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作者：井冈山大学 巫世鹏 洪智利 肖玲
指导教师：肖开选 孔翠香

　　产品简介

　　1、作品开发背景：
　　随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，越来越多的人将拥有私家轿车，我国道路交通将日益拥挤，汽车的安全驾驶越发引起消费者的重视。频发的交通事中让我们触目惊心，特别是汽车追尾事件和醉酒驾车事故的悲剧让我们心惊胆战。因此，如何改善车辆构造、提高汽车本身的安全系数，从而避免交通事故的发生，提高人们的出行安全已经成为一个重要的研究课题。针对以上问题，我们设计一种基于汽车安全的智能制动控制系统。

　　2、系统结构简介
　　该汽车安全智能制动控制系统的控制器是STC15F2K60S2单片机为核心。系统主要由超声波传感器模块、酒精传感器、信号处理电路、显示电路和输出控制电路和小车等组成。keil软件选用C语言编程。

　　3、功能简介
　　3.1主要功能简介
　　1) 驾驶员必须通过酒精检测且结果为合格方能正常启动，使欲醉酒驾车者的汽车无法启动，因此这一智能化设计能为实现安全驾驶打下坚实基础。
　　2) 在汽车前方和后方分别安装超声波传感器，超声波传感器通过采集信号和单片机信号处理、信号分析和信号发送后，汽车制动系统自动产生相应动作反应，以此来提高汽车安全性能。
　　当汽车向前行驶时，汽车前方的超声波设计模块和单片机模块共同作用能计算出两车的相对速度或与前方障碍物之间的距离，当汽车与前方车辆或障碍物能威胁驾驶安全时，汽车会自动减速或启动刹车系统，这样的设计能杜绝汽车追尾和碰撞现象。
　　当汽车倒车时，汽车后方和后下方的超声波模块与单片机共同作用能在驾驶员的盲区内探测障碍与危险，当探测到有障碍与危险时，汽车自动启动刹车系统，以达到提高安全性能的目的。
　　3) 液晶显示屏能够及时、准确的反映汽车行驶的相关信息，方便驾驶员及时做出相关举措。
　　3.2 控制部分
　　1) 可以采集酒精的浓度来检测司机是否是醉酒，当酒精浓度达到醉酒范围时汽车就会启动不了，并会在12864液晶显示屏上显示“你已醉酒，为了您和他人的安全，系统已停止启动本车，谢谢”字样，且同时三个指示灯同时闪烁，蜂鸣器发出警报声。
　　2) 汽车的前方、后方分别安装了超声波检测仪。此处超声波检测仪的主要作用是采集两物体间的信号，而后将信号传递给单片机，单片机将信号处理后将新的指令发送给汽车发动装置，汽车发动装置产生相应动作，从而在达到安全驾驶的效果。
　　3) 我们将超声波传感器采集的信号和单片机处理后的信号以汉字和数字的形式呈现在12864 液晶显示屏上，驾驶员可以随时关注汽车行驶的信息并根据这些信息及时调整车速和驾驶状态，使驾驶更安全。
　　3.3 外接部分
　　1) 控制器输出一个信号，使得三极管工作，进而控制继电器，控制电机的工作状态，使其达到智能化控制效果。
　　2) 分别控制蜂鸣器、红灯、绿灯来分别指示汽车进入危险距离，醉酒 驾车和超车状态。
　　3) 两个自锁开关，一个是控制汽车的前进和倒退，另一个是控制汽车 超车。
　　4) 用船形开关来控制整个系统的电源供电。
　　3.4 作品实物图如图1所示：　　

　　设计说明

　　4、系统设计总体设计方案
　　该系统主要是以使用以STC15F2K60S2芯片为控制核心的单片机开发板为控制器，包含超声波传感器模块、酒精传感器模块、语言模块、自动刹车控制器、信息显示模块等部分。将距离和酒精浓度信息以及自动刹车控制器进行综合考虑汽车安全智能制动(如图2所示)。
　　在实现以上功能的基础上，当汽车驾驶员欲超车时可直接关掉单片机控制刹车电机的电路，并用蓝灯提示驾驶员此刹车系统已关。　　

　　4.1 STC15F2K60S2单片机控制模块
　　采用宏晶公司最新STC15系列IAP15F2K60S2 芯片。ISP/IAP，在系统或在应用都可编程，无需编程器，无需仿真器，可当仿真器使用。增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，速度比普通8051快8-12倍。 61K字节片内片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上，片内大容量2048字节的SRAM， 大容量片内EEPROM，擦写次数10万次数以上。共8通道10位高速ADC，速度可达30万次/秒，3路PWM 还可当3 路D/A使用;共3通道捕获/比较单元(CCP/PWM/PCA)，内部高可靠复位，8级可选复位门槛电压，彻底省掉外部复位电路。内部高精度R/C 时钟，内部时钟从5MHz～35MHz可选，相当于普通8051的60MHz～420MHz。两组高速异步串行通信端口(可同时使用)，可在组管脚之间进行切换，分时复用可当5组串口使用(其引脚分布如图3所示)。　　

　　STC15F2K60S2在液晶中得到各超声波的距离、酒精浓度来控制小车的电机的行驶和刹车，用检测到的酒精浓度来控制小车的启动和停止。同时将小车的工作状态用led和蜂鸣器(如图4所示)来指示。　　

　　4.2超声波传感器模块
　　(1) 在汽车前方装置一个超声波距离传感器。
　　目前大部分小型车都采用液压制动，因为液体是不能被压缩的，几乎能够100%的传递动力，其基本原理是驾驶员踩下刹车踏板，向刹车总泵中的刹车油施加压力，液体将压力通过管路传递到每个车轮刹车卡钳的活塞上，活塞驱动刹车卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力使车辆减速。　　

　　在原有的汽车刹车系统上的刹车总泵上再加上活塞和刹车电机，刹车电机由电机驱动模块提供功率，当汽车行驶时用超声波传感器测量两车之间的距离，然后根据超声波传感器在两个间隔较短时刻返回来的两个距离，将这两个距离数据传给单片机进行处理求出距离差，从而计算出两车相对速度，并把所求出相对速度和两汽车的距离显示在液晶屏上，根据这个相对速度来让单片机发指令控制刹车电机，从而调整自己汽车的速度，假设当相对速度大于20m/s时，汽车在相距100m时自动减速，直到相距4m时，两车速度同步;当速度在15~20m/s每秒时，汽车在相聚距80m时自动减速，直到4m时达到两车速度同步，当速度在10~15m/s每秒时，汽车在相聚距50m时自动减速，直到4m时达到两车速度同步。