无人驾驶汽车制动系统设计【字数：9669】
摘 要如今汽车已经普及到家家户户，随着汽车行业的飞速发展，各种各样的汽车随之出现，无人驾驶汽车就是其中的一种。虽然目前没有应用到人们日常生活中，但很多欧洲国家早在上世纪就对此展开了研究。但由于无人车没有人为操作，控制汽车的行驶制动就成了问题，所以对此就需要一套新的制动系统来达到自动控汽车制动的目的。 针对无人车驾驶制动的问题，本论文在汽车原有制动系统上加装了一套新的无人驾驶汽车制动系统。无人车在行驶时，当距离障碍物一定距离时，通过信号控制无人车踏板的升降，从而达到控制无人车行驶停止的作用。系统的主控制单元为arduino uno r3单片机，arduino uno r3单片机作为控制器利用发出的制动压力信号控制制动系统各部件进行制动。由CAN总线向主控单元发送制动压力信号，控制汽车原有制动踏板的升降，从而完成对车辆降低速度制动的控制。
目录
1.绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究意义 1
2. 课题分析与方案设计 2
2.1 课题任务分析 2
2.2 系统方案设计 2
2.3步骤分析 3
2.4 本章小结 3
3. 元器件分析与建模 4
3.1元器件分析 4
3.1.1控制器 4
3.1.2制动踏板装置电机驱动器 5
3.1.3控制器与制动踏板驱动器的连接 5
3.1.4伺服电机 7
3.1.5丝杆与螺母 8
3.1.6联轴器 8
3.1.7轴承 8
3.2建模设计 9
3.2.1建模软件设计平台 9
3.2.2制动装置建模 10
3.3本章小结 11
4.系统的硬件电路设计 12
4.1电路图设计软件平台 12
4.2系统主电路设计 12
4.2.1 arduino uno r3单片机主控制模块设计 12
4.2.2 arduino uno r3供电电路设计 14
4.2.3 arduino uno r3复位电路设计 14
4.3外围电路设计 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
4.3.1伺服电机电路模块设计 15
4.3.2电机驱动模块电路设计 16
4.3.3电源电压转换模块电路设计 16
4.3.1四路遥控模块电路设计 17
4.4系统设计电路总图 18
4.5 本章小节 18
5. 系统软件设计 19
5.1 软件开发平台 19
5.2软件设计流程及软件编程 20
5.2.1四路遥控模块软件设计 20
5.2.2整体设计流程图 20
5.3本章小结 21
6. 软硬件的调试 22
6.1 硬件电路的模拟测试 22
6.1.1 系统硬件电路的连接 22
6.2 软件的调试 23
6.2.1软件工作平台 23
6.2.2 软件程序烧录 23
6.3 软硬件实物模拟测试 23
6.4 本章小结 25
结语 26
参考文献 27
致谢 28
1.绪论
1.1 课题研究背景
现如今汽车行业飞速发展，基本上每家每户都至少有一辆汽车，各种各样的汽车层出不穷，汽车行业的发展是越来越智能化和网联化，无人车也随之出现。虽然它并没有普及到人们的日常生活中，但早在上世纪很多欧洲国家就对无人车进行了相关研究。无人车，顾名思义，就是无人驾驶的汽车。那么汽车的行驶制动就要靠系统本身发出的信号来控制汽车的运行与停止。由此，就提供了一种新型无人驾驶智能汽车的制动装置，解决了在无人驾驶状态下根据控制指令对汽车进行制动动作，并且这套装置方便改造。
智能车的控制系统分为上层规划系统与底层控制系统，上层规划系统主要完成收集信息、分析规划、发送指令等任务[1]，而底层控制系统则是直接实现对车辆的控制。制动系统作为底层控制系统的一部分，与无人驾驶汽车的安全运行息息相关。这种新型无人驾驶智能汽车的制动装置主要由控制器、伺服电机、制动踏板驱动器和压力传感器构成，能保证在汽车遇到障碍物时及时的制动，提高了安全性。该无人驾驶智能汽车的制动装置无需改动封闭的ABS制动系统，还便于在现有车辆基础上改装。
1.2 课题研究意义
这套新的制动系统能够保证汽车驾驶的安全性，在遇到障碍物时能做出合理的反应。另外，该无人车制动装置是在车辆原有制动结构上加装的方案，利用原有的制动踏板实现制动，非常方便进行改造加装。无人车在制动过程中，由上层规划系统向处理器发送制动压力信号，再驱动电机旋转从而控制制动踏板的升降，进而完成对车辆减小制动力的控制。
2. 课题分析与方案设计
2.1 课题任务分析
本课题的主要目标是实现无人车制动系统，该系统的功能是保证无人车在遇到障碍物时能进行及时的制动，提高了无人车的安全性。该新型无人驾驶智能汽车的制动装置解决了无人车在无人驾驶状态下根据控制指令对汽车进行制动动作，并且方便改造。
本课题所涉及的无人车制动系统主要由控制器、伺服电机、制动踏板驱动器和压力传感器组成。主要元器件控制器用于接收上层规划系统制动压力信号、接收制动系统压力信号和控制所述伺服电机转动。压力传感器的功用是向控制器发送所述制动系统压力信号。制动踏板驱动器包括伺服电机驱动的丝杆，与丝杆构成丝杆运动副的螺母固定连接有压杆，压杆沿丝杆的运动下压或释放所述制动踏板[2]。
为了能实现该无人车制动系统，必须了解制动系统的结构与工作原理，掌握arduinou uno r3单片机板上各个模块的连接组成和让它们实现运行的原理。学习CATIA、Altium Designer、Arduino建模绘图编程软件，为设计无人车制动装置模型，软硬件系统打下基础，从而完成无人驾驶汽车制动系统的设计。
2.2 系统方案设计
系统设计方案如图21所示：
目录
1.绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究意义 1
2. 课题分析与方案设计 2
2.1 课题任务分析 2
2.2 系统方案设计 2
2.3步骤分析 3
2.4 本章小结 3
3. 元器件分析与建模 4
3.1元器件分析 4
3.1.1控制器 4
3.1.2制动踏板装置电机驱动器 5
3.1.3控制器与制动踏板驱动器的连接 5
3.1.4伺服电机 7
3.1.5丝杆与螺母 8
3.1.6联轴器 8
3.1.7轴承 8
3.2建模设计 9
3.2.1建模软件设计平台 9
3.2.2制动装置建模 10
3.3本章小结 11
4.系统的硬件电路设计 12
4.1电路图设计软件平台 12
4.2系统主电路设计 12
4.2.1 arduino uno r3单片机主控制模块设计 12
4.2.2 arduino uno r3供电电路设计 14
4.2.3 arduino uno r3复位电路设计 14
4.3外围电路设计 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
4.3.1伺服电机电路模块设计 15
4.3.2电机驱动模块电路设计 16
4.3.3电源电压转换模块电路设计 16
4.3.1四路遥控模块电路设计 17
4.4系统设计电路总图 18
4.5 本章小节 18
5. 系统软件设计 19
5.1 软件开发平台 19
5.2软件设计流程及软件编程 20
5.2.1四路遥控模块软件设计 20
5.2.2整体设计流程图 20
5.3本章小结 21
6. 软硬件的调试 22
6.1 硬件电路的模拟测试 22
6.1.1 系统硬件电路的连接 22
6.2 软件的调试 23
6.2.1软件工作平台 23
6.2.2 软件程序烧录 23
6.3 软硬件实物模拟测试 23
6.4 本章小结 25
结语 26
参考文献 27
致谢 28
1.绪论
1.1 课题研究背景
现如今汽车行业飞速发展，基本上每家每户都至少有一辆汽车，各种各样的汽车层出不穷，汽车行业的发展是越来越智能化和网联化，无人车也随之出现。虽然它并没有普及到人们的日常生活中，但早在上世纪很多欧洲国家就对无人车进行了相关研究。无人车，顾名思义，就是无人驾驶的汽车。那么汽车的行驶制动就要靠系统本身发出的信号来控制汽车的运行与停止。由此，就提供了一种新型无人驾驶智能汽车的制动装置，解决了在无人驾驶状态下根据控制指令对汽车进行制动动作，并且这套装置方便改造。
智能车的控制系统分为上层规划系统与底层控制系统，上层规划系统主要完成收集信息、分析规划、发送指令等任务[1]，而底层控制系统则是直接实现对车辆的控制。制动系统作为底层控制系统的一部分，与无人驾驶汽车的安全运行息息相关。这种新型无人驾驶智能汽车的制动装置主要由控制器、伺服电机、制动踏板驱动器和压力传感器构成，能保证在汽车遇到障碍物时及时的制动，提高了安全性。该无人驾驶智能汽车的制动装置无需改动封闭的ABS制动系统，还便于在现有车辆基础上改装。
1.2 课题研究意义
这套新的制动系统能够保证汽车驾驶的安全性，在遇到障碍物时能做出合理的反应。另外，该无人车制动装置是在车辆原有制动结构上加装的方案，利用原有的制动踏板实现制动，非常方便进行改造加装。无人车在制动过程中，由上层规划系统向处理器发送制动压力信号，再驱动电机旋转从而控制制动踏板的升降，进而完成对车辆减小制动力的控制。
2. 课题分析与方案设计
2.1 课题任务分析
本课题的主要目标是实现无人车制动系统，该系统的功能是保证无人车在遇到障碍物时能进行及时的制动，提高了无人车的安全性。该新型无人驾驶智能汽车的制动装置解决了无人车在无人驾驶状态下根据控制指令对汽车进行制动动作，并且方便改造。
本课题所涉及的无人车制动系统主要由控制器、伺服电机、制动踏板驱动器和压力传感器组成。主要元器件控制器用于接收上层规划系统制动压力信号、接收制动系统压力信号和控制所述伺服电机转动。压力传感器的功用是向控制器发送所述制动系统压力信号。制动踏板驱动器包括伺服电机驱动的丝杆，与丝杆构成丝杆运动副的螺母固定连接有压杆，压杆沿丝杆的运动下压或释放所述制动踏板[2]。
为了能实现该无人车制动系统，必须了解制动系统的结构与工作原理，掌握arduinou uno r3单片机板上各个模块的连接组成和让它们实现运行的原理。学习CATIA、Altium Designer、Arduino建模绘图编程软件，为设计无人车制动装置模型，软硬件系统打下基础，从而完成无人驾驶汽车制动系统的设计。
2.2 系统方案设计
系统设计方案如图21所示：
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