單片機(jī)技術(shù)在汽車追尾防逃逸控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、單片機(jī)技術(shù)在汽車追尾防逃逸控制系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：交通事故中撞擊絕大比例，部分車輛在發(fā)生事故后逃逸，給公安部門追查帶來了困難，本文利用單片機(jī)技術(shù)在車輛發(fā)生撞擊時對車輛進(jìn)行鎖閉，同時對車輛撞擊前的行駛信息進(jìn)行記錄以便公安機(jī)關(guān)對撞擊事故作出更科學(xué)的認(rèn)定。關(guān)鍵詞：逃逸單片機(jī)技術(shù)鎖閉行駛信息中圖分類號： tp273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： a文章編號：1007-9416(2012)02-0212-02交通事故中汽車的追尾、撞擊占有絕大比例。在城市道路上，由于大多數(shù)情況下車速較慢，直接由單純追尾、撞擊造成的事故后果相對較輕，但是由于汽車駕駛?cè)藛T急于逃避責(zé)任，駕車逃逸造成的二次事故往往會釀成嚴(yán)重后果；也有部分車輛在發(fā)

2、生事故后逃逸，給公安部門追查帶來了困難，在一個控制系統(tǒng)在撞擊事故發(fā)生后采取一定技術(shù)手段，切斷發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)，從而對車輛進(jìn)行鎖閉，使肇事車輛無法啟動，逃離現(xiàn)場，避免了二次事故的發(fā)生，同時，記錄下事故發(fā)生時車輛的行駛信息，下面介紹一下單片機(jī)在以上兩種控制中的應(yīng)用：1、利用單片機(jī)在車輛發(fā)生撞擊時車輛進(jìn)行鎖閉對車輛的閉鎖主要是通過切斷汽車發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。1.1 單片機(jī)控制的電子點(diǎn)火系統(tǒng)組成及工作原理眾所周知，發(fā)動機(jī)點(diǎn)火時刻的控制是通過控制點(diǎn)火提前角( 即點(diǎn)火時活塞位置到上止點(diǎn)曲軸轉(zhuǎn)過的角度 ) 來實(shí)現(xiàn)的，同時影響火花塞點(diǎn)火時刻的因素也主要有發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷大小、發(fā)動機(jī)冷卻水溫度以及發(fā)動機(jī)缸

3、體爆震等諸多因數(shù)，這些因數(shù)的采集都靠各類傳感器來實(shí)現(xiàn)。整個單片機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)硬件電路主要由傳感器、 a/d 轉(zhuǎn)換器、電控單元（單片機(jī)） 、點(diǎn)火電路、電源及火花塞等部分組成。系統(tǒng)原理框圖如圖 1 所示。各傳感器的輸出信號經(jīng) a/d 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后， 送入單片機(jī)。 單片機(jī)依據(jù)一定的控制策略、算法對輸入信號運(yùn)算處理，再依據(jù)運(yùn)算處理的結(jié)果，在適當(dāng)時刻發(fā)出控制信號送給驅(qū)動電路，驅(qū)動電路控制點(diǎn)火控制電路進(jìn)行工作，通過火花塞產(chǎn)生電火花最終實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)點(diǎn)火。同時由于汽車使用的大多是 12v 電源，而單片機(jī)一般使用 5v 電源，所在電源系統(tǒng)增設(shè) 12v 到 5v 的 dc-dc 轉(zhuǎn)換電路。1.2 點(diǎn)火系統(tǒng)的軟件設(shè)計

4、說明(1) 主程序 : 系統(tǒng)上電后，首先對單片機(jī)、 a/d 轉(zhuǎn)換器和計數(shù)器進(jìn)行初始化，接著讀取轉(zhuǎn)速傳感器提供的轉(zhuǎn)速信號用以確定基本點(diǎn)火提前角，再對水溫、爆震和節(jié)氣門開度信號進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換和運(yùn)算處理，最后等待點(diǎn)火時刻的到來并發(fā)出點(diǎn)火控制信號實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)點(diǎn)火。(2) 計算基本點(diǎn)火提前角子程序： 基本點(diǎn)火提前角由轉(zhuǎn)速信號確定，通過查表法確定基本點(diǎn)火提前角。首先在程序存儲區(qū)建立兩個表格，其一為轉(zhuǎn)速表，其二為基本點(diǎn)火提前角表。兩表中的存儲的數(shù)據(jù)個數(shù)要保持一致，并且都按照升序排列。轉(zhuǎn)速表第n 個數(shù)據(jù)對應(yīng)基本點(diǎn)火提前角表中的第n 個元素。為了減少查找的次數(shù)，可以利用二分法對已形成的轉(zhuǎn)速表進(jìn)行查找。(3) 修正子

5、程序：包含水溫對點(diǎn)火提前角進(jìn)行的雙重修正、爆震信號對點(diǎn)火提前角修正子程序和節(jié)氣門開度對點(diǎn)火提前角修正子程序。水溫對點(diǎn)火提前角進(jìn)行暖機(jī)修正和過熱修正。 當(dāng)水箱溫度偏低，加大點(diǎn)火提前角， 進(jìn)行暖機(jī)修正。而當(dāng)發(fā)動機(jī)水箱的溫度比較高時，減小點(diǎn)火提前角，進(jìn)行過熱修正。發(fā)動機(jī)既接近爆震區(qū)又不進(jìn)入爆震區(qū)時缸內(nèi)燃燒的熱效率最高，此時為臨界狀態(tài)控制，可根據(jù)臨界狀態(tài)的爆震信號進(jìn)行修正。節(jié)氣門開度對點(diǎn)火提前角修正子程序采用直接查表法進(jìn)行編程設(shè)計1.3 增設(shè)單片機(jī)控制系統(tǒng)，用于在車輛撞擊時切斷點(diǎn)火系統(tǒng)(1) 電路工作原理。在上述發(fā)動機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)單片機(jī)控制系統(tǒng)，在輸入端增加撞擊傳感器，利用撞擊傳感器產(chǎn)生的電

6、信號，將此信號進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換后送到單片機(jī)的輸入端，單片機(jī)收到此信號后向 cpu 申請中斷，中斷程序判定為非干擾信號后，單片機(jī)停止輸送給驅(qū)動電路有效信號，驅(qū)動電路無法工作，導(dǎo)致點(diǎn)火控制電路失效，火花塞無法產(chǎn)生電火花，從而實(shí)現(xiàn)對車輛的閉鎖。(2) 單片機(jī)控制程序的設(shè)計。在單片機(jī)收到撞擊傳感器的信號時，通過 a/d 轉(zhuǎn)換將信號送到外部中斷輸入口，單片機(jī)首先通過軟件設(shè)計濾除干擾的程序，確定為非干擾信號時，向cpu 申請中斷，程序進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，程序運(yùn)行的結(jié)果從輸出口送出，通過驅(qū)動電路切斷點(diǎn)火控制電路，閉鎖車輛。具體的程序流程圖如圖2和3。2、利用單片機(jī)對車輛撞擊前的行駛信息進(jìn)行記錄當(dāng)撞擊事故發(fā)

7、生后，通過單片機(jī)消除了了點(diǎn)火系統(tǒng)的有效工作條件，使車輛無法啟動發(fā)動機(jī)，同時，要求保留車輛發(fā)生撞擊前的車速等相關(guān)行駛信息，以便公安部門對事故原因進(jìn)行調(diào)查。我們也可以利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對實(shí)時數(shù)據(jù)采集與保存功能，同時也能對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時處理、保存、顯示和打印。單片機(jī)對行駛信息的記錄應(yīng)具有如下功能：對現(xiàn)場物理量進(jìn)行實(shí)時自動采集、保存、處理與顯示，與計算機(jī)進(jìn)行通訊，可根據(jù)需要將采集數(shù)據(jù)信息下載到計算機(jī)中，還應(yīng)具有自檢功能，避免了系統(tǒng)運(yùn)行過程中可能遇到本身無法容錯處理的異常事件而導(dǎo)致的死機(jī)和采集數(shù)據(jù)的丟失。2.1 硬件的設(shè)計過程此記錄儀基本工作過程是車輛正常行駛時單片機(jī)處于低功耗休眠狀態(tài)，一旦車輛受到撞擊

8、， 單片機(jī)收到撞擊傳感器送來的有效信號，單片機(jī)申請并響應(yīng)中斷，中斷系統(tǒng)將相關(guān)所需的數(shù)據(jù)信息保存后立即進(jìn)入低功耗休眠狀態(tài)，當(dāng)需要時再由外部中斷或有效輸入信號予以喚醒。(1) 加電后，首先初始化有關(guān)寄存器和接口， 然后自檢各功能部件。測試結(jié)果無論正常或錯誤均以代碼形式顯示在顯示器上。測試結(jié)果正常，單片機(jī)進(jìn)入休眠狀態(tài)，休眠狀態(tài)下當(dāng)撞擊傳感器有信號送給單片機(jī)時啟動自動采集過程，首先開放中斷，然后進(jìn)入采集保存休眠喚醒再采集再保存再休眠再喚醒的循環(huán)狀態(tài), 直到數(shù)據(jù)片被寫滿或人工干預(yù)結(jié)束自動采集過程為止。(2) 行駛記錄的通訊和打印及清零。休眠狀態(tài)下 , 當(dāng)按通訊鍵時 , 進(jìn)入和計算機(jī)通訊過程。首先安裝計算

9、機(jī)端操作系統(tǒng)支持的專門處理軟件完成串口 1 的自動配置，然后可根據(jù)工具條上的圖文進(jìn)行下載、事后處理等操作。當(dāng)執(zhí)行打印操作后，則在打印機(jī)上打印出所有保存的記錄。同樣，在休眠狀態(tài)下，當(dāng)執(zhí)行清零操作時，則清除數(shù)據(jù)片中保存的所有記錄，即使記錄指針指向數(shù)據(jù)片首地址。2.2 軟件的設(shè)計本記錄儀軟件由實(shí)時處理程序和組成記錄儀存儲功能部件的驅(qū)動程序構(gòu)成。(1) 實(shí)時處理程序。實(shí)時處理程序調(diào)用相關(guān)驅(qū)動程序完成模擬量采集、數(shù)字濾波、插值運(yùn)算、記錄合成及記錄保存。再由計算機(jī)通過相應(yīng)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，從而實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)管理、實(shí)時監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸。(2) 驅(qū)動程序設(shè)計。驅(qū)動程序設(shè)計思路是：先完成相關(guān)接口、寄存器的初始化

10、, 然后對操作過程中遇到的異常事件進(jìn)行容錯處理。此記錄儀的記錄方式可采用讀/ 寫數(shù)據(jù)片。對寫來說，首先根據(jù)表頭參數(shù)判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)片是否已經(jīng)寫滿。若已寫滿，則在顯示器上顯示存儲已滿 , 然后返回休眠狀態(tài)；否則 , 將記錄寫入記錄指針?biāo)赶虻臄?shù)據(jù)片中，同時對表頭參數(shù)進(jìn)行修改。在寫過程中，重要的是處理錯誤單元。如果若不正確處理錯誤單元，則會導(dǎo)致目標(biāo)數(shù)據(jù)丟失甚至出現(xiàn)系統(tǒng)死機(jī)現(xiàn)象。我們可以采用數(shù)據(jù)輪詢技術(shù)進(jìn)行容錯處理，每當(dāng)在數(shù)據(jù)線上寫完 1 字節(jié)數(shù)據(jù)后，便搜索應(yīng)答信號，但次數(shù)要受到寫入時間的限制，若超過查詢次數(shù)仍沒有應(yīng)答信號，我們就可以認(rèn)為該單元為錯誤單元，將其地址記入錯誤單元地址隊列，并使錯誤單元計數(shù)器加 1，然后在下一相鄰單元繼續(xù)寫入原數(shù)據(jù)，以保證存儲的記錄可靠、連續(xù)、真實(shí)，等待數(shù)據(jù)完成寫入后，再返回休眠狀態(tài)，故在此部分程序設(shè)計時采用循環(huán)結(jié)構(gòu)能有效解決問題。本文的論述解決了車輛在撞擊事故后逃逸的問題，對交通事故處理和交通安全有著重要的意義。參考文獻(xiàn)1 劉建輝等 . 基于 can 總線的汽車發(fā)動機(jī)智能電子控制器