基于分级测控原理的智能刹车系统.pdf

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1、基于分级测控原理的智能刹车系统陈南亦卓弘月聂帅华赵蕾(华中师范大学信息技术系，湖北武汉430079)[摘要]首先阐述了汽车智能刹车系统应用的意义，其次介绍了该系统的整体构想，然后详细阐明分级测控刹车系统各个模块的实现原理及设计方案。[关键词]激光测距；分级测控；自动刹车1．引言汽车碰撞事故大多是由行车速度过快、行车间距过小、刹车不及时等因素造成。因此，汽车加装防撞自动刹车装置能够大大减少汽车追尾事故发生，起到保驾护航作用。在汽车前方出现障碍物、司机没有能够迅速意识到车辆碰撞的可能性的情况下，这套系统立即自动干预，进行刹车或者

2、驻车，对减少交通事故、促进交通安全、提高交通效率有着极大的现实意义。目前，各地区各公司企业研制的不同类型的汽车自动报警刹车均没有得到广泛的使用，主要原因是目前研制的这些汽车自动撤警刹车装置造价过于昂贵。为了达到快速、精确的测量，大都使用特制的芯片，加上复杂的程序设计，这无形当中提高了成本，不利于大面积推广。本文介绍了一种新的思路，即通过简单的A／D转换器(模数转换器)、3-8译码器和简单的逻辑门电路等硬件对采集到的数据进行分级制动。2．系统设计整体构想需要刹车与否取决于车辆当前时刻的速度v，以及距离障碍物的远近S。本系统首先

3、通过测距和测速传感器将测得的车速和距离数据转换为模拟电压信号，再将模拟信号通过A／D转换器转换为数字信号。然后，将A／D转换器的输出数据通过3-8译码器进行合并分级，分级后的数据送往与门芯片矩阵，将速度和距离的测量结果进行组合后，经过不同增益的运算放大器，用大小不同的电流来控制刹车。系统的原理框图如下：图1系统原理框图3．测量装置3．1测速装置现在汽车测速用的传感器主要是旋转式速度传感器，作者简介：陈南亦．女．河南郑州人，本科．研究方向：电子通信。一50一将测得的滚轮转速转化成相应的线速度，即是汽车的车速。本设计中我们使用的

4、是S．HC齿轮转速传感器，它利用汽车齿轮转动，产生磁通量的变化，通过敏感元件获得信号，进而测得齿轮的转动。传感器内置电路对该信号进行放大、整形，输出稳定的方波信号，测量频率范围宽，输出信号精确稳定。该速度传感器的测量范围是0～60rn／s，将其转化为VPP=18．5V的方波信号。3．2测距装置测距装置主要有激光测距、超声波测距、雷达测足巨等。但是超声波测距受环境影响较大，远距离的测距准确度不高，而激光具有高方向性、高单色性和高功率等优点，这对于测远距离、判定目标方位、提高接收系统的信噪比、保证测量精度等都是很关键的，因此本系

5、统使用激光测距。激光测距的原理与超声波测距的原理类似，将激光对准目标发射出去^‘后，测量它的往返时间At，再乘以光速c，由s一半xc即得往返距离。4．数据分级4．1采用3位并行比较型A／D转换器实现信号转换通过前一级传感器，得到速度的模拟信号和距离的模拟信号。采用3位并行比较犁A／D转换器将其均匀量化为八位数字信号。A／D转换器的8个电阻将参考电压VREF分成7个等级。分别作为7个比较器CI～C7的参考电压，其数值分别为VREF／15、3VREF／15，⋯⋯，13VREF／15。输入电压Ⅵ的大小决定各个比较器的输出状态，例如

6、：【0，VREF／15)区间内，Cl～C7的输出状态都为0；【VREF／15，5VREF／15)时，比较器C6、C7的输出为l，其余各比较器的状态均为0，依次类推。由各比较器的参考电压值，可以确定输入模拟电压值与各比较器的输出状态的关系。比较器的输出状态由D触发器存储，再经优先编码器编码，得到数字量输出。优先编码器优先级别最高是17，最低是ll。设Ⅵ变化范围是0～VREF，经过此比较器输出3位数字量DODID2。3位并行比较型A／D转换器的输入、输出关系如表l所示：衰13位并行比较型A／D转换器输入与输出关系对照裹比较器输￡

7、H状态数字输出模拟输入ClC2C3C4C5C6C7DoD-D2【0tV—15)0O0O0O【v*／15，3VR—15)O0O0lOl【3Vm，'15，5V*，15)0Ol0lO【5VR—15，7V”一15)OlOl【7VH—15·9VR—15)0OlIlO0【9Vn—15，“VⅢ，，15)Ol0l【1IVm／15，13Vm,,15)OlO【13Vm—15，Vm)lIl4．23-8译码器和与门芯片实现分级在A／D转换器的作用下，速度和距离的模拟信号变成了DoD。D：的最化信号。接下来使用3-8译码器l对速度量化结果进行分级。如

8、果3．8译码器输出端Y0有效，即代速度处于O～7．5m／s的区间。由于在速度较小的时候，刹车强度不需要很高，所以，将Y0单独分一级，即“一级”：将Yl和Y2划分为“二级”；Y3和Y4属于中速，划分为“三级”；Y5、Y6、Y7都处于危险速度范围，所以共同作为第四级。衷2速度量化分级麦数字输入