誤踩油門的應急處理控制裝置的研究

謝華輝等

摘 要：該文針對駕駛人在緊急狀況下，由于誤踩油門而引發惡性事故的問題，設計出一種誤踩油門應急處理控制裝置。裝置通過分析正常踩油門和緊急情況下踩油門的作用力不同，判斷油門踩下時是否為誤踩。壓力模式進行判斷優勢在于有行程或沒有行程的時候裝置均可動作。該文介紹了誤踩油門的應急處理控制裝置系統的硬件設計和軟件設計，詳細說明系統組成及工作原理。實驗表明系統易于實現并取得較好效果，具有廣泛的應用前景，有較好的實用價值。

關鍵詞：壓力傳感 誤踩油門 MCU 制動

中圖分類號：U46 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（a）-0066-02

汽車工業迅速發展，在日常生活中，人們緊張時，誤把油門當作剎車而釀成許多重大車禍。判斷誤踩油門實現剎車對人民生命安全能提供更好保護。制動系統在車輛安全中扮演重要角色。現代應急系統多均以時變檢測加速度為判斷標準[1]。但臨界加速度在某程度上不一定能體現實際加速度，造成潛在危險。因此該文開發在有且全行程或沒行程均動作的壓力模式系統輔助現代剎車應急系統。

該文采用單片機與Kiel軟件作為設計平臺，使用proteus軟件進行電路繪圖和仿真調試，開發一個基于壓力傳感器的誤踩油門控制系統，能有效對誤踩油門進行判斷并啟動制動程序，實現實時壓力檢測和輸出制動命令。

1 總體方案確定

運動控制系統[2]是由運動需求、運動控制器、驅動控制器、執行器以及反饋單元構成的，系統設計如圖1。設計采用壓力模式：在油門安裝壓力檢測器，不同情況下腳和踏板間作用力是不同的，單片機判斷信號是否大于一定值，若是則輸出信號給驅動、警報和顯示電路。

2 系統硬件設計部分

信號轉換部分：其由應變片、放大器和模數轉換器組成。應變片與三個500Ω電阻組成電橋。施加的壓力越大，電阻變化越大，電壓差越大。電壓差經過INA122的放大，輸出小于等于5V電壓。放大倍數為。電信號送到模數轉換芯片，ADC0804根據控制芯片控制轉換電壓，輸出八位二進制數字。

控制部分：其由單片機、一個按鍵和兩個按鈕組成，SW1接在設置邊時，單片機工作狀態，調設壓力低限值。當SW1接在動作邊時，單片機工作。

顯示部分：其由四位共陽極數碼管和三極管等組成。

驅動部分：其由LED燈、蜂鳴器、TIL133和三極管等組成。當壓力小于設定值時，P2.1工作，綠燈亮，蜂鳴器、黃燈和紅燈不工作。當壓力值大于低限小于高限值時，P2.2和P2.0工作，黃燈亮和蜂鳴器響，光耦工作，推力電磁鐵工作為半負荷；當壓力值大于高限值時，綠燈不亮，黃燈和紅燈亮蜂鳴器響，電磁鐵為全負荷。

3 系統軟件設計部分

誤踩油門控制器單片機軟件程序采用C語言編寫[4]，可讀性強，程序存于單片機的FLASH中。軟件流程設計如圖2。誤踩油門控制器的程序包括參數的初始化，應變片受力的判斷和標準參數的比較等。

4 試驗設定及數據分析

系統反應閥值N

根據駕駛員的年齡、性別差異，正常踩油門和緊急下誤踩油門的作用力大小不同。為確定系統反應閾值N，設計本實驗：在本校師生中按照性別、年齡挑選有一定駕駛經驗的60人，分成6組。其中男、女各30人，再按年齡分為3組，分別是青年（20—30歲）、中年（30—55歲）、老年（55—65歲），每個年齡段10人。對正常踩油門、超車踩油門、緊急情況踩剎車（模擬緊急情況誤踩油門）三種情況進行采集數據，數據如表1。

數據分析：由表1并結合實際（女性老年人緊急誤踩油門作用力最小），為區分緊急情況下的誤踩油門，初步取系統反應閾值N=76。

5 結語

該文論證了防誤踩油門系統的理論可能性，系統能根據信息采集模塊的信號判斷油門是否被誤踩，并采取有效的制動措施，并提出一種硬件的實現方案。并對實際電路進行試驗，得到較好的效果，易于實現，具有一定的應用價值。

參考文獻

[1] 駱美富，郭海濤.一種新型的汽車防誤踩油門踏板系統的設計[J].科技通報，2013，29（3）：180-191.

[2] 班華，李長友.運動控制系統[M].北京：電子工業出版社，2012：13-15.

[3] 王衛星.單片機原理與應用開發技術[M].北京：中國水利水電出版社，2009：15-24.

[4] 朱鳴華，劉旭麟，楊微，等.C語言程序設計教程[M].北京：機械工業出版社，2007：53-58.endprint