基于单片机的汽车自动刹车系统设计

杨维娜

摘 要：随着我国私家车的数量不断增加，以及驾驶技能，路况等复杂因素的影响，交通事故也在逐年递增，因此就汽车新技术的研究面临着更多的汽车安全问题。为了保证驾车更加安全，有必要研究新型自动刹车系统，该系统可以利用单片机作为其主控制模块，附以超声波与霍尔传感器设计相应的硬件电路，可以实现在突发状况下的自动刹车，设计原理比较简便，且满足实时性与稳定性的要求，可更好的降低车辆损伤及保证驾驶员的生命安全。

关键词：汽车安全；自动刹车；硬件电路；实时性

一、基于单片机的汽车自动刹车系统原理构成

（一）车距测量模块。车距测量模块要实时监测当前车辆的行驶速度、与前车、后车的车距等信息，主要有超声波传感器与霍尔传感器组成的相关硬件电路测得。

（二）单片机车距数据处理与控制模块。单片機主要负责处理车距测量模块获得数据等信息，然后得到当前车辆的行驶相关数据，并将这些数据进行一定的分类、分析以及计算等综合处理，最终最出相应的判断，给驾驶员相应的提示信息。

（三）自动刹车模块。单片机车距数据处理与控制模块按照设定的数据处理程序对数据进行分析，得到当前车辆的具体行驶状态，最终得出当前车辆是否处于超速行驶或者是否超过安全距离等信息，之后进行LED屏幕显示或者语音提醒驾驶员，同时在紧急状态下启动自动刹车模块程序，从而进行相关的机械操作。

二、基于单片机的汽车自动刹车系统硬件电路设计

（一）车距测量与车速测量传感器。车距测量与车速测量传感器主要负责将当前车辆行驶状态转换为电压信号或电流信号，这样单片机才能进行识别，该系统主要利用超声波传感器监测当前车辆与前车以及后车车距，霍尔传感器监测当前车辆行驶速度。通常情况下，车辆需要安装两个超声波传感器监测车距，而霍尔传感器要安装在车身底盘处监测车辆行驶速度。

（二）微控制器单片机简介。目前市场上有很多微控制器，这些微控制器可以快速处理传感器获取的数据信息，但是单片机相对于ARM芯片、DSp芯片、FPGA芯片等原理简单，价格较低，同时能满足该系统的需求，因此该系统可以采用单片机进行控制。单片机要对传感器采集的数据进行处理以及对提示报警模块以及自动刹车模块发出控制指令，及时规避行车风险。

（三）提示报警模块。在该系统的硬件电路中，可以设置

LED显示报警与语音提醒报警方式，通过相应的硬件电路进行控制，通过单片机不同的I/O接口与LED或者蜂鸣器相连接。基本工作过程为当当前车速与车距超过警戒值时，微控制器单片机就会利用I/O接口输出不同的电压信号，这样就可以自动控制LED的显示数值以及使蜂鸣器发出提示声，驾驶员就会根据情况作出反应。

三、基于单片机的汽车自动刹车系统软件设计

（一）基于单片机的汽车自动刹车系统软件系统工作流程。基于单片机的汽车自动刹车系统软件系统工作流程大致为监测程序主要实时监测当前车辆的行驶车速和与前车车距，由监测程序自动判断当前车辆是否超过安全行驶车速以及与前车车距处于规定的距离内，若两者其中一个选项超过规定的数值，则就会自动提醒驾驶员，之后驾驶员操作当前车辆，使之处于安全行驶状态；若驾驶员没有进行任何相关操作，则就会启动自动刹车模块，从而保护驾驶员以及乘客的生命安全。

（二）基于单片机的汽车自动刹车系统软件初始化。单片机程序初始化就是实时根据测速传感器与测距传感器的数据计算当前车辆行驶状态。程序初始化之后就会自动监测当前车辆行驶速度和与前车车距等信息，实时监测与前车的车距，在安全车距内行驶；同时可以计算出两车之间的相对行驶速度，这样就可以得到报警车距与报警车速等信息，而在规定的车距与行驶车速下，要实时对程序进行初始化，这样就可以得到实时报警车距与报警车速等信息。

（三）当前车辆行驶速度与车距计算公式。（1） 霍尔传感测算当前车辆行驶速度。霍尔传感器测算要利用铁质齿轮才能进行计算。当车辆行驶过程中，则测速齿轮随着车轮转动，那么就会改变齿轮与霍尔原件之间的磁通密度，当磁通密度发生变化时，就会立刻发出脉冲信号，这样就可以利用测量脉冲的频率得到当前车辆的行驶速度。（2）超声波测算当前车辆与前车车距。超声波测距的基本工作过程为安装在当前车辆上的发射器发出信号后，经前车反射，那么安装在当前车辆的接收器接收相应的电信号，则单片机就根据相应的计算公式计算得到当前车辆与前车的距离。计算公式为。式中v表示为超声波在空气中的传播速度；t表示为超声波从发射到接收所用的时间。

总结：基于单片机的汽车自动刹车系统能够有效地减少汽车追尾事故的发生，而且操作方便，成本较低，具有较高的稳定性与安全性，因此要加快推广的进度，保障驾驶员与乘客的生命与财产安全。

参考文献：

[1]吴迅. 基于单片机的汽车自动刹车系统设计[J]. 电子测试，2009，10：53-56.

[2] 邱亚楠. 汽车防误踩油门的自动刹车系统的研究[D].中国计量学院，2012.