单片机在智能刹车控制系统中的应用

温黎明

（太原钢铁 （集团）有限公司 炼钢二厂，山西 太原 030003）

0 引言

自主紧急刹车系统可以预知潜在的碰撞事故，并及时通知驾驶员，而且在必要的情况下可自动控制制动踏板完成刹车的操作，以避免或减轻碰撞伤害。德国、日本、美国等先进的汽车生产国在10年前已经开始了主动防撞安全装置的研究与开发。本文介绍一个基于单片机的智能刹车控制系统。

1 系统组成

基于单片机的汽车智能刹车系统主要包括3个部分：①信号采集系统；②数据处理系统；③执行机构。该刹车系统总体结构框图如图1 所示，它以单片机为控制器，通过传感器检测车前障碍物信号，在危险情况下，达到自动报警、强制停车的目的。

图1 刹车系统结构框图

系统采用89C51单片机作为控制器，采用单片机最小系统电路设计，时钟信号采用12MHz，同时采用上电自动复位与手动复位两种复位方式，通过固定式三端稳压器W7805得到＋5V电压作为系统电源，为单片机供电。激光位移传感器对障碍物进行信号采集，系统所使用的传感器输出频率为1Hz，A／D转换器0809每隔1s收集一次传感器发出信号并进行转换。单片机对转换后的数据进行处理、分析，经过判断之后，发出控制信号，经过光电隔离之后驱动蜂鸣器报警，或者驱动电磁继电器控制电磁铁输出小位移，使汽车踏板踩下。

2 单片机系统设计

2.1 时钟电路

本系统采用内部时钟方式，如图2 所示，利用芯片内部反相器和电阻组成的振荡电路，在XTAL1和XTAL2引脚上跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器，其值的大小对振荡器频率有微调作用。

图2 内部时钟方式

2.2 复位电路

本设计采用按键自动／手动复位方式，其电路图如图3 所示。该电路除了具有上电复位功能外，若要手动复位只需按下按钮S即可。当晶体振荡频率fosc＝12MHz时，图3 中取C＝10μF，R2＝8kΩ即可复位，取R1＝300Ω。

2.3 系统电源电路设计

本设计采用固定式三端稳压器W7805通过外接汽车24V电源为单片机供电。固定式三端稳压器构成的电源电路如图4 所示。

图3 按键自动／手动复位电路

2.4 模数转换电路设计

ADC0809是CMOS工艺的8位逐次逼近型A／D转换器，它由8路模拟开关、地址锁存译码器、8位A／D转换器及三态输出锁存器构成。系统所设计的数模转换电路如图5 所示。

3 执行器选择

3.1 报警器选择与系统连接

本设计系统拟采用蜂鸣器作为报警器件。通过蜂鸣器发出报警声达到警告、提示的作用。报警电路接到单片机P1.6口，单片机经过数据处理后输出控制信号，执行语句SETB P1.6。通过光电隔离控制电磁继电器接通或关断蜂鸣器电源，三极管基极通过电阻接1 000Hz的方波信号。当电磁铁得电，三极管导通，使得蜂鸣器发出报警声。平时，P1.6口为低电平，蜂鸣器不会发出报警声。

图4 单片机电源电路

图5 ADC0809数据采集电路

3.2 驱动电路设计与系统连接

电磁继电器方式输出开关量，是较为常用的输出方式。用红色LED灯来模拟电磁铁工作，蓝灯模拟电磁铁不工作。89C51单片机发出控制信号，当单片机从P1.7端口输出高电平时，系统不工作，仿真时蓝色LED灯亮；当单片机输出低电平时，光电耦合器工作控制电磁继电器动作，从而控制推拉式电磁铁得电动作，电磁铁通过动作部件实现短位移行程，推下汽车踏板，仿真时红色LED灯亮，达到强制刹车的目的。

4 系统仿真及结果

本文应用Proteus软件进行系统仿真分析。Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件，该系统能够使从事电路系统开发的专业技术人员加快电路系统的开发速度，缩短开发周期，节约开发成本，提高电子产品开发的效率。

仿真中，使用分段线性脉冲激励源模拟产生传感器信号，用蜂鸣器作为报警器件，软件控制其发出报警声。执行器即电磁铁的动作是用两只不同颜色的LED灯来显示的，蓝灯亮代表电磁铁不动作，车辆正常行驶；红灯亮代表电磁铁动作，踏板被强制推下，强制控制车辆刹车。系统仿真电路如图6 所示。

图6 系统仿真电路图

［1］林立.单片机原理及应用：基于Proteus和 Keilc［M］.北京：电子工业出版社，2009.

［2］舒华，姚国平.汽车电子控制技术［M］.第2版.北京：人民交通出版社，2008.