基于AVR的新型防汽車追尾安全裝置設計

1 引言

隨著我國汽車保有量逐年增加，高速公路的發(fā)展使得汽車的行駛速度越來越快。車流量也越來越大，導致高速公路交通事故頻頻發(fā)生，其發(fā)生率甚至達到普通公路的4倍，且有上升趨勢。在高速公路所發(fā)生的交通事故中尤以汽車追尾居多，約占30%～40%，而在這些事故中，80%以上的事故是由于司機反應不及時或者判斷失誤引起的。由于目前只有高檔車型才配有防碰撞裝置，而且以往設計中只單純考慮在車前或車后安裝防碰撞裝置，不盡全面，所以設計一套低成本、通用性好的汽車防車前車后追尾的安全裝置具有廣闊的應用和市場前景。因此。這里提出一種基于AVR的新型防汽車追尾安全裝置設計。

2 安全裝置組成和硬件電路設計

安全裝置硬件電路設計主要由單片機控制、加速度傳感器、激光雷達、LED剎車燈及電源等電路組成，如圖1所示，裝置車載狀況如圖2所示。

2.1 單片機ATmega8L

該設計選用高性能、低功耗單片機ATmega8L，它是基于先進的AVR RISC結構的8位CMOS 工藝微控制器，器件內部集成有模擬比較器，6通道1O位(TOFP與MLF封裝為8通道)的A/D轉換器，3個具有比較模式的靈活定時器/計數器，512字節(jié)的EEPROM，片內/外中斷，5種可通過軟件選擇的睡眠模式，以及8 KB的系統(tǒng)內可編程Flash存儲器(可隨時在線編程)，易于產品設計和更新。同時，ATmega8L可達到接近1 MIPS/MHz的性能，運行速度比普通CISC單片機高出10倍，并且該器件價格不高，為許多嵌入式控制應用提供靈活且低成本的解決方案。另外，ATmega8L的工作電壓為2.7~5.5 V，非常適用于那些電壓波動較大的場合。

2.2 加速度傳感器MMA7260QT與單片機接口設計

該系統(tǒng)設計選用加速度傳感器MMA72600T，測量加速度。該器件采用MEMS原理制作的低成本、低功耗、單芯片集成XYZ三軸感應加速度傳感器，可準確測量0~350 Hz、±6 g范圍內動態(tài)或靜態(tài)加速度，還能夠監(jiān)測車體微小震動和整車的傾斜角度。該器件內部集成了信號調理、單極低通濾波器和溫度補償技術，并提供4個量程(1.5g、2 g、4 g、6 g)可選，2.2～3.6 V單電源供電，工作電流小于500μA，休眠模式下最低供電電流僅為3μA。

MMA7260QT加速度傳感器采集汽車加速度數據，并將數據通過ATmega8L的PD7(AIN1)端口傳輸至ATmega8L，其具體連接電路如圖3所示。

圖3中，當Xout輸出和閾值電壓比較匹配時，系統(tǒng)發(fā)出模擬比較器中斷，單片機轉向LED剎車燈閃爍中斷子程序處理，采用這種方式可節(jié)省系統(tǒng)資源。Xout與PD7引腳之間的RC具有濾波作用，用于減小時鐘噪聲，在電源和地之間加入去耦電容。另外，實際焊接安裝時應保證加速度傳感器MMA72600T盡可能地靠近微控制器ATmega8L放置。

2.3 霍爾車速傳感器

霍爾車速傳感器由8級磁鋼、UGN-3030T型霍爾開關傳感器、LM2917及放大電路組成，如圖4所示。

圖4中，汽車傳動部分帶動8級磁鋼旋轉，由于磁場變化使得8級磁鋼每轉一圈霍爾傳感器便產生8個脈沖信號，經放大器處理輸出到頻率/電壓轉換器LM2917，由單片機的A/D轉換器根據LM2917輸出電壓測量當前汽車時速。

2.4 激光雷達測距

測距方法主要有超聲波、激光雷達、連續(xù)波雷達等，基于成本和設計需求考慮，激光雷達測距是最佳選擇。激光雷達測距有連續(xù)波和脈沖波兩種方式，本設計使用脈沖波方式。安全裝置發(fā)出脈沖狀的紅外激光束照射前方，并利用汽車后部可反光部件(以汽車號碼牌為主)的反射光，通過受光裝置檢測反射光，單片機根據時間差計算出其距離。