基于MCU汽车安全防护系统设计与实现

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随着中国汽车产业的发展的迅猛以及人们消费水平的提高，汽车也走进了千家万户，作为人们长途代步的工具，汽车的安全性能得到了越来越多的关注。微控制器（MCU）是汽车内部电子系统的核心，在汽车的气囊、音响等系统当中都广泛的应用。各大汽车厂商也在它们的产品上装上最先进的MCU单元以期提高汽车的档次以及安全性能。本文对汽车安全基础研究的基础上，基于mcu单元设计出汽车安全防护系统，对于后期汽车安全技术的研究具有一定的意义。

【关键词】MCU 汽车安全

1 引言

频谱发生的交通事故会给我们造成巨大的经济损失以及人员的伤亡，因此，汽车的安全性能一直受到人们的广泛的关注。为了在最大程度上减少交通事故的发生，世界各国的汽车公司都在致力于研发汽车的安全防护系统。目前汽车的安全防护技术主要分为主被动防护技术两种，主动安全技术主要用来预防交通事故，被动安全技术用来减少人员的损伤。随着对汽车安全的研究的深入，主被动安全技术结合的APIA技术这种全新的理念被提出。APIA技术核心在利用MCU传感技术准确的识别从人到车到路的所有的环境参数，并合理的判断出环境的危险程度，从而有效的预测事故的发生。

2 汽车安全技术的研究

汽车安全问题如今已经和节能、环保为题成为汽车工程领域的研究的热点，得到了政府部门的广泛的重视。汽车安全技术分为了主被动安全技术两类。主动安全技术利用先进的传感器技术和控制技术尽可能的避免汽车事故的发生。主动安全系统包括了防碰撞系统、驾驶警告和信息系统、车辆稳定性系统这三个大系统。虽然对于主动安全技术的研究已经具有了长足的进步，但是由于事故发生的复杂性，尤其是人为的突发事故，比如行人横穿马路等，使得主动安全技术难以降低事故的发生。被动安全技术主要侧重于事故发生后对汽车内部人员的安全防护上，减少事故发生对人体的损伤。目前汽车被动安全措施主要有车内人员保护措施以及汽车结构缓冲吸收措施。前者主要是通过优化车内安全带、气囊等对乘员的约束系统实现，后者主要是通过设计巧妙的汽车结构或者设置碰撞缓冲装置来实现的。但是高速行驶的汽车事故发生的原因复杂且具有很大的突发性，目前的安全技术只能避免大概5%左右的事故，同时被动安全技术的发展也受到了汽车尺寸范围的限制，难以控制碰撞过程当中的吸能。基于MCU的全新的APIA理念将主被动安全技术结合起来，注定会成为汽车安全领域发展的趋势。

3 汽车安全系统的设计

3.1 系统的原理

大多数情况下，汽车驾驶员在发生碰撞事故前都会采取紧急制动的行为，因此通过识别驾驶员的紧急制动的行为就能够有效的判断出事故的发生，在这种情况下，汽车的加速度和一般的时候具有相当明显的差异，因此只要设置一定的窗宽，对窗宽范围内的加速度进行积分，只要数值选择得当，那么就能够将紧急制动和一般的状况区分开来，并且分辨率也很高。因此，APIA的任务就是实时的采集到车辆的加速度信号，分辨驾驶员的紧急制动的行为，并且在事故发生之前及时的将安装在车头的出发推进吸能装置拓展的车体的外部，从而能够增大缓冲的空间，减少车内人员的伤亡。

3.2 系统的硬件设计

结合实际原理，系统的硬件需要满足下面几个设计条件：（1）加速度传感器需要具有足够高的灵敏度以及准确度，并且抗冲击能力也要足够强。（2）MCU要具有高的运算速度、高的精准度和较强的抗干扰能力。（3）A/D转换器的转换速度和精度都要很高，基于上述的考虑，选用了STC89C58RD微处理机作为运算的核心，该处理机虽然是8位的处理机，但是由于其资源较多，可以满足本设计的需要。STC89C58RD采用MCS内核，采用单一的5V电压供电，具有0～80MHz的时钟可选频率，处理功能强大，中央单元集成了方便灵活的寄存器，指令系统近乎完善，对于编程而言是很灵活方便。最终，系统的硬件电路包括了MCU单元、传感器电路、调理信号电路、模数转换电路、元件驱动电路、串口通讯电路等等。采用Analog公司的高性能的加速度传感器来采集车辆的制动信号，通过对采集信号的调理，然后利用模数转换器进行转换后送到单片机当中进行运算分析，一旦运算的结果超过设定值即判断事故的发生，系统输出触发信号让碰撞吸能装置拓展到车体的外部，增大车辆缓冲的事件，减少人员的损伤。

4 总结

随着汽车安全技术的快速发展，主被动相互结合的安全技术（APIA）已经成为今后研究的汽车安全的趋势，APIA技术基于MCU核心单元的基础上，运用先进的传感器技术，准确的识别从人到车到路的各项环境参数，并且采用合理的算法对环境的危险程度进行判断，能够有效的预测事故的发生，及时控制相关的被动的安全装置预先达到预定的状态。本文介绍的系统以驾驶员的紧急制动作为判断依据，以STC89C58RD作为核心，采用移动窗积分算法作为核心算法，对于紧急制动和正常制动、点刹等良好区分，系统工作稳定，对于事故的预测以及减少人员损伤具有良好的实用价值。

参考文献

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作者单位

青年汽车集团 浙江省金华市 321016