智能刹车模拟系统

丁亚峰 顾辉 王洪宇 何兴臣

摘 要：现实生活中，有很多交通事故是由于以下原因而造成的，当驾驶员面临突发事件时，想要刹车减速，但在慌乱之下，猛踩了油门，导致事故的发生；车辆在转弯时，速度过快，会导致车辆的侧翻；有很多驾驶员会在行车期间接打电话，这样分散了开车时的注意力，很容易造成追尾等事故。因此，我们设计了一种智能刹车系统，最大程度的保障人员安全。

关键词：智能刹车；模拟系统；研究分析

系统方案：操作平台系统包括单片机模块、油门信号输入模块、刹车信号输入模块、车辆方向控制模块、加速度测量模块、紧急制动模块、液晶显示模块、无线收发模块、电源模块。

操作平台系统以STC12C5616AD单片机为控制核心，通过操作脚踏板和方向杆，向单片机输入刹车、油门，以及转弯的信号，使单片机做出判断，发出相应的指令，通过NRF24L01无线收发模块发送信号给车辆并同时接收车辆反馈的信息；在油门脚踏板上安装有MMA7455数字加速度传感器模块，根据脚踏板加速度的改变的程度，给单片机输入信号，然后单片机向紧急制动模块发出指令进行刹车制动；液晶显示模块实时显示车辆的速度，脚踏板的加速度。

（1）操作平台单片机模块。采用STC12C5616AD作为控制核心，飞思卡尔芯片解密，增强型8051内核，速度比普通8051快8～12倍，宽电压，外部掉电检测电路，可在掉电时，及时将数据保存进EEPROM，正常工作时无需操作EEP，低功耗设计。

（2）刹车信号输入模块。刹车信号输入模块，通过改变电阻来模拟制动踏板，给单片机输入模拟制动信号，从而使单片机发出减速的指令。

（3）油门信号输入模块。油门信号输入模块，通过改变电阻来模拟油门大小，给单片机输入模拟油门电压信号，从而使单片机发出加速的指令。

（4）车辆方向控制模块。为车辆方向控制信号输入模块，通过改变电阻来模拟控制车辆方向，给单片机输入模拟车辆方向电压信号，从而使单片机发出指令，改变车辆的运行方向。

（5）加速度测量模块。为加速度测量模块，将MMA7455数字加速度传感器模块安装在油门脚踏板上，实时测量脚踏板的加速度，将测量的数据传送到单片机，使单片机根据加速度的改变做出相应指令。

（6）无线收发模块。由于系统是用于控制小车的速度变化，从而达到演示效果，因此选择无线模块连接控制平台和小车，让演示效果更佳。NRF24L01内置地址解码器、先入先出堆栈区、解调处理器、时钟处理器、GFSK滤波器、低噪声放大器、频率合成器，功率放大器等功能模块，需要很少的外围元件，因此使用起来非常方便。

（7）紧急制动模块。光电耦合器驱动继电器电路，该模块由光电耦合器组成开关电路。当单片机发出紧急制动指令后，继电器将衔铁向下吸引，对刹车脚踏板施加压力，进行刹车减速。

（8）演示车辆单片机模块。采用STC12C5410AD作为控制核心，加密性强，超强抗干扰，超低功耗，I/0驱动能力更强，内部集成高可靠复位电路，外部复位电路可完全省掉当然可以继续用外部复位电路。

（9）无线收发模块。NRF24L01无线收发模块电路，NRF24L01内置地址解码器、先入先出堆栈区、解调处理器、时钟处理器、GFSK滤波器、低噪声放大器、频率合成器，功率放大器等功能模块，需要很少的外围元件，因此使用起来非常方便。QFN24引脚封装，外形尺寸只有5×5mm。

（10）角加速度测量模块。MMA7455数字三轴加速度传感器，MMA7455是一款数字输出（I2C/SPI）、低功耗、紧凑型电容式微机械加速度计，具有信号调理、低通滤波器、温度补偿、自测、可配置通过中断引脚（INT1或INT2）检测0g、以及脉冲检测（用于快速运动检测）等功能。0g偏置和灵敏度是出厂配置，无需外部器件。通过检测Z轴加速度的改变，来判断角加速度的改变。

（11）测距模块。测距模块电路，应用红外对管电路，测量前方路况，当距车辆10m时有车辆或大型障碍，车辆会自动刹车减速。金属封装红外线接收管，适用于各类光电转换的自控仪器，传感器，各类光电检测器的信号光源。根据驱动方式可获得稳定光，脉冲光，缓变光.常用于控制，报警等方面。特点：采用反射功能的结构形式，光功率较强，低驱动电压，易与晶体管电路匹配.结构坚固耐震、可靠性高、金属玻璃封装器件，耐磨耐温性好。

（12）电机驱动模块。电机驱动对于PWM调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标：a.输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。b.效率高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（H桥或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。c.对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。d.对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染；大的电流可能导致地线电位浮动。e.可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到，无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的。

参考文献

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