基于C8051F206單片機(jī)的汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)儀設(shè)計(jì)探析

李可峰

摘要：在對(duì)于汽車(chē)的制動(dòng)性能的研究過(guò)程中，對(duì)于制動(dòng)的方式要有一定的突破以外，對(duì)于制動(dòng)性能的檢測(cè)也要做出相應(yīng)的管理。該文中基于C8051F20模式下的單片機(jī)汽車(chē)制動(dòng)性能的檢測(cè)方面的研究，著重關(guān)注了汽車(chē)的制動(dòng)性能檢測(cè)儀。文章中對(duì)于整套儀器的使用原理和內(nèi)部的原件進(jìn)行了介紹，并對(duì)原件中的傳感器做出詳細(xì)的評(píng)價(jià)，目的是在研究汽車(chē)制動(dòng)性能的過(guò)程中，尋找更加方便有效且便于操作的制動(dòng)性能檢測(cè)儀器。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；制動(dòng)性能；檢測(cè)儀器

中圖分類(lèi)號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）09-2087-02

制動(dòng)性能是機(jī)動(dòng)車(chē)安全檢測(cè)的重點(diǎn)指標(biāo)之一 ，檢驗(yàn)的方法有路試法和臺(tái)架法。根據(jù) GB7258—1997規(guī)定，路試 法主要在道路上對(duì)汽車(chē)制動(dòng)性能進(jìn)行檢測(cè) ，其檢測(cè)的參數(shù)有制動(dòng)距離 ；充分發(fā)出的平均減速度、制動(dòng)踏板力、制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間等。在道路上對(duì)汽車(chē)制動(dòng)性能進(jìn)行檢 測(cè)，其測(cè)試儀器主要是車(chē)速傳感器，通過(guò)對(duì)汽車(chē)在道路上制動(dòng)時(shí)的車(chē)速變化對(duì)汽車(chē)整車(chē)制動(dòng)性 能進(jìn)行評(píng)價(jià)?，F(xiàn)在普遍使用的制動(dòng)性能檢測(cè)儀大多是在車(chē)身上安裝傳感器。對(duì)于這種方法在使用和維護(hù)都存在很大的問(wèn)題和困難。在機(jī)動(dòng)車(chē)輛制動(dòng)性能檢測(cè)和交通事故的勘查以及汽車(chē)維修行業(yè)中，能夠使用一種在很短的時(shí)間之內(nèi)測(cè)算出汽車(chē)在運(yùn)行條件下快速制動(dòng)和得到相關(guān)的制動(dòng)距離和制動(dòng)時(shí)間的模式方法，這樣就起到了方便快捷，智能化 ，高精度 ，性?xún)r(jià)比高的作用。這樣一來(lái)就不用在與車(chē)輛進(jìn)行機(jī)械和電氣安裝連接的汽車(chē)制動(dòng)性能測(cè)試儀顯的特別重要。為提高檢測(cè)的自動(dòng)化水平和檢測(cè)的精度，我本文中我們就設(shè)計(jì)了一種基于 C8051F206單片機(jī)和加速度傳感器的汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)儀，并對(duì)該檢測(cè)儀的性能做出評(píng)價(jià)。

1 基于C8051F206單片機(jī)中傳感系統(tǒng)

這里我們談到的傳感應(yīng)變電阻儀可以很好的控制機(jī)動(dòng)車(chē)值制動(dòng)方面的檢測(cè)方式。所謂的傳感感應(yīng)就是一種新型的傳感器，通過(guò)電阻的變化作為一種感應(yīng)值的判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算和采集數(shù)據(jù)。具體的做法是在汽車(chē)制動(dòng)片上粘貼高靈敏度的感應(yīng)片，通過(guò)力的傳遞將物體上受到即時(shí)的力傳遞到感應(yīng)片上，以備技術(shù)人員收集。在物體的中心或者是機(jī)械的隔斷處，使用丙酮溶液進(jìn)行擦拭，以保證物體的表面潔凈和貼合度較高。當(dāng)液體充分風(fēng)干的情況下將感應(yīng)片貼在已涂丙酮的物體上（注意感應(yīng)片的正反），再使用導(dǎo)線(xiàn)和感應(yīng)片相互連接，從而形成了一個(gè)完整的閉合電路體系，在通電的情況下，在計(jì)算機(jī)終端上可以顯示出來(lái)。以便技術(shù)人員可以在任何時(shí)候掌握機(jī)械原件的使用情況，一旦汽車(chē)在智能化計(jì)算出安全距離的過(guò)程出現(xiàn)后，傳感器就會(huì)出現(xiàn)指示，就會(huì)在計(jì)算機(jī)圖形中顯示出來(lái)。于此同時(shí)，它還可以對(duì)汽車(chē)運(yùn)行中所處的具體位置做到應(yīng)力感應(yīng)，車(chē)速的變化直接轉(zhuǎn)換為信號(hào)能量傳輸?shù)絺鞲衅魃?，傳感器接收短結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的略微變化，這個(gè)儀器就能第一時(shí)間以信號(hào)的方式傳送到計(jì)算機(jī)終端，讓技術(shù)人員掌握汽車(chē)制動(dòng)的及時(shí)的情況。

在整套制動(dòng)傳感器中，存在有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能，以及對(duì)于時(shí)間節(jié)點(diǎn)的控制作用，對(duì)于一些使用簡(jiǎn)單，測(cè)試效果良好的制動(dòng)檢測(cè)儀器可以滿(mǎn)足大部分的制動(dòng)檢測(cè)需要。在數(shù)據(jù)終端的串口中存有大量的對(duì)比數(shù)據(jù)，可以在任何情況下，對(duì)現(xiàn)有的制動(dòng)情況進(jìn)行比對(duì)，并根據(jù)傳感器提供的信息記錄下汽車(chē)的使用性能，并對(duì)再次采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和編號(hào)，以便下次再次使用數(shù)據(jù)資源。

2 基于C8051F206單片機(jī)的汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)儀設(shè)計(jì)

基于C8051F206單片機(jī)的汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)儀設(shè)計(jì)的特征，科學(xué)合理地建立一個(gè)充分考慮各方面因素尤其是汽車(chē)制動(dòng)距離的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型就顯得很有必要，為此，國(guó)內(nèi)外很多專(zhuān)家學(xué)者做了大量的實(shí)驗(yàn)研究，也提出了一些評(píng)價(jià)模型，其中最具代表性的是“定點(diǎn)式剎車(chē)區(qū)域”模型，在此模型的基礎(chǔ)上引入了諸如AADCPA、AFDCPA、AATCPA等基本概念，這樣的一套理論體系綜合地模擬了汽車(chē)在高速運(yùn)行中突然制動(dòng)的特點(diǎn)，將很多影響因素考慮其中，并且接受了實(shí)踐的檢驗(yàn)，也受到了客戶(hù)的贊許與好評(píng)。

2.1 基本概念

如前文所述，汽車(chē)在快速運(yùn)行過(guò)程中，可以將汽車(chē)簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)式的運(yùn)動(dòng)，主要考察該質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)與軌跡，但是在制動(dòng)范圍內(nèi)，“定點(diǎn)式剎車(chē)區(qū)域”模型認(rèn)為汽車(chē)的形狀也應(yīng)該被考慮進(jìn)來(lái)，即以車(chē)身長(zhǎng)度為參考點(diǎn)，分別賦予汽車(chē)車(chē)身的長(zhǎng)度與寬度，則汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)就以這樣一個(gè)非質(zhì)點(diǎn)式的模型為載體進(jìn)行傳輸，這一點(diǎn)尤其適合于大型汽車(chē)的模擬分析，如圖1。

制動(dòng)道“定點(diǎn)式剎車(chē)區(qū)域”模型基本上可以分為三種領(lǐng)域，即危險(xiǎn)領(lǐng)域、安全相會(huì)領(lǐng)域、動(dòng)界領(lǐng)域，這三種領(lǐng)域分別代表汽車(chē)運(yùn)行時(shí)不同狀態(tài)下的領(lǐng)域范圍，具體如下：

①危險(xiǎn)領(lǐng)域（RD）：如圖1所示，平行直線(xiàn)連接RDA與RDF的端點(diǎn)，既可以形成一個(gè)圍繞模型汽車(chē)制動(dòng)的范圍，這個(gè)范圍就是所說(shuō)的危險(xiǎn)領(lǐng)域（RD），人們通常形象地稱(chēng)之為非安全區(qū)域。實(shí)際上，危險(xiǎn)領(lǐng)域的邊界線(xiàn)屬于一個(gè)危險(xiǎn)與安全的臨界區(qū)域，如果汽車(chē)與目標(biāo)物的距離小于這個(gè)臨界距離，那么很有可能會(huì)發(fā)生碰撞事故，單片機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)就會(huì)及時(shí)做出報(bào)警。評(píng)價(jià)系統(tǒng)也會(huì)及時(shí)地發(fā)出警告信息，告知操作人員潛在的碰撞危險(xiǎn)。此外，危險(xiǎn)領(lǐng)域的評(píng)價(jià)也不是一成不變的，因?yàn)槠?chē)屬于運(yùn)動(dòng)體，即速度也是影響因素之一，所以該模型通過(guò)函數(shù)的形式計(jì)算危險(xiǎn)領(lǐng)域，其中自變量就包括速度、長(zhǎng)度、寬度等，這樣一來(lái)，危險(xiǎn)領(lǐng)域的計(jì)算更加貼近實(shí)際。

②安全相會(huì)領(lǐng)域（SD）：安全相會(huì)領(lǐng)域指的是保證汽車(chē)在安全制動(dòng)過(guò)程內(nèi)安全運(yùn)行所必須的有效領(lǐng)域，如圖1所示，通過(guò)平行直線(xiàn)連接SDA與SDF所形成的的區(qū)域就是安全相會(huì)領(lǐng)域，與上文中的危險(xiǎn)領(lǐng)域一樣，SD在模型中也不是定值，模型亦引入函數(shù)，通過(guò)自變量的變化來(lái)模擬本船SD的范圍，自變量為速度、長(zhǎng)度、寬度。

③動(dòng)界領(lǐng)域（AD）：安全相會(huì)領(lǐng)域指的是保證檢測(cè)到汽車(chē)的動(dòng)能檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的安全，性友有效的區(qū)域管理。但是在實(shí)際情況中，汽車(chē)駕駛員發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)會(huì)立即作出避碰操作，這里避碰措施時(shí)與目標(biāo)的距離就是動(dòng)界領(lǐng)域（AD）。

2.2 模型參數(shù)

動(dòng)能制動(dòng)檢測(cè)區(qū)域劃分中汽車(chē)評(píng)價(jià)模型是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，需要很多的參數(shù)采集以及模擬計(jì)算，下面將簡(jiǎn)單介紹幾種主要模型參數(shù)：①FFRL：汽車(chē)運(yùn)行參考點(diǎn)與目標(biāo)物頭部參考點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡；②FARL：汽車(chē)制動(dòng)參考點(diǎn)與目標(biāo)物尾部參考點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡；③AFRL：汽車(chē)加速參考點(diǎn)與目標(biāo)物頭部參考點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡；④AARL：汽車(chē)減速參考點(diǎn)與目標(biāo)物尾部參考點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)跡；其他模型參數(shù)具體詳見(jiàn)圖1，此處不再一一贅述。

2.3 檢測(cè)儀使用方法

基于C8051F206單片機(jī)檢測(cè)儀使用方法主要是引入數(shù)學(xué)算法，當(dāng)汽車(chē)在制動(dòng)安全道內(nèi)運(yùn)行時(shí)，模擬即將遇到安全危險(xiǎn)的過(guò)程中，通過(guò)時(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)參數(shù)，科學(xué)地計(jì)算出汽車(chē)的與目標(biāo)物的參考點(diǎn)的安全距離，保證在動(dòng)能制動(dòng)中降低發(fā)生碰撞的危險(xiǎn)性指數(shù)，即最終的檢測(cè)是通過(guò)四個(gè)危險(xiǎn)指數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)汽車(chē)是否處于安全制動(dòng)狀態(tài)，步驟如下：

①首先通過(guò)計(jì)算確定模型參數(shù)的變化范圍，如FFDCPA的變化域?yàn)閁ffd，對(duì)于這些參數(shù)的變化范圍，通過(guò)模糊集的方法，建立這些模糊集的數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)；

②分別建立動(dòng)態(tài)汽車(chē)與目標(biāo)物接近與離開(kāi)時(shí)的數(shù)學(xué)評(píng)估模型，其中應(yīng)用模糊集中的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則；

③基于評(píng)價(jià)模型，計(jì)算所得危險(xiǎn)性指標(biāo)，判斷汽車(chē)是否處于安全狀態(tài)，如果有相撞危險(xiǎn)，則立即發(fā)出警告或者終止模擬器的訓(xùn)練。

3 結(jié)束語(yǔ)

為了避免汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中被撞，以及在發(fā)生碰撞后將動(dòng)態(tài)制動(dòng)的危害降至最低，中文章中對(duì)于整套儀器的使用原理和內(nèi)部的原件進(jìn)行了介紹，并對(duì)原件中的傳感器做出詳細(xì)的評(píng)價(jià)，使用C8051F206單片機(jī)目的是在研究汽車(chē)制動(dòng)性能的過(guò)程中，模擬出了現(xiàn)實(shí)的碰撞場(chǎng)景，對(duì)于制動(dòng)檢測(cè)儀做出了系統(tǒng)的分析，尋找更加方便有效且便于操作的制動(dòng)性能檢測(cè)儀器。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王翔.一種汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)儀的研制[J].傳感器技術(shù)，2004，23（19）：124-126.

[2] 曹健.汽車(chē)制動(dòng)性能的檢測(cè)[J].中南汽車(chē)運(yùn)輸 ，2008，6（13）：213-214.

[3] 陳建平.汽車(chē)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2006，12（22）：229-231.