刹车装置。当汽车行驶前方出 万方数据 现障碍物时，汽车自动刹车系统能自动调用刹车系 统，避免车祸的发生。目前，各地区的各个公司企 业研制的不同类型的汽车自动报警刹车均没有得 到广泛的使，H。主要原凶是H前研制的这砦汽车 自动报警刹车装置造价过于昂贵。而本文设计的 基于单片机的汽车自动刹车实现 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 小仅造价成 本低廉，而且性能可靠，有利于推广使用。 1 系统原理 1．1超声波测距原理 超声波测距的原理是测出超声波从发射到遇 到障碍物返同所经历的时间，再乘以超声波的速度 就得剑二倍的声源与障碍物之间的距离。即超声 波发生器存某一时刻发_}{{的一个超声波信号，当超 声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器 所接收。这样只要计算】}f{发生信号到接收返同信 号所用的时问，就可算出超卢波发生器与反射物体 的距离，具体的计算公式为：S=(C×T)／2，其 中S为超声波发生器’于反射物体的距离。C为超卢 波的速度，T为超声波往返所用的时间。另外，超 声波速度C‘：『温度有关，如温度变化不大，可认为 是基本不变的，常温下取344m／s。 1．2霍尔传感器测速原理 霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开 关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器 是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上二电 源、地，即町工作，输出通常是集电极开路(OC)门 输出，工作电压范嗣宽，使用非常方便。3根引脚 分别是Vcc、GND、975输出。我们片j霍尔传感器 来测速必须用一个铁质的测速齿轮配合使JHo将 该齿轮固定在汽车车轮的转轴上，将霍尔传感器同 定红距海轮外阋1mm的探头上，霍尔传感器的对 面黏贴小磁钢，当测速齿轮随着乍轮转动时。就改 变了磁通密度，霍尔传感器就输出一个脉冲信号。 我们就町以通过测餐脉冲的频率(即汽车车轮的转 速)来测昔汽车的测速。具体计算公式为：V—d× n其中，V为汽车的车速，单位为m／s；d为汽车车 轮的周长，单位为ITI，可以通过测量车轮的半径求 出其岗长；n为汽车车轮的转速，即霍尔传感器输 出的脉冲信号的频率，单位为r／s。 1．3自动刹车原理 通过超声测距原理可以测量汽车之间的车距， 同时，汽车的车速也町以通过霍尔传感器问接测 出，把测量的结果通过单片机输出到LED数码管 显示出来。事先，叮以根据车速和刹车所需的时间 可以确定车速和安全车距的一个对应关系，即车速 在一定的范围内，安伞车距有个范围，如果实际的 车距小于安全车距时，那么就通过单片机控制汽车 的刹车系统，实现自动减速。这样，就町以有效的 防止汽车追尾事故的发生。 2硬件系统设计 超声测距}≥ [刊LEl)数码传 单J1．机 障尔传感器测堪40 [纠 刹年．系统 图1 超声波发射电路IIJ瞥片机P1．0端几输f|j的 40kHz的方波信号经过■乏极管功率放大，推动超卢 换能器上作，发出超卢波，经前方汽车反射后，到达 超声接收器。 超声波接收电路足以集成电路CX20106A为 核心，将超声接收器输入的超声波电信号进行放 大、整形、输出。集成电路CX20106A为一款红外 线检波接收的专用芯片，接收的信号频率为 38kHz，与超卢波40kHz频率比较接近，完全可以 用于超声波的接收。 霍尔传感器测速电路主要是由霍尔传感器的 输出端和单片机连接组成的。霍尔传感器是对磁 敏感的传感元件，我们采用CS3020传感器，外形 ‘-jj极管1：Il似，只要接l：电源、地，即可上作，输fl{ 通常是集电极开路((℃)『J输出，工作电雎范旧宽， 使用1F常方便。VCC接电源，GND接地，输出端 接单片机AT89C51的P3．3引脚，就町以用INTI 屯蚤塑gi基 ELECTRONICTEST邑万方数据 计数器进行对脉冲的计数，从而可以计算出汽车的 速度。 电路图如图2～3所示。 连接汔车 图2超声波反射电路和霍尔传感器电路 A7 CX20lOA 鼍r 图3超声波接收电路 I．ED显示电路由单片机的P1口控制 MAX7219驱动数码管，这里用四位数码管显示，用 前两位显示车速和后两位显示车距的。 控制电路主要足由单片机这个核心部件组成 的。单片机通过P1．0引脚经反相器来控制超声波 的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当 INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超 声波已经返回。内部定时器TO工作在定时方式， 屯蚤塑gi瑟 ELECTRONICTEST TO在超声波发射时开始计数，当INT0引脚变为 低电平后，停止计数，TO所计时问即为超声波往返 传输时间，单片机对该数据进行处理，即可测出距 离。 单片机外部中断口INTl接霍尔传感器的输 出，车轮每转一圈产生一次INTl中断请求，单片 机对lNTl中断请求的次数进行计数。内部定时 器T1工作在定时方式，定时时间为1s，并将在1s 内的计数值转换成汽车的时速，送至显示缓冲区以 供湿示程序调用。 同时，单片机要进行车距和车速的比较，当一 定车速的情况下，车距不是在安全车距时，它就通 过P3．7控制刹车系统，进行减速刹车，可以有效的 防止追尾事故的发生。 3软件系统设计 该系统的程序主要包括超声波发生程序，显示程 序(框图见图5)，中断子程序(框图见图6)。主程序的 功能足通过超声波测距和霍尔传感器测速在数码管显 示出来，同时，由单片机控制汽乍的刹车系统。 在超声波测距程序中，首先进行系统初始化， 设置定时器0的工作模式，通过P1．0引脚发出超 声波信号，INT0接收超声波信号，当INT0为低电 平时，就接收到回波信号，此时，定时器0的数据就 是超声波来回传播所用的时间。通过公式S= (C×T)／2就可以算出车距。 图4数码管显示电路 在霍尔传感器测速程序中，首先在系统初 始化的情况下，启动定时器1，并设定时间为1s，查 万方数据 询P3．3进行脉冲计数，如果计时时间到1s，调用转 速计算程序并将转速的各位数据存人显示缓存，然 后送数码管显示。 4实验结果 图5主程序流程图 图6中断子程序流程图 根据上述硬件和软件的设计，就可以构建一个 简易的汽车自动刹车系统，由超声测距模块实时的 测量1i距，并由I．ED显示H；来，由霍尔传感器测速 模块实H寸的测量车速，并由LED硅示出来，同时送 人单片机控制模块，当车距大于等于100m时，汽 车的速度应小于等于60km／h，如果超过这个范围， 单片机控制模块就通过RD引脚启动刹车系统，否 则，不做处理。当车距在50m和100m之间时，汽 车的速度应小于等于40km／h，如果超过这个范围， 单片机控制模块就通过RD引脚启动刹车系统，否 则，不做处理。通过实验，能够很好的实现自动刹 车的功能。 5结束语 本文主要针对汽车的追尾事故而设计的基于 单片机的汽车刹车系统，实现比较方便，而且开发 成本比较低廉，有利于推广。 参考文献 [1]符艳辉，李爱芹．基丁单片机控制的超声波测距仪的 设计rJ]．农业与技术，2008(2)：53—54． [2]来清民．传感器与单片机接口及实例[M]．北京：北 京航空航天大学出版社，2008：164—174． [3]石英春，陈特放，张桂新，颜剑．霍尔传感器在机车测 速巾的应用研究[J]．信息技术，2006(5)：138—140． [4]常昭’诠．基于单片机和SMCl602的超声波测距系统 设计[J]．电了兀器件应用，2008(2)：33—35． [5]魏勋．单片机车速数显及报警系统设计FJ]．电子制 作，2007(11)：24—25． [6]雷辉．基于AT89C2051的智能犁汽车防撞报警器的 设计[J]．电子：亡程师，2003(2)：4—5． [7]何莉。曾宪文，徐霞．基于PIC单片机的超声波测距 系统[J]．压电与声光，2004(2)：22—24． [8]李建法，李立新，李勇，牛洹波．超声波测距的电路设 计与单片机编程r-j]．安阳师范学院学报，2003(5)： 19—20． 作者简介 吴迅，硕士研究生，主要研究方向 网络技术教育应用与单片机开发。 E-mail：251695180@qq．oorrl或wux56030105 @163．啪 屯耋．塑gi瑟 ELECTRONICTEST万方数据 基于单片机的汽车自动刹车系统设计 作者： 吴迅 作者单位： 山东师范大学传播学院,山东济南,250014 刊名： 电子测试 英文刊名： ELECTRONIC TEST 年，卷(期)： 2009，(10) 引用次数： 0次 参考文献(8条) 1.符艳辉,李爱芹.基于单片机控制的超声波测距仪的设计[J].农业与技术,2008(2):53-54. 2.来清民.传感器与单片机接口及实例[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008:164-174. 3.石英春,陈特放,张桂新,颜剑.霍尔传感器在机车测速中的应用研究[J].信息技术,2006(5):138-140. 4.常昭诠.基于单片机和SMC1602的超声波测距系统设计[J].电子元器件应用,2008(2):33-35. 5.魏勋.单片机车速数显及报警系统设计[J].电子制作,2007(11):24-25. 6.雷辉.基于AT89C2051的智能型汽车防撞报警器的设计[J].电子工程师,2003(2):4-5. 7.何莉,曾宪文,徐霞.基于PIC单片机的超声波测距系统[J].压电与声光,2004(2):22-24. 8.李建法,李立新,李勇,牛洹波.超声波测距的电路设计与单片机编程[J].安阳师范学院学报,2003(5):19-20. 相似文献(10条) 1.期刊 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 郭玉东 美产超声波接片机的工作原理及维修 -影像材料2003(2) 2.期刊论文 雷建龙 基于单片机的超声波液位测量仪 -仪表技术与传感器2004(6) 介绍了用集成锁相环路解码器LM567作为超声波检测元件,以89C51单片机作为主控元件的超声波液位测量的原理、电路及测控程序.用超声波测量液 位具有不与被测介质接触、可测量低温介质、无可动部件、寿命长等优点;以LM567作为超声波检测元件可降低系统的价格,提高超声波捕捉能力;采用单 片机来控制超声波的发射与接收,并且计算出液位,使检测具有更高的智能性.对由于超声波声速变化及LM567输出延时引起测量误差的原因作了详细的分 析,并提出了提高调整波速精度及调整输出延时的措施.实验表明:该液位测量仪具有较高的准确度和可靠性,并且价格低廉,具有广泛的用途. 3.期刊论文 胡小建.陈秀莉.李先芬 超声波焊机功率发生器单片机控制系统的研究 -合肥工业大学学报（自然科学 版）2000,23(z1) 为了更好地提高超声波焊机的功率,改善焊机的性能,采用IGBT管(绝缘栅极双极晶体管)设计了超声波功率发生器的硬件系统,运用规则取样方式实现 SPWM序列的算法,采用8098单片机编制软件实现SPWM序列算法的控制及频率自动跟踪.结果表明系统具有较高的可控性,自动跟踪频率精度高,研制的超声 波功率发生器适用于超声波塑料焊机. 4.期刊论文 安宗权.冷护基.An Zhongquan.Leng Huji 基于ATmega8单片机的超声波测距仪 -计算机测量与控制 2005,13(11) 利用超声波测量距离是一种有效的非接触式测距方法;基于ATmega8单片机的超声波测距仪采用渡越时间法进行超声波测距,介绍了其硬件及软件设计 方案,并对其由温度变化带来的误差进行了补偿;该测距仪比其它单片机控制的超声波测距仪具有更高的性价比,可广泛应用于各种需要测量距离或物位参 数的场合. 5.期刊论文 裴玖玲.屈百达.PEI Jiuling.QU Baida 基于单片机8089的超声波电源控制技术的研究 -现代电子技术 2008,31(9) 针对目前大功率超声波电源采用模拟控制电路存在精度低、动态响应慢、参数整定不方便等缺点,采用单片机8089组成智能控制的超声波电源系统 .提出了基于SPWM技术的双闭环控制策略和应用单片机实现软锁相的工作原理和软件思想,使整个超声波电源实现了低损耗、高功率因数,优化了电路的整 体性能. 6.期刊论文 宋继红.SONG Ji-Hong 基于单片机的高精度超声波液位检测系统 -机电产品开发与创新2009,22(3) 介绍一种使用超声波进行液位检测的微机控制系统及其硬件组成和相应软件流程图.为使测量具有较高的精度,系统在测量方式上采用在容器底部放 置超声波探头的回波检测法,使超声波在液体中来回传播以稳定超声波传播速度.该系统由脉冲发射电路,变增益接收电路,温度补偿电路和相应的控制电 路组成. 7.期刊论文 李春玲.LI Chun-ling 基于单片机的高精度超声波液位检测系统 -电子科技大学学报2006,35(3) 介绍一种使用超声波进行液位检测的微机控制系统及其硬件组成及相应软件流程图.为使测量具有较高的精度,系统在测量方式上采用在容器底部放 置超声波探头的回波检测法,使超声波在液体中来回传播以稳定超声波传播速度;在硬件上引入专用定时芯片8254,以提高传播时间的分辨率,同时8254的 时标信号由具有较高稳定频率的多谐振荡电路产生;在软件算法上减少舍去误差.系统测量精度可准确到厘米. 8.期刊论文 李晓峰.姬志国.樊琛 基于AT89C2051单片机和超声波控制的厨用炉灶节能系统设计 -电子元器件应用 2009,11(1) 介绍了一种利用超声波来控制厨用炉灶火焰的节能系统 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 ,给出了基于单片机控制电路、超声波发射电路、超声波接收电路以及软件系统的设 计与实现方法.该系统具有抗干扰能力强,控制准确,节能充分等优点. 9.期刊论文 张坤鹏.王子樑.孙俊清.ZHANG Kun-Peng.WANG Zi-Hang.SUN Jun-qing 基于ATmega单片机的超声波数 字识别系统设计 -自动化与仪表2008,23(7) 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了超声波信号传输的特点,运用ATmega单片机设计了基于超声波的调制与解调电路,并且利用有限状态机建模,设计了发送与接收的软件算法,从 而实现了数字信号的发送与接收.通过使用数字通讯协议实现了基于超声波的数据包通讯,达到模仿RFID进行数字识别的功能. 10.期刊论文 肖会芹.周国雄.孙艳华.XIAO Hui-qin.ZHOU Guo-xiong.SUN Yan-hua 基于单片机的超声波雾化器智 能控制系统 -微计算机信息2009,25(2) 提出一种基于单片机的超声波雾化器的智能控制系统.该系统选用AT89S52为控制器,其中超声波雾化器为系统核心器件,可实现室内空气迅速升温、 增湿,净化空气.实际运行情况表明,该系统具有温湿度实时显示及设定功能、无需人工干预温湿度自动调节,能实现自动进水、排水等众多功能.系统控制 简便快捷,抗干扰能力强,具有十分广阔的市场前景. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dzcs200910013.aspx 下载时间：2010年1月12日