汽车制动强度智能显示装置与展望

摘要：针对现有汽车制动灯不显示制动强度的缺点，设计汽车制动强度智能显示装置。采集制动强度时，采用两种不同的设计方案：一种用MMA1260D采集制动时的减速度；一种采用ABS自带的轮速传感器采集制动时的轮速变化，并且推算出汽车车身减速度。单片机通过控制发光二极管发光的个数智能显示制动强度，以此警示后面的驾驶人，降低交通事故发生率。

关键词：MMA1260D ABS轮速传感器 单片机 显示装置

中图分类号：TM574 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)02-0101-02

1、前言

近年来，许多车型在汽车尾部后窗玻璃附近加装高位制动灯，而且高位制动灯趋于多样化、个性化、多功能化。驾驶人制动时，高位制动灯与左右制动灯同时亮，显示汽车已经进入制动状态。但是高位制动灯和普通制动灯都不能显示制动强度的大小，后面的驾驶人不能了解前面驾驶人的制动意图，因此易造成追尾事故。

2、设计思路

针对现有汽车高位制动灯不显示制动强度的缺点，我们设计了智能显示制动强度的制动显示装置。针对不同的汽车类型（有的造价比较低廉不带ABS系统，有的带有ABS系统），我们分别采用了两种不同的智能制动显示装置。

(1)针对普通的汽车，（甚至不带有ABS系统汽车），制动强度采集系统采用加速度传感器MMA1260D传感器，将采集的制动减速度输入到单片机，单片机根据制动减速度的大小控制发光二极管亮的个数不同，后面的驾驶人可以通过观察制动显示装置亮的宽度来判断前一汽车的制动强度。

优点：采集的制动减速度比较准确，能准确的显示给后面的驾驶人；而且成本低廉，安装方便，具有通用性，可以用于替换现有汽车的高位制动灯。

(2)针对有ABS系统汽车，采用ABS系统自带的轮速传感器来测定汽车轮胎的速度，通过对轮速的处理，计算出车身制动时减速度。根据计算的汽车减速度控制发光二极管发光的个数不同；同时采集转向信息，控制制动显示装置的左或右边的发光二极管呈逐级增加光柱显示，提供给后面的驾驶人转向信息。

优点：利用了汽车ABS系统的轮速传感器，不用额外的增设传感器，节约了成本，具有成本低廉的特点，也可以用于替换高位制动灯使用。

3、电路设计

3.1 基于MM1260D传感器的制动灯的设计

3.1.1 总体电路设计

采用加速度传感器MMA1260D传感器采集汽车制动时的减速度，并通过TLC0832完成A/D转换输入到单片机，通过单片机控制发光二极管发光的个数，后面驾驶人通过观察制动显示装置发光部分的宽度来判断前车的制动状态。

3.1.2 稳压电源电路

稳压电源电路由7805组成，可将外接电源转换为稳定的+5V电源，向单片机和MMA1260D提供稳定的5V电源。

3.1.3 制动显示装置的显示方式

3.2 基于汽车ABS系统制动强度智能显示装置

我们设计了基于汽车ABS系统制动强度智能显示装置，它既能显示汽车的制动程度，又能智能显示汽车的转向信息。

3.2.1 硬件设计

硬件部分主要包括ABS轮速采集单元、转向信号采集单元、单片机、显示装置。

(1)ABS轮速采集单元：通过ABS轮速传感器采集汽车的轮速；

(2)转向信号采集单元：采集汽车的转向开关信号；

(3)单片机：接收汽车的轮速信息和转向信号，控制高位制动灯左、右小灯组的开启或关闭；

(4)显示装置：由横向排列的左、右小灯组组成，根据单片机传来的信号对驾驶人的动作及意图进行显示。

3.2.2 信号处理电路的设计

ABS转速传感器得到的转速信号需要经过专门的信号处理电路将传感器正弦波信号转换为同频率的方波信号，通过检测方波信号的频率或周期来计算车轮的转速。为了提高测量轮速精度，轮速信号处理电路包括限幅电路、滤波电路、比较整形电路组成。

3.2.3 电路原理图

单片机采用摩托罗拉MC9S12DP256型号，所述单片机上设有A/D转换端口和I/O端口，高质量的轮速脉冲信号通过A/D转换端口被传送到单片机。单片机对轮速脉冲信号进行测量计算从而得到车辆的轮速，同时将得到的轮速运用一定的算法处理得出车轮的加速度，我们采用斜率法，即计算当前某时刻以前连续N点轮速曲线的斜率，将此斜率值作为当此时刻的车轮角加速度。采用同样的方法得到四个车轮的减速度，采用本领域内公知的平均值法得出四个车轮的平均减速度，运用平均减速度乘以车轮半径可以得出制动时车体的减速度，根据车体减速度的大小控制高位制动灯小灯的开启个数(图3)。

4、展望

我们设计的制动强度智能显示装置解决汽车高位制动灯不显示制动强度的缺点，可以提高汽车行驶的安全性，降低追尾事故；同时，使汽车高位制动灯个性化，功能化增强；另外，我团队设计的针对通用车型采用加速度传感器MMA1260D传感器，使制动强度智能显示装置具有方便安装、成本较低、通用性的优点；针对有ABS系统汽车，利用了汽车ABS系统的轮速传感器，节约了成本，具有成本低廉的优点。

制动强度显示装置能够提高汽车行驶安全性，具有个性化，多功能化，而且针对不同的车型特点设计不同的方案，使制动强度显示装置满足市场上汽车的要求，具有较大的市场前景。

参考文献

[1]秦曾煌.《电工学》第六版,高等教育出版社,2010.1.

[2]蹇小平.《汽车电器与电子技术》,人民交通出版社,2010.2.

[3]李朝青.《单片机原理及接口技术》,北京航空航天出版社,2010.5.