一種基於單片機控制的安全剎車裝置的製作方法

2023-07-10 01:17:26

專利名稱：一種基於單片機控制的安全剎車裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種剎車控制裝置，尤其是一種基於單片機控制的安全剎車裝置，該裝置適用於配備有手剎裝置的自動擋和手動檔車輛。
背景技術：
隨著居民百姓的車輛擁有率愈發提高，城市交通情況也愈發複雜，導致了在日常車輛的交通中出現了更多的由於駕駛人員疏忽造成的意外事故，這其中，因為駕駛人員未將手剎拉緊而不知情，車輛出現「溜車」現象造成的事故也呈增長趨勢，造成了必要要的經濟損失以及人員傷亡。而隨著傳感器和單片機等檢測、智能技術的發展和廣泛應用，為解決這個問題提供了技術實現的前提。 發明內容針對現有的車輛剎車裝置智能化程度低，安全係數低的缺陷，本實用新型的目的在於，提供一種基於單片機控制的安全剎車裝置，該裝置能夠在車輛短暫或者是長時間停泊情況下，由於駕駛人員剎車疏忽造成車輛「溜車」時，通過自動全天候傳感檢測啟動剎車裝置，實現機械剎車，更好地保護車輛，減少意外事故的發生，有效地提高了車輛安全係數。為了實現上述任務，本實用新型採取如下的技術方案得以實現一種基於單片機控制的安全剎車裝置，其特徵在於，包括分別安裝在車輛四個車輪輪轂處的四個輪速傳感器、安裝於變速箱內的變速箱檔位傳感器、輪速傳感器信號處理電路、微控制器、驅動晶片、報警模塊、電源模塊和與車載手剎裝置相連接的工作電機，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和報警模塊。本實用新型還包括如下其他技術特徵所述輪速傳感器通過輪速傳感器信號處理電路連接微控制器。所述微控制器通過驅動晶片連接工作電機。所述輪速傳感器採用磁電感應式輪速傳感器。所述變速箱檔位傳感器採用英國吉兒公司生產的扁電感直線位移傳感器。所述微控制器米用Freescale 9S12DG128單片機。所述驅動晶片驅動晶片為2803A型晶片。所述工作電機採用直流式電動機。所述報警模塊採用聲光報警裝置。本實用新型的一種基於單片機控制技術的安全剎車裝置，適用對象為各類配備有手剎裝置的手動擋和自動檔車輛，具有以下優點；I、能夠有效避免由於駕駛員停泊車輛時剎車疏忽而引起「溜車」，實現精確傳感感知，智能機械剎車；2、傳感器組採用合適，工作方位及採樣精確，能夠做到對車輛的實時狀態良好監測；3、採用單片機作為控制器，工作性能穩定，智能化程度及專業領域應用普及程度高，技術成熟可靠，後期維護保修便利；4、配備有報警功能，實現了裝置的功能全面性和人性化設計；5、整體裝置結構緊湊，安排合理，工作穩定，佔用體積小，安裝方便，使用簡單。

圖I為本實用新型結構框圖。圖2為輪速傳感器信號處理電路圖。
圖3為微控制器的控制算法邏輯圖。
以下結合附圖說明和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型的基於單片機控制的安全剎車裝置，其設計思路是基於輪轂處輪速傳感器、變速箱內檔位傳感器對車輛狀態的實時監測和精確感知，經信號處理後由單片機進行邏輯判斷並輸出控制指令，實現報警和驅動晶片直接控制電機工作，從而啟動手剎進行機械剎車，避免因「溜車」出現的意外碰撞和人員傷亡事故。參見圖1，本實用新型的基於單片機控制的安全剎車裝置，包括分別安裝在車輛四個車輪輪轂處的四個輪速傳感器、安裝於變速箱內的變速箱檔位傳感器、輪速傳感器信號處理電路、微控制器、驅動晶片、報警模塊、電源模塊和與車載手剎裝置相連接的工作電機，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和報警模塊。輪速傳感器通過輪速傳感器信號處理電路連接微控制器；微控制器通過驅動晶片連接工作電機。上述各部件的作用和產品選取如下I、輪速傳感器用於實時監測車輛速度，尤其是車輛處於「溜車」狀態時的低速狀態，並輸出原始輪速正弦信號；輪速傳感器採用磁電感應式輪速傳感器，其由電磁感應式傳感頭和磁性線圈組成，傳感頭由永久磁芯和感應線圈組成，齒圈由鐵磁性材料組成。其主要工作原理是，當齒圈旋轉時，齒圈齒頂與齒間隙輪流與傳感頭磁芯相對，當齒頂與傳感頭磁芯相對時，由於間隙變小此時感應線圈周圍磁場就強；而當齒間隙與傳感頭磁芯相對時，相反的由於間隙大而感應線圈周圍磁場就弱。此時，由於磁場變化(也就是磁通量變化)導致感應線圈中就會產生交變電壓，而交變電壓的頻率與車輪轉速成正比例關係，由此，便可通過轉速傳感器輸入的電壓脈衝頻率進行處理來確定車輪轉速，從而對真實車速的精確感知。本實施例中採用JX71C磁電感應式式轉速傳感器。輪速傳感器的安裝方法磁頭固定在磁極支架上，支架固定在長軸上，齒圈通過輪轂，制動轂連為一體，長軸穿過車輪與內部的軸承配合。2、輪速傳感器信號處理電路用於對輪速傳感器得到的正弦信號進行處理使之成為微控制器能夠識別的信號。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調理整形變為方波信號，將方波信號送至單片機的外部中斷/INTO引腳，將其設定為邊沿觸發方式，用Tl做定時器對方波信號進行周期測量，經運算後得出輪速，轉化後可得出精確車速。此外，本電路中的比較電路之後還連接有光電隔離器，具體採用RS485型光電隔離器。通過光電隔離器進行信號隔離後，輪速傳感器信號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於實時測量車輛所在檔位，尤其是汽車所處空檔位(P或N檔)，提供邏輯算法判斷依據；變速箱檔位傳感器採用的是英國吉兒公司生產的扁電感直線位移傳感器，此傳感器基於的是一種創新性電感技術，可提供低成本的位置測量功能。扁電感傳感系統由兩部分組成扁電感傳感器和U型金屬移動體。此移動體連接在被測體上，不會對安裝造成任何影響，適合大批量OEM件生產，理想地運用於火車、汽車、輪船、控制應用等領域。它具備耐用設計的優點又摒棄了機械連接，數字串行口輸出和保護等級高達IP68的設計。這款非接觸傳感器是一種全天候傳感器，能抵禦各種惡劣環境(灰塵、潮溼、高溫、振動)，非常適合汽車變速箱檔位位置測量。其主要技術指標如下U型金屬移動體材料合金鋼U型金屬移動體與傳感器間隙2mm尺寸49x53x70mm精度±0·1_解析度0。03_頻響100HZ供電+5VDC + 32VDC工作溫度一40°C +120°C4、微控制器用於接收輪速傳感器和變速箱檔位傳感器採集的信號，並通過運算內置算法，做出邏輯判斷以及輸出工作指令。由輪速傳感器經過信號處理的信號以及變速箱檔位傳感器輸出的信號通過I/O引腳傳入微控制器，微控制器對信號進行執行內置程序進行邏輯判斷，並輸出工作指令。邏輯編程主要採用方法為邏輯「或」和邏輯「與」:四個輪速傳感器測得輪速(轉化為車速)只需其一達到最大值，且檔位為P檔或N檔，這兩者工作條件均符合後，控制器便輸出工作指令，其中包括報警功能和電機工作。本實施例採用Freescale 9S12DG128單片機，Freescale9S12DG128單片機採用5V供電，具有25MHZ的總線速度，主要用於工業控制領域，特別適合用在汽車電子自動化控制領域。該單片機的特點是豐富的I/O引腳和工業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I/O引腳，能夠充分滿足各傳感器信號預處理單元與單片機之間的信號傳遞；16路10位A/D轉換引腳，能夠充分滿足單片機的輸出指令與下一單元的驅動晶片之間的傳達。5、驅動晶片用於接收微控制器的工作指令並根據工作指令驅動工作電機，實現對工作電機的直接控制。驅動晶片採用驅動晶片為2803A型晶片，可以實現工作電機的工作狀態。依照Freescale 9S12DG128單片機引腳定義，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引腳為一對輸入輸出引腳，共8對。本實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，即可從13、12弓丨腳中得到高電流的信號，從而達到提高電流的目的，即而實現了電機的工作動作。6、工作電機用於機械帶動車載手剎裝置實現機械剎車；工作電機採用普通的直流式電動機，其直接受驅動晶片控制。7、報警模塊用於當車輛出現「溜車」現象時，及時預警提醒，報警模塊採用聲光報
警裝置；報警模塊採用聲光報警裝置，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，當出現「溜車」現象時，微控制器發出工作指令，報警模塊啟動。8、電源模塊為本實用新型提供穩定的工作電源。可以直接使用車載蓄電池，將微控制器與車載蓄電池相連接，也可以另外配製電池。
權利要求1.一種基於單片機控制的安全剎車裝置，其特徵在於，包括分別安裝在車輛四個車輪輪轂處的四個輪速傳感器、安裝於變速箱內的變速箱檔位傳感器、輪速傳感器信號處理電路、微控制器、驅動晶片、報警模塊、電源模塊和與車載手剎裝置相連接的工作電機，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和報警模塊。
2.如權利要求I所述的基於單片機控制的安全剎車裝置，其特徵在於，所述輪速傳感器通過輪速傳感器信號處理電路連接微控制器。
3.如權利要求I所述的基於單片機控制的安全剎車裝置，其特徵在於，所述微控制器通過驅動晶片連接工作電機。
4.如權利要求I所述的基於單片機控制的安全剎車裝置，其特徵在於，所述輪速傳感器採用磁電感應式輪速傳感器。
5.如權利要求I所述的基於單片機控制的安全剎車裝置，其特徵在於，所述變速箱檔位傳感器採用英國吉兒公司生產的扁電感直線位移傳感器。
6.如權利要求I所述的基於單片機控制的安全剎車裝置，其特徵在於，所述微控制器採用 Freescale 9S12DG128 單片機。
7.如權利要求I所述的基於單片機控制的安全剎車裝置，其特徵在於，所述驅動晶片驅動晶片為2803A型晶片。
8.如權利要求I所述的基於單片機控制的安全剎車裝置，其特徵在於，所述工作電機採用直流式電動機。
9.如權利要求I所述的基於單片機控制的安全剎車裝置，其特徵在於，所述報警模塊採用聲光報警裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種基於單片機控制的安全剎車裝置，包括分別安裝在車輛四個車輪輪轂處的四個輪速傳感器、安裝於變速箱內的變速箱檔位傳感器、輪速傳感器信號處理電路、微控制器、驅動晶片、報警模塊、電源模塊和與車載手剎裝置相連接的工作電機，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和報警模塊。該裝置能夠在車輛短暫或者是長時間停泊情況下，由於駕駛人員剎車疏忽造成車輛「溜車」時，通過自動全天候傳感檢測啟動剎車裝置，實現機械剎車，更好地保護車輛，減少意外事故的發生，有效地提高了車輛安全係數。
文檔編號B60T7/12GK202608754SQ20122026516
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月6日 優先權日2012年6月6日
發明者王白俠, 樸軒霆 申請人:長安大學