CN202608754U

CN202608754U - 一种基于单片机控制的安全刹车装置

Info

Publication number: CN202608754U
Application number: CN 201220265163
Authority: CN
Inventors: 王白侠; 朴轩霆
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2022-06-06

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机控制的安全刹车装置，包括分别安装在车辆四个车轮轮毂处的四个轮速传感器、安装于变速箱内的变速箱档位传感器、轮速传感器信号处理电路、微控制器、驱动芯片、报警模块、电源模块和与车载手刹装置相连接的工作电机，所述轮速传感器、变速箱档位传感器的输出端分别连接微控制器的输入端，微控制器的输出端分别连接工作电机和报警模块。该装置能够在车辆短暂或者是长时间停泊情况下，由于驾驶人员刹车疏忽造成车辆“溜车”时，通过自动全天候传感检测启动刹车装置，实现机械刹车，更好地保护车辆，减少意外事故的发生，有效地提高了车辆安全系数。

Description

一种基于单片机控制的安全刹车装置

技术领域

本实用新型涉及一种刹车控制装置，尤其是一种基于单片机控制的安全刹车装置，该装置适用于配备有手刹装置的自动挡和手动档车辆。

背景技术

随着居民百姓的车辆拥有率愈发提高，城市交通情况也愈发复杂，导致了在日常车辆的交通中出现了更多的由于驾驶人员疏忽造成的意外事故，这其中，因为驾驶人员未将手刹拉紧而不知情，车辆出现“溜车”现象造成的事故也呈增长趋势，造成了必要要的经济损失以及人员伤亡。而随着传感器和单片机等检测、智能技术的发展和广泛应用，为解决这个问题提供了技术实现的前提。

发明内容

针对现有的车辆刹车装置智能化程度低，安全系数低的缺陷，本实用新型的目的在于，提供一种基于单片机控制的安全刹车装置，该装置能够在车辆短暂或者是长时间停泊情况下，由于驾驶人员刹车疏忽造成车辆“溜车”时，通过自动全天候传感检测启动刹车装置，实现机械刹车，更好地保护车辆，减少意外事故的发生，有效地提高了车辆安全系数。

为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术方案得以实现：

一种基于单片机控制的安全刹车装置，其特征在于，包括分别安装在车辆四个车轮轮毂处的四个轮速传感器、安装于变速箱内的变速箱档位传感器、轮速传感器信号处理电路、微控制器、驱动芯片、报警模块、电源模块和与车载手刹装置相连接的工作电机，其中，轮速传感器、变速箱档位传感器和电源模块的输出端分别连接微控制器的输入端，微控制器的输出端分别连接工作电机和报警模块。

本实用新型还包括如下其他技术特征：

所述轮速传感器通过轮速传感器信号处理电路连接微控制器。

所述微控制器通过驱动芯片连接工作电机。

所述轮速传感器采用磁电感应式轮速传感器。

所述变速箱档位传感器采用英国吉儿公司生产的扁电感直线位移传感器。

所述微控制器采用Freescale 9S12DG128单片机。

所述驱动芯片驱动芯片为2803A型芯片。

所述工作电机采用直流式电动机。

所述报警模块采用声光报警装置。

本实用新型的一种基于单片机控制技术的安全刹车装置，适用对象为各类配备有手刹装置的手动挡和自动档车辆，具有以下优点；

1、能够有效避免由于驾驶员停泊车辆时刹车疏忽而引起“溜车”，实现精确传感感知，智能机械刹车；

2、传感器组采用合适，工作方位及采样精确，能够做到对车辆的实时状态良好监测；

3、采用单片机作为控制器，工作性能稳定，智能化程度及专业领域应用普及程度高，技术成熟可靠，后期维护保修便利；

4、配备有报警功能，实现了装置的功能全面性和人性化设计；

5、整体装置结构紧凑，安排合理，工作稳定，占用体积小，安装方便，使用简单。

附图说明

图1为本实用新型结构框图。

图2为轮速传感器信号处理电路图。

图3为微控制器的控制算法逻辑图。

下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的基于单片机控制的安全刹车装置，其设计思路是基于轮毂处轮速传感器、变速箱内档位传感器对车辆状态的实时监测和精确感知，经信号处理后由单片机进行逻辑判断并输出控制指令，实现报警和驱动芯片直接控制电机工作，从而启动手刹进行机械刹车，避免因“溜车”出现的意外碰撞和人员伤亡事故。

参见图1，本实用新型的基于单片机控制的安全刹车装置，包括分别安装在车辆四个车轮轮毂处的四个轮速传感器、安装于变速箱内的变速箱档位传感器、轮速传感器信号处理电路、微控制器、驱动芯片、报警模块、电源模块和与车载手刹装置相连接的工作电机，其中，轮速传感器、变速箱档位传感器和电源模块的输出端分别连接微控制器的输入端，微控制器的输出端分别连接工作电机和报警模块。轮速传感器通过轮速传感器信号处理电路连接微控制器；微控制器通过驱动芯片连接工作电机。

上述各部件的作用和产品选取如下：

1、轮速传感器：用于实时监测车辆速度，尤其是车辆处于“溜车”状态时的低速状态，并输出原始轮速正弦信号；

轮速传感器采用磁电感应式轮速传感器，其由电磁感应式传感头和磁性线圈组成，传感头由永久磁芯和感应线圈组成，齿圈由铁磁性材料组成。其主要工作原理是，当齿圈旋转时，齿圈齿顶与齿间隙轮流与传感头磁芯相对，当齿顶与传感头磁芯相对时，由于间隙变小此时感应线圈周围磁场就强；而当齿间隙与传感头磁芯相对时，相反的由于间隙大而感应线圈周围磁场就弱。此时，由于磁场变化（也就是磁通量变化）导致感应线圈中就会产生交变电压，而交变电压的频率与车轮转速成正比例关系，由此，便可通过转速传感器输入的电压脉冲频率进行处理来确定车轮转速，从而对真实车速的精确感知。本实施例中采用JX71C磁电感应式式转速传感器。

轮速传感器的安装方法：磁头固定在磁极支架上，支架固定在长轴上，齿圈通过轮毂，制动毂连为一体，长轴穿过车轮与内部的轴承配合。

2、轮速传感器信号处理电路：用于对轮速传感器得到的正弦信号进行处理使之成为微控制器能够识别的信号。如图2所示，该电路包括限幅电路、滤波电路和比较电路；将轮速传感器输出的原始正弦信号调理整形变为方波信号，将方波信号送至单片机的外部中断/INTO引脚，将其设定为边沿触发方式，用T1做定时器对方波信号进行周期测量，经运算后得出轮速，转化后可得出精确车速。此外，本电路中的比较电路之后还连接有光电隔离器，具体采用RS485型光电隔离器。通过光电隔离器进行信号隔离后，轮速传感器信号处理电路的输出端与微控制器相连接。

3、变速箱档位传感器：用于实时测量车辆所在档位，尤其是汽车所处空档位（P或N档），提供逻辑算法判断依据；

变速箱档位传感器采用的是英国吉儿公司生产的扁电感直线位移传感器，此传感器基于的是一种创新性电感技术，可提供低成本的位置测量功能。扁电感传感系统由两部分组成：扁电感传感器和U型金属移动体。此移动体连接在被测体上，不会对安装造成任何影响，适合大批量OEM件生产，理想地运用于火车、汽车、轮船、控制应用等领域。它具备耐用设计的优点又摒弃了机械连接，数字串行口输出和保护等级高达IP68的设计。这款非接触传感器是一种全天候传感器，能抵御各种恶劣环境（灰尘、潮湿、高温、振动），非常适合汽车变速箱档位位置测量。其主要技术指标如下：

U型金属移动体材料：合金钢

U型金属移动体与传感器间隙：2mm

尺寸：49x53x70mm

精度：±0.1mm

分辨率：0。03mm

频响：100HZ

供电：+5VDC～＋32VDC

工作温度：－40℃～＋120℃

4、微控制器：用于接收轮速传感器和变速箱档位传感器采集的信号，并通过运算内置算法，做出逻辑判断以及输出工作指令。

由轮速传感器经过信号处理的信号以及变速箱档位传感器输出的信号通过I/O引脚传入微控制器，微控制器对信号进行执行内置程序进行逻辑判断，并输出工作指令。逻辑编程主要采用方法为逻辑“或”和逻辑“与”：四个轮速传感器测得轮速（转化为车速）只需其一达到最大值，且档位为P档或N档，这两者工作条件均符合后，控制器便输出工作指令，其中包括报警功能和电机工作。本实施例采用Freescale 9S12DG128单片机，Freescale 9S12DG128单片机采用5V供电，具有25MHZ的总线速度，主要用于工业控制领域，特别适合用在汽车电子自动化控制领域。该单片机的特点是丰富的I/O引脚和工业控制专用的通信模块。Flash容量为128KB，通信模块有SCI、SPI、IIC、CAN、J1850等。其112引脚封装的有91个I/O引脚，能够充分满足各传感器信号预处理单元与单片机之间的信号传递；16路10位A/D转换引脚，能够充分满足单片机的输出指令与下一单元的驱动芯片之间的传达。

5、驱动芯片：用于接收微控制器的工作指令并根据工作指令驱动工作电机，实现对工作电机的直接控制。

驱动芯片采用驱动芯片为2803A型芯片，可以实现工作电机的工作状态。依照Freescale 9S12DG128单片机引脚定义，9引脚为接地，1、18引脚，2、17引脚，3、16引脚，4、15引脚，5、14引脚，6、13引脚，7、12引脚，8、11引脚为一对输入输出引脚，共8对。本实施例中利用了其中的6、13引脚，7、12引脚，即从6、7引脚中低电流的输入信号，即可从13、12引脚中得到高电流的信号，从而达到提高电流的目的，即而实现了电机的工作动作。

6、工作电机：用于机械带动车载手刹装置实现机械刹车；

工作电机采用普通的直流式电动机，其直接受驱动芯片控制。

7、报警模块：用于当车辆出现“溜车”现象时，及时预警提醒，报警模块采用声光报警装置；

报警模块采用声光报警装置，包括蜂鸣器和LED管，两者均直接与微控制器的输出端相连接，当出现“溜车”现象时，微控制器发出工作指令，报警模块启动。

8、电源模块：为本实用新型提供稳定的工作电源。可以直接使用车载蓄电池，将微控制器与车载蓄电池相连接，也可以另外配制电池。

Claims

1.一种基于单片机控制的安全刹车装置，其特征在于，包括分别安装在车辆四个车轮轮毂处的四个轮速传感器、安装于变速箱内的变速箱档位传感器、轮速传感器信号处理电路、微控制器、驱动芯片、报警模块、电源模块和与车载手刹装置相连接的工作电机，其中，轮速传感器、变速箱档位传感器和电源模块的输出端分别连接微控制器的输入端，微控制器的输出端分别连接工作电机和报警模块。

2.如权利要求1所述的基于单片机控制的安全刹车装置，其特征在于，所述轮速传感器通过轮速传感器信号处理电路连接微控制器。

3.如权利要求1所述的基于单片机控制的安全刹车装置，其特征在于，所述微控制器通过驱动芯片连接工作电机。

4.如权利要求1所述的基于单片机控制的安全刹车装置，其特征在于，所述轮速传感器采用磁电感应式轮速传感器。

5.如权利要求1所述的基于单片机控制的安全刹车装置，其特征在于，所述变速箱档位传感器采用英国吉儿公司生产的扁电感直线位移传感器。

6.如权利要求1所述的基于单片机控制的安全刹车装置，其特征在于，所述微控制器采用Freescale 9S12DG128单片机。

7.如权利要求1所述的基于单片机控制的安全刹车装置，其特征在于，所述驱动芯片驱动芯片为2803A型芯片。

8.如权利要求1所述的基于单片机控制的安全刹车装置，其特征在于，所述工作电机采用直流式电动机。

9.如权利要求1所述的基于单片机控制的安全刹车装置，其特征在于，所述报警模块采用声光报警装置。