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1、.编号：1332120174本科毕业论文汽车防误踩加速踏板控制系统研究院 系：电子科学与工程系姓 名：杨军伟学 号：0932120174专 业：汽车服务工程年 级：2009级指导教师：杨 勇职 称：讲 师完成日期：2013年5月20日.摘 要随着人民生活水平的提高，我国汽车保有量增长迅速，目前平均每十人拥有一辆汽车。但是大量新驾驶员缺乏驾驶经验，心理素质不高，在遇到一些危急复杂情况时，由于紧张慌乱，容易误踩加速踏板，造成车速突然提高，这必然导致危险状况的发生，造成严重交通事故。论文对防误踩加速踏板控制系统进行了研究，分析了驾驶员误踩加速踏板的情况及特点，提出了防误踩加速踏板控制系统的总体方案，
2、进行了元件的选型和硬件电路的设计，并给出了系统控制流程。该系统在汽车上的应用可以避免紧急情况下误踩加速踏板，提高了行车安全性，具有一定的应用价值。关键词：汽车；误踩加速踏板；制动Abstract With the improvement of peoples living standard, the number of automobile in our country increasing quickly, average ten people own a car. But a large number of drivers lack experience and have a poor p
3、sychological quality, often making a faulty operation of accelerator because of nervous in dangerous situations, this will lead to a dangerous situation and cause serious traffic accident because the speed of the car increase suddenly. Anti-faulty operation of accelerator system is researched in the
4、 paper, the situation and characteristics of drivers faulty operation of accelerator is analyzed, and the Anti-faulty operation of accelerator system control scheme is put forward, the system control process was given and the components is selected and the hardware circuit is designed. The applicati
5、on of this system in automobile can avoid faulty operation of accelerator in case of emergency, it also raises traffic safety and possess applicable value. Keywords: Automobile; Faulty Operation Of Accelerator; Brake 目 录1 绪论11.1研究背景和意义11.2国内外研究现状21.3研究方法和研究内容32防误踩加速踏板控制系统的总体设计52.1系统总体方案52.2系统工作原理63
6、防误踩加速踏板控制系统的硬件设计73.1系统元件的选型73.1.1角度传感器的选型73.1.2数模转换器的选型83.1.3测距模块的选型93.1.4系统单片机的选型103.2系统控制电路133.2.1系统信号输入电路图133.2.2报警系统电路图133.2.3系统液压制动原理图143.2.4加速踏板信号屏蔽电路图154系统控制流程175总结17参考文献20致谢21.1 绪论1.1研究背景和意义近几年来，随着经济水平的提高，我国汽车保有量持续增加。据公安部统计，截至2012年6月，汽车保有量已达1.14亿多辆。考驾照的人数更是日益增多，众多马路新手开始上路，然而大量新驾驶员驾驶经验缺乏，心理素质
7、不高，在遇到一些危险情况时，由于精神紧张慌乱，容易误踩加速踏板造成车速突然提高，这必然导致危险状况的发生，容易造成交通事故。调查发现，驾驶员误踩加速踏板的原因是多方面的，概括起来主要有以下几种：(1) 新手上路，对突发情况不能迅速正确应对，慌乱中误把加速踏板当作制动踏板；(2) 驾驶员身体素质欠佳，心神不专，误将加速踏板当制动踏板；(3) 驾驶员酒后驾车，由于酒精对人中枢神经起抑制作用，导致驾驶员判断能力和操作能力降低，遇到突发情况时处置不当，导致误踩加速踏板；(4) 麻痹心理，尤其是晴天路况好，驾驶员容易思想松懈，注意力不集中，突遇险情，措手不及，发生误踩事故；(5) 疲劳驾驶，由于思维反应
8、不敏捷，容易发生误踩操作。(6) 异常天气（如雨、雪、雾）时，能见度低，突发险情，容易发生误踩事故。我国每年发生因误踩加速踏板造成的交通事故的概率约为万分之一，尽管概率不高，但乘于庞大的汽车保有量，仍是非常大的数字。在构建和谐社会、创建社会主义现代化文明的大背景下，大力发展汽车产业，实现汽车的多功能性和高安全性是汽车产业的发展方向。论文将着力于研究汽车安全性中加速踏板防误踩部分，旨在对提高对此部分的探索研究和学习认识。论文进行了汽车防误踩加速踏板控制系统的研究，在驾驶员踩加速踏板时，系统通过测距装置、加速踏板角度传感器测得的数据分析判断驾驶员踩加速踏板的真正目的，在误踩时实现紧急制动而非加速，
9、从而达到防止误踩加速踏板的目的，能有效防止事故的发生。该系统在车辆上的应用可以帮助驾驶员应对危急情况，提高行车安全。1.2国内外研究现状如今，鉴于汽车安全性能愈来愈受到人们的重视，汽车防误踩加速踏板系统在国内都有很多研究案例，但是实际能够量产装车的设计十分罕见，只有极为少量的高档车配备了加速踏板防误踩装置，而且配备的成本较高，对大家来说也很陌生，没有得到推广,普及更是困难。以下对已获专利的两种装置进行简单介绍。2003年，江西省南昌市华东交通大学机电学院申请的专利汽车防误踩油门紧急制动装置：一种汽车防误踩油门紧急制动装置包括油门踏板踏板拉杆，踏板拉杆与油门转轴固接，油门转轴与另一转轴间设置啮合
10、齿轮，另一转轴通过离合器与连接块相连，连接块上设有制动拉杆，制动拉杆与汽车制动拉线及紧急熄火拉线相连在驾驶者急踩油门后触出发一系列装置，最后达到制动及紧急熄火1。江西省峡江县教育体育局申请的专利-操作方便的汽车防误加油门装置：一种操作方便的汽车防误加油门装置，油门踏板和刹车踏板分离设置，其特征是：油门踏板和刹车踏板设置在一条竖线上，并在同一平面上，油门踏板在前，刹车踏板在后，使驾驶员右脚在驾驶过程中能同时踩在油门踏板和刹车踏板上；在油门踏板的最前端用一无伸缩的软带连接一个快速制动装置当驾驶者踩油门并触及这个快速制动装置，汽车就会制动2。国内其他相关研究有：湖南大学的陈义荣，进行了汽车自动刹车系
11、统的应用，由超声模块进行探测，在距离过近时，由MCU控制制动3。长安大学的郑楚清，进行了基于阈值分析的防误踩加速踏板系统设计研究。江南大学的刘媛，进行了一体化刹车油门的创新性设计，设计了新型侧压式安全油门，实现了定速巡航、油门和刹车踏板电气互锁等功能4。国外也有很多汽车防误踩加速踏板系统设计案例，有的已经装配汽车。日产汽车新开发的“误踩踏板紧急辅助系统（带有停车检测功能）”将配备于Nissan改款车型上，这款车将在日本及其他一些亚洲国家销售。误踩踏板紧急辅助技术旨在减少车辆在停车场等场所发生的碰撞事故，包括因驾驶员误踩踏板可能造成的与墙体的撞击事故。通过使用全景式监控影像系统的四个摄像头以及超
12、声声纳，系统可以检测车辆是否处于停车场中，以及在车辆行进方向上是否存在墙体等障碍物。在必要情况下，误踩踏板紧急辅助系统将自动控制加速功能，并在存在碰撞风险的情况下进行紧急制动。总结现有汽车防误踩加速踏板控制系统的相关资料，可以看到国内外对其研究还是比较多的，部分研究已经取得了一定的成果，但各类侧重点有所区别，根据控制方法，主要分为纯机械控制、电子控制方案、机电一体化控制方案，创新型设计方案等。各个方案有其优点缺点，有的研究很深入且取得了不错的效果。按照不同控制方式可分为表1-2所示几种方案。表1-2 控制方案分类及特点类别特点控制特点纯机械类利用踩加速踏板的力度触发紧急制动装置机电合一类利用各
13、种传感器的数据由单片机，ECU等控制器激发机械控制装置纯继电器控制类将各系统继电器自锁或者互锁控制汽车油路和制动踏板牵引装置创新型设计类重新设计加速制动踏板系统，比如将加速和制动踏板合二为一虽然已有的汽车防误踩加速踏板系统种类很多，但是真正可以大规模普及的几乎没有，这也说明现有设计不能很好满足人们需要，存在不足之处。总结分析已有的防误踩加速踏板控制系统，它们存在以下问题：(1) 大部分装置只存在理论上或试验台上的可行性，没有考虑汽车自身内部结构，不能满足所有车型。(2) 对一些纯机械类型的设计，可靠性有待研究，且功能单一。(3) 几乎没有设计防误踩加速踏板报警装置，设计上有缺陷。(4) 现有设
14、计不够智能，不能应对复杂的行车环境，甚至有时发生“误判”。(5) 不难发现，真正从实用性、可靠性、经济性的角度去全面思考设计的并不多，而把设计转化为产品投入生产的更少。现有的防误踩油门技术已不能满足对其普及化、经济化、多样化的发展要求。1.3研究方法和研究内容首先，通过查阅文献资料了解有关汽车防误踩加速踏板控制系统的最新研究进展；其次，对已有的研究成果进行总结分析，找出其优点和不足之处；最后根据实际需要，合理设计防误踩加速踏板控制系统总体方案。在设计时力求在兼顾系统经济性、可靠性、实用性的前提下合理选择系统元器件，设计系统的控制电路。论文研究内容是根据驾驶员误踩加速踏板的原因，分析驾驶员误踩加
15、速踏板的各种情况及特点，提出防误踩加速踏板控制系统的总体方案，进行元件的选型和硬件电路的设计，并给出系统控制流程。在设计中对系统中各个问题进行探讨分析，力争求实创新。主要包括以下几个方面：（1）绪论。阐述论文的选题背景，研究目的及意义，国内外研究现状。（2）防误踩加速踏板控制系统的总体设计。提出系统总体方案，给出系统工作原理流程图。（3）防误踩加速踏板控制系统的硬件设计。进行系统元器件的选型，给出系统的控制电路，并对各个问题探讨分析。（4）给出系统控制流程图，详细解释控制过程。（5）总结。2防误踩加速踏板控制系统的总体设计2.1系统总体方案驾驶员误踩加速踏板的主要原因是没有细心驾驶、麻痹大意，论文设计了一套具有车距提醒功能，且在驾驶员加速时可以分析判断驾驶员踩加速踏板真正目的系统。在驾驶员误踩误加速踏板时，通过系统控制电路自动刹车，切断加速信号，从而避免误踩造成交通事故，提高行车安全性。根据设计需求在汽车上加装超声波测距传感器、在加速踏板上安装角度传感器，如图2-1所示。这两个传感器取得汽车当前行驶车距，驾驶员加速信号后传递给系统单片机，经过单片机分析判断驾驶员踩加速踏
