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基于AVR的新型防汽车追尾安全装置设计

作者:时间:2012-08-11来源:网络收藏

1 引言

随着我国汽车保有量逐年增加,高速公路的发展使得汽车的行驶速度越来越快。车流量也越来越大,导致高速公路交通事故频频发生,其发生率甚至达到普通公路的4倍,且有上升趋势。在高速公路所发生的交通事故中尤以汽车追尾居多,约占30%~40%,而在这些事故中,80%以上的事故是由于司机反应不及时或者判断失误引起的。由于目前只有高档车型才配有防碰撞装置,而且以往设计中只单纯考虑在车前或车后安装防碰撞装置,不尽全面,所以设计一套低成本、通用性好的汽车防车前车后追尾的具有广阔的应用和市场前景。因此。这里提出一种基于的新型设计。

2 组成和硬件电路设计

安全装置硬件电路设计主要由单片机控制、加速度传感器、激光雷达、LED刹车灯及电源等电路组成,如图1所示,装置车载状况如图2所示。

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2.1 单片机ATmega8L

该设计选用高性能、低功耗单片机ATmega8L,它是基于先进的 RISC结构的8位CMOS 工艺微控制器,器件内部集成有模拟比较器,6通道1O位(TOFP与MLF封装为8通道)的A/D转换器,3个具有比较模式的灵活定时器/计数器,512字节的EEPROM,片内/外中断,5种可通过软件选择的睡眠模式,以及8 KB的系统内可编程Flash存储器(可随时在线编程),易于产品设计和更新。同时,ATmega8L可达到接近1 MIPS/MHz的性能,运行速度比普通CISC单片机高出10倍,并且该器件价格不高,为许多嵌入式控制应用提供灵活且低成本的解决方案。另外,ATmega8L的工作电压为2.7~5.5 V,非常适用于那些电压波动较大的场合。

2.2 加速度传感器MMA7260QT与单片机接口设计

该系统设计选用加速度传感器MMA72600T,测量加速度。该器件采用MEMS原理制作的低成本、低功耗、单芯片集成XYZ三轴感应加速度传感器,可准确测量0~350 Hz、±6 g范围内动态或静态加速度,还能够监测车体微小震动和整车的倾斜角度。该器件内部集成了信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术,并提供4个量程(1.5g、2 g、4 g、6 g)可选,2.2~3.6 V单电源供电,工作电流小于500μA,休眠模式下最低供电电流仅为3μA。

MMA7260QT加速度传感器采集汽车加速度数据,并将数据通过ATmega8L的PD7(AIN1)端口传输至ATmega8L,其具体连接电路如图3所示。

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图3中,当Xout输出和阈值电压比较匹配时,系统发出模拟比较器中断,单片机转向LED刹车灯闪烁中断子程序处理,采用这种方式可节省系统资源。Xout与PD7引脚之间的RC具有滤波作用,用于减小时钟噪声,在电源和地之间加入去耦电容。另外,实际焊接安装时应保证加速度传感器MMA72600T尽可能地靠近微控制器ATmega8L放置。

2.3 霍尔车速传感器

霍尔车速传感器由8级磁钢、UGN-3030T型霍尔开关传感器、LM2917及放大电路组成,如图4所示。

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图4中,汽车传动部分带动8级磁钢旋转,由于磁场变化使得8级磁钢每转一圈霍尔传感器便产生8个脉冲信号,经放大器处理输出到频率/电压转换器LM2917,由单片机的A/D转换器根据LM2917输出电压测量当前汽车时速。

2.4 激光雷达测距

测距方法主要有超声波、激光雷达、连续波雷达等,基于成本和设计需求考虑,激光雷达测距是最佳选择。激光雷达测距有连续波和脉冲波两种方式,本设计使用脉冲波方式。安全装置发出脉冲状的红外激光束照射前方,并利用汽车后部可反光部件(以汽车号码牌为主)的反射光,通过受光装置检测反射光,单片机根据时间差计算出其距离。

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