專利名稱：一種基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種剎車控制裝置，尤其是一種基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置，該裝置適用于配備有手剎裝置的自動(dòng)擋和手動(dòng)檔車輛。
背景技術(shù)：
隨著居民百姓的車輛擁有率愈發(fā)提高，城市交通情況也愈發(fā)復(fù)雜，導(dǎo)致了在日常車輛的交通中出現(xiàn)了更多的由于駕駛?cè)藛T疏忽造成的意外事故，這其中，因?yàn)轳{駛?cè)藛T未將手剎拉緊而不知情，車輛出現(xiàn)“溜車”現(xiàn)象造成的事故也呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，造成了必要要的經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷亡。而隨著傳感器和單片機(jī)等檢測(cè)、智能技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為解決這個(gè)問(wèn)題提供了技術(shù)實(shí)現(xiàn)的前提。 發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有的車輛剎車裝置智能化程度低，安全系數(shù)低的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置，該裝置能夠在車輛短暫或者是長(zhǎng)時(shí)間停泊情況下，由于駕駛?cè)藛T剎車疏忽造成車輛“溜車”時(shí)，通過(guò)自動(dòng)全天候傳感檢測(cè)啟動(dòng)剎車裝置，實(shí)現(xiàn)機(jī)械剎車，更好地保護(hù)車輛，減少意外事故的發(fā)生，有效地提高了車輛安全系數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置，其特征在于，包括分別安裝在車輛四個(gè)車輪輪轂處的四個(gè)輪速傳感器、安裝于變速箱內(nèi)的變速箱檔位傳感器、輪速傳感器信號(hào)處理電路、微控制器、驅(qū)動(dòng)芯片、報(bào)警模塊、電源模塊和與車載手剎裝置相連接的工作電機(jī)，其中，輪速傳感器、變速箱檔位傳感器和電源模塊的輸出端分別連接微控制器的輸入端，微控制器的輸出端分別連接工作電機(jī)和報(bào)警模塊。本實(shí)用新型還包括如下其他技術(shù)特征所述輪速傳感器通過(guò)輪速傳感器信號(hào)處理電路連接微控制器。所述微控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片連接工作電機(jī)。所述輪速傳感器采用磁電感應(yīng)式輪速傳感器。所述變速箱檔位傳感器采用英國(guó)吉兒公司生產(chǎn)的扁電感直線位移傳感器。所述微控制器米用Freescale 9S12DG128單片機(jī)。所述驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)芯片為2803A型芯片。所述工作電機(jī)采用直流式電動(dòng)機(jī)。所述報(bào)警模塊采用聲光報(bào)警裝置。本實(shí)用新型的一種基于單片機(jī)控制技術(shù)的安全剎車裝置，適用對(duì)象為各類配備有手剎裝置的手動(dòng)擋和自動(dòng)檔車輛，具有以下優(yōu)點(diǎn)；I、能夠有效避免由于駕駛員停泊車輛時(shí)剎車疏忽而引起“溜車”，實(shí)現(xiàn)精確傳感感知，智能機(jī)械剎車；2、傳感器組采用合適，工作方位及采樣精確，能夠做到對(duì)車輛的實(shí)時(shí)狀態(tài)良好監(jiān)測(cè)；3、采用單片機(jī)作為控制器，工作性能穩(wěn)定，智能化程度及專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用普及程度高，技術(shù)成熟可靠，后期維護(hù)保修便利；4、配備有報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)了裝置的功能全面性和人性化設(shè)計(jì)；5、整體裝置結(jié)構(gòu)緊湊，安排合理，工作穩(wěn)定，占用體積小，安裝方便，使用簡(jiǎn)單。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖。圖2為輪速傳感器信號(hào)處理電路圖。
圖3為微控制器的控制算法邏輯圖。
以下結(jié)合附圖說(shuō)明和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型的基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置，其設(shè)計(jì)思路是基于輪轂處輪速傳感器、變速箱內(nèi)檔位傳感器對(duì)車輛狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精確感知，經(jīng)信號(hào)處理后由單片機(jī)進(jìn)行邏輯判斷并輸出控制指令，實(shí)現(xiàn)報(bào)警和驅(qū)動(dòng)芯片直接控制電機(jī)工作，從而啟動(dòng)手剎進(jìn)行機(jī)械剎車，避免因“溜車”出現(xiàn)的意外碰撞和人員傷亡事故。參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型的基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置，包括分別安裝在車輛四個(gè)車輪輪轂處的四個(gè)輪速傳感器、安裝于變速箱內(nèi)的變速箱檔位傳感器、輪速傳感器信號(hào)處理電路、微控制器、驅(qū)動(dòng)芯片、報(bào)警模塊、電源模塊和與車載手剎裝置相連接的工作電機(jī)，其中，輪速傳感器、變速箱檔位傳感器和電源模塊的輸出端分別連接微控制器的輸入端，微控制器的輸出端分別連接工作電機(jī)和報(bào)警模塊。輪速傳感器通過(guò)輪速傳感器信號(hào)處理電路連接微控制器；微控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片連接工作電機(jī)。上述各部件的作用和產(chǎn)品選取如下I、輪速傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛速度，尤其是車輛處于“溜車”狀態(tài)時(shí)的低速狀態(tài)，并輸出原始輪速正弦信號(hào)；輪速傳感器采用磁電感應(yīng)式輪速傳感器，其由電磁感應(yīng)式傳感頭和磁性線圈組成，傳感頭由永久磁芯和感應(yīng)線圈組成，齒圈由鐵磁性材料組成。其主要工作原理是，當(dāng)齒圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒圈齒頂與齒間隙輪流與傳感頭磁芯相對(duì)，當(dāng)齒頂與傳感頭磁芯相對(duì)時(shí)，由于間隙變小此時(shí)感應(yīng)線圈周圍磁場(chǎng)就強(qiáng)；而當(dāng)齒間隙與傳感頭磁芯相對(duì)時(shí)，相反的由于間隙大而感應(yīng)線圈周圍磁場(chǎng)就弱。此時(shí)，由于磁場(chǎng)變化(也就是磁通量變化)導(dǎo)致感應(yīng)線圈中就會(huì)產(chǎn)生交變電壓，而交變電壓的頻率與車輪轉(zhuǎn)速成正比例關(guān)系，由此，便可通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器輸入的電壓脈沖頻率進(jìn)行處理來(lái)確定車輪轉(zhuǎn)速，從而對(duì)真實(shí)車速的精確感知。本實(shí)施例中采用JX71C磁電感應(yīng)式式轉(zhuǎn)速傳感器。輪速傳感器的安裝方法磁頭固定在磁極支架上，支架固定在長(zhǎng)軸上，齒圈通過(guò)輪轂，制動(dòng)轂連為一體，長(zhǎng)軸穿過(guò)車輪與內(nèi)部的軸承配合。2、輪速傳感器信號(hào)處理電路用于對(duì)輪速傳感器得到的正弦信號(hào)進(jìn)行處理使之成為微控制器能夠識(shí)別的信號(hào)。如圖2所示，該電路包括限幅電路、濾波電路和比較電路；將輪速傳感器輸出的原始正弦信號(hào)調(diào)理整形變?yōu)榉讲ㄐ盘?hào)，將方波信號(hào)送至單片機(jī)的外部中斷/INTO引腳，將其設(shè)定為邊沿觸發(fā)方式，用Tl做定時(shí)器對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行周期測(cè)量，經(jīng)運(yùn)算后得出輪速，轉(zhuǎn)化后可得出精確車速。此外，本電路中的比較電路之后還連接有光電隔離器，具體采用RS485型光電隔離器。通過(guò)光電隔離器進(jìn)行信號(hào)隔離后，輪速傳感器信號(hào)處理電路的輸出端與微控制器相連接。3、變速箱檔位傳感器用于實(shí)時(shí)測(cè)量車輛所在檔位，尤其是汽車所處空檔位(P或N檔)，提供邏輯算法判斷依據(jù)；變速箱檔位傳感器采用的是英國(guó)吉兒公司生產(chǎn)的扁電感直線位移傳感器，此傳感器基于的是一種創(chuàng)新性電感技術(shù)，可提供低成本的位置測(cè)量功能。扁電感傳感系統(tǒng)由兩部分組成扁電感傳感器和U型金屬移動(dòng)體。此移動(dòng)體連接在被測(cè)體上，不會(huì)對(duì)安裝造成任何影響，適合大批量OEM件生產(chǎn)，理想地運(yùn)用于火車、汽車、輪船、控制應(yīng)用等領(lǐng)域。它具備耐用設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)又摒棄了機(jī)械連接，數(shù)字串行口輸出和保護(hù)等級(jí)高達(dá)IP68的設(shè)計(jì)。這款非接觸傳感器是一種全天候傳感器，能抵御各種惡劣環(huán)境(灰塵、潮濕、高溫、振動(dòng))，非常適合汽車變速箱檔位位置測(cè)量。其主要技術(shù)指標(biāo)如下U型金屬移動(dòng)體材料合金鋼U型金屬移動(dòng)體與傳感器間隙2mm尺寸49x53x70mm精度±0·1_分辨率0。03_頻響100HZ供電+5VDC + 32VDC工作溫度一40°C +120°C4、微控制器用于接收輪速傳感器和變速箱檔位傳感器采集的信號(hào)，并通過(guò)運(yùn)算內(nèi)置算法，做出邏輯判斷以及輸出工作指令。由輪速傳感器經(jīng)過(guò)信號(hào)處理的信號(hào)以及變速箱檔位傳感器輸出的信號(hào)通過(guò)I/O引腳傳入微控制器，微控制器對(duì)信號(hào)進(jìn)行執(zhí)行內(nèi)置程序進(jìn)行邏輯判斷，并輸出工作指令。邏輯編程主要采用方法為邏輯“或”和邏輯“與”:四個(gè)輪速傳感器測(cè)得輪速(轉(zhuǎn)化為車速)只需其一達(dá)到最大值，且檔位為P檔或N檔，這兩者工作條件均符合后，控制器便輸出工作指令，其中包括報(bào)警功能和電機(jī)工作。本實(shí)施例采用Freescale 9S12DG128單片機(jī)，F(xiàn)reescale9S12DG128單片機(jī)采用5V供電，具有25MHZ的總線速度，主要用于工業(yè)控制領(lǐng)域，特別適合用在汽車電子自動(dòng)化控制領(lǐng)域。該單片機(jī)的特點(diǎn)是豐富的I/O引腳和工業(yè)控制專用的通信模塊。Flash容量為128KB，通信模塊有SCI、SPI、IIC、CAN、J1850等。其112引腳封裝的有91個(gè)I/O引腳，能夠充分滿足各傳感器信號(hào)預(yù)處理單元與單片機(jī)之間的信號(hào)傳遞；16路10位A/D轉(zhuǎn)換引腳，能夠充分滿足單片機(jī)的輸出指令與下一單元的驅(qū)動(dòng)芯片之間的傳達(dá)。5、驅(qū)動(dòng)芯片用于接收微控制器的工作指令并根據(jù)工作指令驅(qū)動(dòng)工作電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作電機(jī)的直接控制。驅(qū)動(dòng)芯片采用驅(qū)動(dòng)芯片為2803A型芯片，可以實(shí)現(xiàn)工作電機(jī)的工作狀態(tài)。依照Freescale 9S12DG128單片機(jī)引腳定義，9引腳為接地，1、18引腳，2、17引腳，3、16引腳，4、15引腳，5、14引腳，6、13引腳，7、12引腳，8、11引腳為一對(duì)輸入輸出引腳，共8對(duì)。本實(shí)施例中利用了其中的6、13引腳，7、12引腳，即從6、7引腳中低電流的輸入信號(hào)，即可從13、12弓丨腳中得到高電流的信號(hào)，從而達(dá)到提高電流的目的，即而實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的工作動(dòng)作。6、工作電機(jī)用于機(jī)械帶動(dòng)車載手剎裝置實(shí)現(xiàn)機(jī)械剎車；工作電機(jī)采用普通的直流式電動(dòng)機(jī)，其直接受驅(qū)動(dòng)芯片控制。7、報(bào)警模塊用于當(dāng)車輛出現(xiàn)“溜車”現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)預(yù)警提醒，報(bào)警模塊采用聲光報(bào)
警裝置；報(bào)警模塊采用聲光報(bào)警裝置，包括蜂鳴器和LED管，兩者均直接與微控制器的輸出端相連接，當(dāng)出現(xiàn)“溜車”現(xiàn)象時(shí)，微控制器發(fā)出工作指令，報(bào)警模塊啟動(dòng)。8、電源模塊為本實(shí)用新型提供穩(wěn)定的工作電源?？梢灾苯邮褂密囕d蓄電池，將微控制器與車載蓄電池相連接，也可以另外配制電池。
權(quán)利要求1.一種基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置，其特征在于，包括分別安裝在車輛四個(gè)車輪輪轂處的四個(gè)輪速傳感器、安裝于變速箱內(nèi)的變速箱檔位傳感器、輪速傳感器信號(hào)處理電路、微控制器、驅(qū)動(dòng)芯片、報(bào)警模塊、電源模塊和與車載手剎裝置相連接的工作電機(jī)，其中，輪速傳感器、變速箱檔位傳感器和電源模塊的輸出端分別連接微控制器的輸入端，微控制器的輸出端分別連接工作電機(jī)和報(bào)警模塊。
2.如權(quán)利要求I所述的基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置，其特征在于，所述輪速傳感器通過(guò)輪速傳感器信號(hào)處理電路連接微控制器。
3.如權(quán)利要求I所述的基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置，其特征在于，所述微控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片連接工作電機(jī)。
4.如權(quán)利要求I所述的基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置，其特征在于，所述輪速傳感器采用磁電感應(yīng)式輪速傳感器。
5.如權(quán)利要求I所述的基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置，其特征在于，所述變速箱檔位傳感器采用英國(guó)吉兒公司生產(chǎn)的扁電感直線位移傳感器。
6.如權(quán)利要求I所述的基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置，其特征在于，所述微控制器采用 Freescale 9S12DG128 單片機(jī)。
7.如權(quán)利要求I所述的基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)芯片為2803A型芯片。
8.如權(quán)利要求I所述的基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置，其特征在于，所述工作電機(jī)采用直流式電動(dòng)機(jī)。
9.如權(quán)利要求I所述的基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置，其特征在于，所述報(bào)警模塊采用聲光報(bào)警裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于單片機(jī)控制的安全剎車裝置，包括分別安裝在車輛四個(gè)車輪輪轂處的四個(gè)輪速傳感器、安裝于變速箱內(nèi)的變速箱檔位傳感器、輪速傳感器信號(hào)處理電路、微控制器、驅(qū)動(dòng)芯片、報(bào)警模塊、電源模塊和與車載手剎裝置相連接的工作電機(jī)，所述輪速傳感器、變速箱檔位傳感器的輸出端分別連接微控制器的輸入端，微控制器的輸出端分別連接工作電機(jī)和報(bào)警模塊。該裝置能夠在車輛短暫或者是長(zhǎng)時(shí)間停泊情況下，由于駕駛?cè)藛T剎車疏忽造成車輛“溜車”時(shí)，通過(guò)自動(dòng)全天候傳感檢測(cè)啟動(dòng)剎車裝置，實(shí)現(xiàn)機(jī)械剎車，更好地保護(hù)車輛，減少意外事故的發(fā)生，有效地提高了車輛安全系數(shù)。
文檔編號(hào)B60T7/12GK202608754SQ20122026516
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者王白俠, 樸軒霆 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)