一款汽車機(jī)械手剎智能報警系統(tǒng)的設(shè)計

尹東曉，趙鋒，張永霞，葉偉群

（羅定職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東羅定,527200）

0 引言

隨著我國人民生活水平的提高，目前中國汽車千人保有量接近200輛，達(dá)到世界平均水平，未來擴(kuò)大汽車消費仍有較大空間，所以交通安全將一直是我們應(yīng)該重點關(guān)注的問題。手剎又稱駐車制動器，在車輛停穩(wěn)后用于穩(wěn)定車輛，避免車輛特別是在斜坡路面停車時由于溜車造成事故。雖然電子手剎在汽車配置中的比例在不斷升高，但是機(jī)械手剎因為結(jié)構(gòu)簡單可靠性高，成本低，且不受油電等因素影響等優(yōu)點，經(jīng)調(diào)查，除部分中高端乘用車裝備有電子駐車制動系統(tǒng)外，市場上大部分汽車特別是危險性很高的大型貨車都依然裝配的是機(jī)械手剎。但是如果駕駛員在停車后，忘記拉起駐車制動器，就會發(fā)生溜車，嚴(yán)重的會造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。相反如果駕駛員在汽車起動后忘記放下駐車制動器，會對剎車片造成很大的磨損，而且會伴隨較大的異響，嚴(yán)重者會產(chǎn)生黑煙。為了盡可能避免這種情況的發(fā)生，研發(fā)一款簡單智能機(jī)械手剎誤操作報警裝置，可以盡可能的杜絕該類事故的發(fā)生，減少人民生命和財產(chǎn)的損失。

1 控制方案分析

汽車手剎是汽車使用過程中的一個非常重要的安全設(shè)備，在使用過程中，對于機(jī)械手剎的誤操作主要是兩種情況。第一種是在停車時忘記拉起手剎，嚴(yán)重的會造成溜車事故；第二種是在汽車啟動后，忘記放下手剎，造成了手剎的過度磨損甚至?xí)苯訐p壞，造成經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。本文通過對點火開關(guān)信號、駕駛座椅壓力信號、手剎位置信號、汽車傾斜角度信號、汽車轉(zhuǎn)速信號等進(jìn)行檢測，根據(jù)汽車使用狀態(tài)，判斷果手剎位置是否正確，若不正確，按照危險程度，通過喇叭分等級報警提醒司機(jī)及時進(jìn)行修正。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)的設(shè)計思路如下：首先是針對停車時忘記拉起手剎的誤操作進(jìn)行警示。分兩種情況，第一種是熄火停車，控制流程是：系統(tǒng)跟蹤點火開關(guān)信號，當(dāng)點火開關(guān)信號斷開時，延時5S，然后檢測手剎信號，判斷手剎是否拉起；第二種是臨時停車，駕駛員在臨時停車時，經(jīng)常會因為停車時間短，而忽略手剎操作，這種情況比較常見，針對這種風(fēng)險系統(tǒng)專門設(shè)計了規(guī)避策略?？刂屏鞒淌牵合到y(tǒng)跟蹤點火開關(guān)信號，當(dāng)點火開關(guān)信號不為零時，判斷駕駛位是否有人，如果駕駛座位無人，再檢測手剎信號，判斷手剎是否拉起。以上兩種情況發(fā)生時，如果手剎沒有拉起，則系統(tǒng)進(jìn)行聲光報警。本系統(tǒng)可以根據(jù)事故可能造成的危害程度，分級別進(jìn)行報警處理。首先根據(jù)傾角傳感器來判讀汽車是否停在有坡度的位置，同時設(shè)計了室內(nèi)和室外兩個報警裝置，以提高報警的效果。如果停在坡道上，發(fā)生溜坡造成事故的風(fēng)險較大，則進(jìn)行車內(nèi)和車外喇叭一級報警（大音量）；如果是在平路，則車內(nèi)和車外喇叭二級報警（音量較?。?。車內(nèi)喇叭提醒司機(jī)及時拉起手剎，車外喇叭提醒汽車周圍人員注意安全，汽車發(fā)生溜坡時可以及時躲避，避免造成人身傷亡。系統(tǒng)會一直跟蹤手剎狀態(tài)，直到拉起手剎，報警才會停止。駕駛員在臨時停車時，經(jīng)常會因為停車時間短，而忽略手剎操作，這種情況比較常見，針對這種風(fēng)險系統(tǒng)專門設(shè)計了規(guī)避策略。

其次是在車輛正常行駛過程中，針對駕駛員忘記放下手剎的情況進(jìn)行警示?？刂屏鞒淌牵合到y(tǒng)跟蹤點火開關(guān)信號不為零時，判讀駕駛員是否在座位上，如果根據(jù)座椅檢測傳感器判斷出駕駛員在座位上，接著讀取OBD車速信號，當(dāng)車輛速度大于10Km/h，并延時10S后，則判斷手剎是否拉起，如果是拉起狀態(tài)，說明駕駛員存在忘記放下手剎的誤操作，則車內(nèi)小喇叭發(fā)出一級報警，提醒駕駛員放下手剎，系統(tǒng)會一直跟蹤手剎狀態(tài)，直到放下手剎，報警才會停止。

本控制系統(tǒng)的控制流程如圖1所示。

圖1 智能手剎報警系統(tǒng)控制流程圖

3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本控制系統(tǒng)的控制單元采用80C51通用型單片機(jī)，本系統(tǒng)要采集的輸入信號有：點火開關(guān)信號、傾角傳感器信號、手剎狀態(tài)信號、座椅檢測傳感器信號、和車速信號。輸出包括有車內(nèi)和車外的報警裝置。

圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

本系統(tǒng)采用了SCA60C單軸傾角傳感器模塊，該傳感器的輸出信號為模擬電壓輸出，0.5V-4.5V對應(yīng)傾角0-180°，可用單片機(jī)AD模塊進(jìn)行采集，該傳感器的調(diào)整精度為±1°，滿足本系統(tǒng)精度要求。車速信號采用ES3144霍爾傳感器，該傳感器信號輸出的是TTL高低電平，可直接接入單片機(jī)，可使用單片機(jī)中斷進(jìn)行計數(shù)，完成車速信號的采集。點火開關(guān)信號則通過汽車保險絲盒取電器對汽車上受點火開關(guān)控制的保險進(jìn)行取電，作為點火開關(guān)信號。手剎信號則通過一根導(dǎo)線絞接在手剎開關(guān)與儀表間的導(dǎo)線上，對手剎信號進(jìn)行采集。座椅檢測傳感器屬于壓力傳感器，當(dāng)座位有人時，傳感器接通，電阻小于100歐；當(dāng)座位沒人時，傳感器屬于斷開狀態(tài)，電阻大于1M。該傳感器至少有一個觸點接通時，傳感器就接通，可以實現(xiàn)駕駛員是否在座椅上的判斷。

圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)論

經(jīng)過調(diào)試，當(dāng)正常行駛中，駕駛員忘記放下手剎時，系統(tǒng)會及時報警，可以保護(hù)車輛，避免對手剎造成過度磨損形成安全隱患。而當(dāng)停車后，特別是針對比較常見的臨時停車，如果駕駛員忘記拉起手剎，本系統(tǒng)根據(jù)采集的信號判斷危險程度，及時進(jìn)行對應(yīng)的車內(nèi)和車外的一級和二級報警，提醒駕駛員及時拉起手剎，同時提醒車輛周圍行人注意躲避。盡可能的避免因為手剎操作不當(dāng)而引起的人身傷害。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝方便等特點，適用于大多數(shù)車輛，具有一定的應(yīng)用價值。