汽車緊急制動(dòng)時(shí)自動(dòng)開啟危險(xiǎn)警示燈裝置設(shè)計(jì)

車志

汽車在高速行駛過程中，由于未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)前方車輛緊急制動(dòng)而導(dǎo)致追尾事故發(fā)生的情況;經(jīng)驗(yàn)豐富的司機(jī)在采取緊急制動(dòng)時(shí)，隨即開啟危險(xiǎn)警告燈以提示后方車輛，避免事故的發(fā)生。本文是基于單片機(jī)的應(yīng)用，提出在福睿斯等緊湊型轎車上自主設(shè)計(jì)緊急制動(dòng)時(shí)自動(dòng)開啟危險(xiǎn)警示燈的燈光控制改裝思路，以供大家參考。

1 引言

隨著汽車電子的飛速發(fā)展，現(xiàn)代汽車在乘客安全及事故避免方面越來越發(fā)揮著重要作用。我國高速公路建設(shè)持續(xù)發(fā)展，汽車在高速公路上行駛時(shí)間也越來越多，駕駛員由于長時(shí)間勻速行駛，注意力容易不集中;前方車輛在接近擁堵或緩慢路段時(shí)采取緊急制動(dòng)，后方車輛駕駛員只通過觀察前方車輛剎車燈的話，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)“緊急制動(dòng)”的情況，從而增加了追尾事故的發(fā)生概率;因此，在車輛上設(shè)計(jì)一種緊急制動(dòng)時(shí)自動(dòng)開啟危險(xiǎn)警示燈裝置，便能減少以上追尾事故的發(fā)生概率。

2 設(shè)計(jì)目的

汽車“緊急制動(dòng)時(shí)自動(dòng)開啟危險(xiǎn)警示燈”燈光控制的目的是：當(dāng)車輛駕駛員進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，該裝置能識別出車輛的減速程度，當(dāng)減速度到達(dá)一定的閥值時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)接通危險(xiǎn)警示燈的工作電路并持續(xù)一定時(shí)間。為后方車輛發(fā)出危險(xiǎn)信號，從而確保本車的安全。因此，燈光控制的設(shè)計(jì)要達(dá)到以下3個(gè)目的：

1. 能識別出車輛制動(dòng)減速度的大小，可以對燈光開啟的閥值大小調(diào)節(jié)。
2. 能調(diào)節(jié)危險(xiǎn)警示燈開啟持續(xù)的時(shí)間長短。
3. 危險(xiǎn)警示燈自動(dòng)開啟，可以單次手動(dòng)關(guān)閉。

3 設(shè)計(jì)思路

為了實(shí)現(xiàn)以上3個(gè)目的，首先要掌握51單片機(jī)的工作電路，一定程度上會(huì)使用C程序語言。其次，在硬件方面要滿足“加速度傳感器、單片機(jī)核心工作系統(tǒng)和燈光驅(qū)動(dòng)電路”三方面的要求。

3.1 加速度傳感器

加速度傳感器主要用于檢測車輛減速程度，從而判斷是否為“緊急制動(dòng)”。市場上已經(jīng)有現(xiàn)成的產(chǎn)品銷售，可以網(wǎng)上搜索購買，價(jià)格在幾十塊錢左右。

圖1中，VCC和GND端子分別與單片機(jī)系統(tǒng)板的正極和負(fù)極連接，單片機(jī)系統(tǒng)的5V電源可以使用電源穩(wěn)壓芯片LM7805將12V電壓轉(zhuǎn)換得到。該傳感器在安裝時(shí)有方向的要求，當(dāng)我們選擇使用X方向的信號時(shí)，傳感器水平安裝并且X箭頭方向與車輛正后方相對齊。當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)，在車輛正后方產(chǎn)生慣性力，X-OUT端子便產(chǎn)生相應(yīng)的信號，將這信號接入由三極管、可調(diào)電位器和穩(wěn)壓二極管組成的放大電路后，再連接單片機(jī)P1.0端口，單片機(jī)根據(jù)放大后的信號作為是否為“緊急制動(dòng)”的判斷依據(jù)。

3.2 剎車信號采集

本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)工作的前提是剎車踏板被踩下的情況下，再檢測是否為“緊急制動(dòng)”，若是，則驅(qū)動(dòng)危險(xiǎn)警示燈讓其工作一定時(shí)間。剎車信號的采集，可以使用導(dǎo)線連接制動(dòng)踏板開關(guān)后方電路，當(dāng)踏板被踩下時(shí)便得到12V電壓信號，同時(shí)該電壓可作為系統(tǒng)的工作電源正極，供單片機(jī)和傳感器使用。

當(dāng)松開剎車踏板時(shí)，系統(tǒng)裝置便切斷了工作電源而處于非工作狀態(tài)，避免車輛在行車中誤判而造成危險(xiǎn)警示燈亂開的情況出現(xiàn)。

3.3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

當(dāng)剎車信號和“緊急制動(dòng)”都滿足的情況下，系統(tǒng)便發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號，接通危險(xiǎn)警示燈電路，持續(xù)一定時(shí)間后便停止，或在松開剎車踏板時(shí)停止。以福特福睿斯車型為例，危險(xiǎn)警示燈開關(guān)工作原理圖如圖2所示。

按下危險(xiǎn)警示燈時(shí)，開關(guān)將負(fù)極信號傳到車身控制模塊的23號端子，車身控制模塊便控制危險(xiǎn)警示燈進(jìn)行閃爍。

本裝置的設(shè)計(jì)，通過單片機(jī)P1.1端口發(fā)出高電平控制繼電器觸點(diǎn)閉合，將負(fù)極與危險(xiǎn)警示開關(guān)的3端子接通，從而實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)警示燈的開啟;單片機(jī)使用延時(shí)程序讓繼電器閉合一定時(shí)間后便斷開，時(shí)間設(shè)定為10秒（具體時(shí)間值可在編寫程序時(shí)設(shè)置）。

3.4 程序設(shè)計(jì)

首先，要明確定義單片機(jī)各控制端的功能作用，以STC89C52為例：

• P1.0為加速度傳感器信號接收端，緊急制動(dòng)程度達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，接收到低電平0。
• P1.1為單片機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器控制危險(xiǎn)警示燈工作的控制端。

其次，設(shè)定程序執(zhí)行邏輯：踩下剎車踏板時(shí)，系統(tǒng)通電，程序判斷P1.0端子是否接收到低電平信號，若是，則P1.1便發(fā)出高電平讓繼電器工作;同時(shí)，程序定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，若時(shí)間達(dá)到10秒，則P1.1便發(fā)出低電平讓繼電器停止工作，程序隨即進(jìn)行停止，不再進(jìn)行條件判斷，直到松開剎車后再次踩剎車時(shí)，才開始新的循環(huán)。

4 設(shè)計(jì)面對的問題

本設(shè)計(jì)中，將剎車開關(guān)作為系統(tǒng)電源的開關(guān)，雖然減少了系統(tǒng)在正常行車中誤操作的概率，但頻繁的剎車會(huì)使用系統(tǒng)頻繁的斷電，這對單片機(jī)的使用壽命有一定的影響。

系統(tǒng)中使用的加速度信號傳感器工作時(shí)，受重力加速度的影響，對安裝的水平度有一定要求，安裝后需要對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，調(diào)節(jié)電位器來改變靈敏度來找到合適的加速度閥值，安裝便利性不夠。

5 結(jié)束語

該設(shè)計(jì)是在不改變原有的燈光控制基礎(chǔ)上，另外加裝一套控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的;材料成本不高，有利于大規(guī)模生產(chǎn);對行車安全起到一定的保障作用，實(shí)用性強(qiáng)，值得推廣應(yīng)用。

（作者單位：廣州城建職業(yè)學(xué)院）