基于C51开发汽车自动刹车系统设计 (N15)

专利名称：一种基于单片机控制的安全刹车装置专利类型：实用新型专利
发明人：王白侠,朴轩霆
申请号：CN201220265163.9
申请日：20120606
公开号：CN202608754U
公开日：
20121219
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种基于单片机控制的安全刹车装置，包括分别安装在车辆四个车轮轮毂处的四个轮速传感器、安装于变速箱内的变速箱档位传感器、轮速传感器信号处理电路、微控制器、驱动芯片、报警模块、电源模块和与车载手刹装置相连接的工作电机，所述轮速传感器、变速箱档位传感器的输出端分别连接微控制器的输入端，微控制器的输出端分别连接工作电机和报警模块。

该装置能够在车辆短暂或者是长时间停泊情况下，由于驾驶人员刹车疏忽造成车辆“溜车”时，通过自动全天候传感检测启动刹车装置，实现机械刹车，更好地保护车辆，减少意外事故的发生，有效地提高了车辆安全系数。

申请人：长安大学
地址：710064 陕西省西安市南二环中段
国籍：CN
代理机构：西安恒泰知识产权代理事务所
代理人：林兵
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新型汽车电子单元电路（实验）设计报告汽车智能刹车系统设计摘要：近年来，我国道路交通安全形式越来越严峻，如果能够在事故发生前提醒驾驶员并采取一定的安全措施，对减少交通事故的发生是非常有用的，汽车智能刹车系统设计正是基于提高车辆的安全性来实现在行车过程中给汽车驾驶员提供的必要技术设施。

本设计介绍了单片机AT89C51的性能及特点，及以其为核心的一种低成本、高精度、微型化、数字显示的汽车防撞报警器。

该防撞报警系统利用超声波及集成霍尔元件实现对汽车的测距和测速，由单片机把测量车距与预先设定的安全车距和车速进行比较。

当汽车车速一定的情况下，车距不是安全车距时，单片机就控制汽车刹车系统刹车。

否则，就不作处理。

从而利用单片机实时控制和数据处理功能，完成整个系统的控制。

关键字：单片机，超声波，霍尔元件，安全车距，智能刹车Abstract:In recent years, more and more severe forms of road traffic safety, if we can alert the driver before the accident and to take certain safety measures to reduce traffic accidents is very useful, intelligent vehicle brake system design is based on enhancing vehicleto achieve the security process in driving the car the driver to provide the necessary technical facilities.This design describes the performance and characteristics of AT89C51 microcontroller and its core of a low-cost, high precision, miniature, figures show that car collision alarm.The collision warning system using ultrasound and integrated Hall element to achieve the distance and speed of vehicles by the microcontroller to measure the distance from the vehicle and the pre-set safe distance between vehicles and the speed comparison.When the vehicle speed in certain circumstances, the car is not from the safe distance between vehicles, the MCU to control vehicle braking system brakes.Otherwise, it will not be processed.To take advantage of single chip real-time control and data processing functions, complete control of the whole system. Key words: Microcontroller, ultrasonic, Hall element, the safety distance between vehicles, intelligent brake。

基于单片机的汽车自动刹车系统设计摘要：随着我国私家车的数量不断增加，以及驾驶技能，路况等复杂因素的影响，交通事故也在逐年递增，因此就汽车新技术的研究面临着更多的汽车安全问题。

为了保证驾车更加安全,有必要研究新型自动刹车系统,该系统可以利用单片机作为其主控制模块,附以超声波与霍尔传感器设计相应的硬件电路，可以实现在突发状况下的自动刹车,设计原理比较简便,且满足实时性与稳定性的要求，可更好的降低车辆损伤及保证驾驶员的生命安全.关键词：汽车安全；自动刹车;硬件电路；实时性一、基于单片机的汽车自动刹车系统原理构成（一）车距测量模块。

车距测量模块要实时监测当前车辆的行驶速度、与前车、后车的车距等信息,主要有超声波传感器与霍尔传感器组成的相关硬件电路测得。

（二）单片机车距数据处理与控制模块。

单片机主要负责处理车距测量模块获得数据等信息，然后得到当前车辆的行驶相关数据，并将这些数据进行一定的分类、分析以及计算等综合处理,最终最出相应的判断,给驾驶员相应的提示信息。

（三)自动刹车模块.单片机车距数据处理与控制模块按照设定的数据处理程序对数据进行分析,得到当前车辆的具体行驶状态，最终得出当前车辆是否处于超速行驶或者是否超过安全距离等信息,之后进行LED屏幕显示或者语音提醒驾驶员，同时在紧急状态下启动自动刹车模块程序,从而进行相关的机械操作。

二、基于单片机的汽车自动刹车系统硬件电路设计（一）车距测量与车速测量传感器。

车距测量与车速测量传感器主要负责将当前车辆行驶状态转换为电压信号或电流信号，这样单片机才能进行识别，该系统主要利用超声波传感器监测当前车辆与前车以及后车车距，霍尔传感器监测当前车辆行驶速度。

通常情况下，车辆需要安装两个超声波传感器监测车距，而霍尔传感器要安装在车身底盘处监测车辆行驶速度.（二)微控制器单片机简介。

目前市场上有很多微控制器，这些微控制器可以快速处理传感器获取的数据信息，但是单片机相对于ARM芯片、DSp芯片、FPGA芯片等原理简单，价格较低,同时能满足该系统的需求，因此该系统可以采用单片机进行控制。

基于80C51的智能汽车自控系统的设计摘要：随着智能汽车技术的发展，汽车自控系统成为研究热点。

本文设计了一个基于80C51的智能汽车自控系统。

该系统主要包括环境感知、数据处理和执行控制三个部分。

环境感知模块采用多种传感器，如红外线传感器、超声波传感器、温度传感器等，实现对车辆周围环境的感知并提取出关键信息。

数据处理模块采用80C51单片机，对环境感知模块采集的数据进行处理，并生成控制信号。

执行控制模块包括电机、制动器等多个部分，通过控制信号控制汽车运动。

本文通过实验验证了该系统具有较好的控制效果和实用价值。

关键词：智能汽车；80C51单片机；环境感知；数据处理；执行控制一、引言车辆自控技术是汽车工程和智能控制领域的交叉点，其研究内容包括环境感知、数据处理和执行控制等。

随着智能汽车技术的发展，汽车自控系统成为实现智能驾驶的重要组成部分。

目前，市场上已经出现了许多基于视觉、激光雷达等技术的自动驾驶系统，但由于其成本较高、难以普及等问题，80C51型号单片机成为了控制汽车自动驾驶的理想选择。

本文基于80C51型号单片机，设计了一种集环境感知、数据处理和执行控制于一体的智能汽车自控系统。

二、系统设计本文的智能汽车自控系统主要包括环境感知、数据处理和执行控制三个模块，如图1所示。

[图1]智能汽车自控系统模块图2.1 环境感知模块环境感知模块主要用于采集汽车周围的环境信息。

本文采用了多种传感器实现环境感知，包括红外线传感器、超声波传感器、温度传感器等。

红外线传感器: 红外线传感器可以测量汽车周围的温度、光强度等参数，并通过电压信号输出。

本文采用红外线传感器获取环境温度信息。

超声波传感器: 超声波传感器可以测量汽车周围的距离和障碍物位置，并通过串口输出。

本文采用超声波传感器获取汽车前方距离和周围障碍物信息。

温度传感器: 温度传感器可以测量汽车发动机的温度，以监测发动机的工作状态。

本文采用温度传感器获取发动机温度信息。

……………………. ………………. …………………山东农业大学 毕 业 论 文基于单片机的智能刹车系统设计院 部 机械与电子工程学院专业班级 2007级交通二班届 次 2011届学生姓名 杨晓学 号 20071157指导教师 吕钊钦二〇一一年六月十日装订 线 ……………….……. …………. …………. ………目录摘要 (I)Abstract................................................................................................................................ I I 0引言.. (1)0.1背景 (1)0.2追尾事故的原因 (1)0.3研究目的 (3)0.4主要研究内容 (3)1系统的一般工作原理 (3)1.1超声波测距原理 (4)1.2霍尔传感器测速原理 (4)1.3报警器工作原理 (4)2步进电动机 (5)2.1步进电动机简介 (5)2.2步进电动机的选择 (5)2.3步进电动机与刹车系统的连接 (6)3.自动控制系统的硬件设计 (7)3.1芯片的选择及简介 (7)3.2超声波电路和霍尔传感器电路 (9)3.3单片机与LED显示器的接口 (9)3.4单片机与报警器的接口 (10)3.5单片机与步进电动机的连接 (11)4单片机系统的软件设计 (11)4.1软件系统的总体设计 (12)4.2软件系统的主要模块 (14)4.2.1初始化模块 (14)4.2.2测距模块 (14)4.2.3测速模块 (16)4.2.4显示模块 (17)4.2.5报警器模块 (17)4.2.6步进电动机控制模块 (18)5结束语 (20)参考文献 (21)致谢 (22)附录主要程序清单 (23)ContentsAbstract (I)Introduction ............................................................................................................................ I I 0 Overview .. (1)0.1 Background (1)0.2 The cause of the accident (1)0.3 Research purpose (3)0.4 Reseature congtent (3)1 System of general principle of work (3)1.1 Ultrasonic ranging principle (4)1.2 Hall sensor-based anemometer (4)1.3 Alarm working principle (4)2 Stepper motor (5)2.1 Stepper motor profile (5)2.2 Stepper motor choice (5)2.3 Stepping motor and braking system connection (6)3 Automatic control system (7)3.1 Chip selection and introduction (7)3.2 Ultrasonic circuit and hall sensor-based circuit (9)3.3 Single-chip microcomputer and LED display interface (9)3.4 Single-chip microcomputer and alarm interface (10)3.5 Single-chip microcomputer and stepper motor interface (11)4 MCU systerm software design (11)4.1 The overall design of software system (12)4.2 Software system’s main modules (14)4.2.1 Initialization module (14)4.2.2 Ranging module (14)4.2.3 Velocimetry module (16)4.2.4 Display module (17)4.2.5 Alarm module (17)4.2.6 Stepping motor control module (18)5 Conclusion (20)References (21)Thanks (22)Appendix (23)基于单片机的智能刹车系统设计作者：杨晓，指导教师：吕钊钦（山东农业大学教授）【摘要】设计了一种用单片机控制的汽车自动刹车系统，分析了系统的软硬件设计。

基于单片机的智能刹车控制系统智能交通系统是当今社会发展的必然趋势，其中智能刹车控制系统是保障行车安全的重要组成部分。

本文将介绍一种基于单片机的智能刹车控制系统的设计与实现。

一、系统概述智能刹车控制系统旨在通过对车辆的实时监测和判断，自动控制车辆的刹车动作，减少事故发生的可能性。

基于单片机的系统设计具有成本低、性能稳定、易于实现等优点。

二、系统硬件设计1. 单片机选择在本系统中，我们选择了XXX型号的单片机作为控制核心。

该款单片机具有较高的计算能力和丰富的外设接口，适合用于智能控制系统。

2. 传感器模块为了实现刹车系统的实时监测，我们引入了以下传感器模块：- 视觉传感器：用于识别交通信号灯状态和周围车辆的位置与行为。

- 超声波传感器：用于测量车辆与前方障碍物的距离，判断是否需要刹车。

- 速度传感器：用于实时监测车辆的速度。

3. 执行器模块本系统的执行器模块主要包括以下部分：- 刹车控制器：根据单片机的指令，控制刹车系统的工作状态。

- 电机驱动器：负责驱动刹车系统的执行机构，实现刹车动作。

三、系统软件设计1. 系统流程下面是智能刹车控制系统的工作流程：1）通过传感器模块获取车辆行驶状态和周围环境信息。

2）使用单片机对获取的原始数据进行处理和判断。

3）根据判断结果产生相应的指令，控制刹车控制器的工作状态。

4）刹车控制器执行相应的刹车动作。

2. 算法设计为了准确判断车辆行驶状态，我们使用了一些常见的算法，包括：- 图像处理算法：用于识别交通信号灯状态和周围车辆信息。

- 距离判断算法：根据超声波传感器获取的距离数据，判断是否需要刹车。

- 速度控制算法：根据车辆的实时速度和前方障碍物的距离，调整刹车力度。

四、系统实验与结果分析我们使用实际车辆进行了系统测试，并通过比较实验数据和预期结果，对系统的性能进行了评估。

五、结论与展望基于单片机的智能刹车控制系统在提高行车安全性方面有很大的应用前景。

未来，我们将进一步优化系统设计，提高系统的准确性和实时性。

2009年10月第10期电 子 测 试ELECT RONIC TESTOct.2009No.10基于单片机的汽车自动刹车系统设计吴 迅(山东师范大学传播学院 山东济南 250014)摘 要:介绍了一种用单片机控制的汽车自动刹车系统,阐述了系统的原理和软硬件设计。

该系统通过测距和测速模块分别来测量汽车的实时车距和车速,然后把测量的值送入单片机,由单片机把测量的数据与事先设定好的车速和安全车距进行比较,当汽车车速一定的情况下,车距不是安全车距时,单片机就控制汽车的刹车系统进行刹车,当车距是安全车距时,就不做处理,这样就实现了汽车自动刹车的功能,通过调试能够很好地实现自动刹车的功能,有利于推广,这样可以大大减少汽车的追尾事故。

关键字:片机;超声波;霍尔传感器;刹车中图分类号:T P216 文献标识码:BDesig n of auto mobile autom otive braking system based on M CUW u Xun(School of communication,Shando ng N or mal U niv ersity,jinan Shandong,250014,China)Abstract:T he autom obile autom otive braking system based o n M CU is intro duced in this thesis. It is ex patiated on the sy stemic principle and the design of softw are and hardw are.T he system adopts by the distance and speed m easurement modules to m easure the speed of the auto mobile and distance betw een cars and then sends the m easurement data into M CU,M CU co mpares them with data of the speed and security distance betw een autom obiles,w hen the auto mobile speed is certain,the auto mobile is no t a safe distance from the automo bile,MCU controls the automo bile braking sy stem to brake,w hen the automo bile is a safe distance fro m the auto mo bile,it do not deal w ith,so that the autom atic brake function is realized.It can very g ood real ize the auto matic brake function through the debug ging,it is advantageous in the prom otio n.It greatly r educes the autom obile's rear end accidents.Key words:M CU;Ultraso und;H all sensor;Br aking0 引 言由于频频发生的交通事故给我们造成巨大的经济损失甚至人员伤亡,因此汽车行车的安全性受到了极大的关注。

毕业设计任务书学院专业学生学号设计题目：基于单片机C51智能小车设计任务书一项目设计任务：智能车为LX-SmartCar。

产品组成部分包括：车体平台（车体、电机、轮胎、万向轮）1套、控制板1个、传感器板1个、12V电源1个。

以单片机为核心部件，设计一台智能小车。

二项目要求：1．由智能车模拟人类400M田径赛方式完成竞赛。

2．智能车通过传感器采集道路信息，由MCU进行信息处理后，智能控制小车以竞速方式完成竞赛任务。

3.．使小车能够沿着黑线行走。

4．场地（1）场地尺寸：876cm（长）×528cm（宽）。

竞赛赛道采用人类标准400 M田径赛道的二十五分之一。

即，赛道两端的圆弧半径为144 cm，直线长度为348 cm，赛道总长度为16M，单车赛道宽度为40 cm。

如图1所示。

（2）道路信息：由 2 cm宽的黑色胶带作为传感器辨认的道路路径信息。

（3）起跑线、终点线：由 2 cm宽的黑色胶带构成，起跑线、终点线的构成形式不同。

场地材质：灯箱布打印。

三项目完成要求：1．查阅有关资料（51单片机、传感器技术、电机驱动与控制等）；2．熟练掌握51单片机开发系统；3．编写和调试各模块源程序4．根据课题要求，进行软件的设计，使用Keil软件进行系统的安装与调试完成课题的设计功能；5．完成6000字左右的论文；四毕业设计进度要求：1．2013年10月初，指导选题2．2013年11月10日前，查阅有关资料，熟练掌握C51单片机开发系统和应用3．2013年11月10日至2013年12月20日，根据课题要求，进行软件的设计，使用Keil软件进行系统的安装与调试完成课题的设计功能，确定设计方案4．2013年12月20日至2014年1月10日，根据程序流程图编写相应的程序并进行各功能模块的仿真实验5．2014年2月20日至2014年3月10日，进行系统调试，完成课题的设计定稿6．2014年4月11日至15日，答辩五应收集的资料、主要参考文献；[1] 何立民，单片机应用系统设计，北京：航天航空大学出版社，2～5,46～50[2] 李广弟，单片机基础，北京：北京航空航天大学出版社，2001,56～64[3] 何希才，新型实用电子电路400例，电子工业出版社，2000年,60～65[4] 赵负图，传感器集成电路手册，第一版,化学工业出版社，2004,590～591[5] 陈伯时，电力拖动自动控制系统，第二版，北京：机械工业出版社,2000年6月,127～130[6] 张毅刚，彭喜元，新编MCS-51 单片机应用设计，第一版，哈尔滨工业大学出版社，2003,25～27,411～417指导教师签名：年月日学生签名：年月日说明：1本表一式二份，一份由学生装订入册，一份教师自留。

基于C51高级语言程序控制的智能循迹小车设计与实现吕云芳;陈帅帅;郝兴森;张浩【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2015(034)003【摘要】针对智能小车自动循迹的要求,提出由车体模块、电源模块、单片机控制模块、电机驱动控制模块、电机模块、传感器模块等构成智能小车硬件系统,利用Keil uVision2集成开发工具进行C51高级语言程序设计,开发出控制软件.利用红外传感器检测小车的循迹轨道,并以STC89C52RC单片机为控制芯片根据接收的轨迹信息发出相应的控制指令,通过L298N驱动控制模块来驱动小车以实现循迹的系统总体设计方案,并采用了“反转式转向模式”和“反转式刹车模式”.实验结果表明,该智能小车硬件系统各模块选择合理,控制软件高效可行,小车整体性能优良,成功实现了自动循迹的功能,且采用“反转式转向模式”和“反转式刹车模式”实现了极好的转向及刹车效果.【总页数】4页(P142-145)【作者】吕云芳;陈帅帅;郝兴森;张浩【作者单位】承德医学院生物医学工程系,河北承德067000;承德医学院生物医学工程系,河北承德067000;承德医学院生物医学工程系,河北承德067000;承德医学院生物医学工程系,河北承德067000【正文语种】中文【中图分类】TP273.5【相关文献】1.基于单片机的智能循迹避障小车的设计与实现 [J], 陈梦婷;胡白燕;黄璨;2.基于AT89C51智能循迹小车设计 [J], 倪刚;3.一种基于光电导航的智能循迹测量小车设计与实现 [J], 李龙;吕宏;蔡新展;郭胜飞4.基于LDC1000的智能循迹小车的设计与实现 [J], 关志艳;张振宇;何茂荣;杨晓蕾5.基于C51单片机的智能循迹小车设计与实现 [J], 王琰;郭燕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

前言随着科技的迅猛发展越来越多科技成果被广泛的运用到人们的日常生活当中,给我们的生活带来了诸多方便。

尤其是在汽车产业高速发展的今天，随着近几年来私家车的剧增，如何做到安全行驶也成为驾驶员面临的最大挑战。

早期的倒车防撞仪可以测试车后一定距离范围的障碍物而发出警报，后来发展到根据距离分段报警。

随着人们对汽车驾驶辅助系统易用性要求的提高，对汽车行驶的安全车距的要求也越来越高。

针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车智能刹车系统势在必行，超声波测距法是最常见的距离测距方法，应用于汽车停车的前后左右等状况。

本课题就是本着这个宗旨出发,采用温度补偿的高精度超声波测距系统为我们服务。

超声波指向性强,因而常于距离的测量。

超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。

超声波在空气中的传播速度为v，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离s，即：s=v*t/2。

这就是所谓的时间差测距法。

利用超声波及集成霍尔元件实现对汽车的测距和测速，由单片机把测量车距与预先设定的安全车距和车速进行比较。

利用控制系统的实时控制和数据处理功能，完成整个系统的控制。

1.课程设计方案与论证1.1系统整体方案的设计由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。

利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到设计需求。

超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。

电气方式包括压电型、电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。

它们所产生的超声波的频率、功率、和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。

根据实际情况决定本设计采用的是压电式超声波换能器。

根据设计要求并综合各方面因素，本文采用AT89C51单片机作为控制器，产生超声波驱动信号。