摘 要

乘用车是典型的机电一体化产品，随着科技的发展和人们生活水平的提高，人们越来越重视安全问题，ABS也就获得了广泛的关注。本文综合考虑了各种道路状况，生产的成本，以及制动效能等方面，设计出了符合实际且合理的ABS系统。

主要是通过讲述ABS 广泛使用的原因表明了其系统的重要性，分析了ABS系统的工作原理和工作过程，分别设计了系统的硬件和软件方面。硬件方面主要包括了选用三通道式的控制方法，霍尔式轮速传感器，80C196KC的单片机等，软件方面主要是选择了以加速度减速度和滑移率共同来控制门限参数法，以及轮速的计算方法。这两方面的设计完成了本次论文的主要目的。

关键词:防抱死制动系统 滑移率 霍尔式轮速传感器 单片

Design of braking anti lock system for passenger car

Abstract

People pay more and more attention to the problem of safety. ABS has gained wide attention. Considering the various road conditions, production costs and braking efficiency, a practical and reasonable ABS system is designed in this paper.

The main reason is to explain the importance of the system by telling the reasons for the wide use of ABS. The working principle and process of the ABS system are analyzed, and the hardware and software aspects of the system are designed respectively. The hardware includes three channel control methods, Holzer wheel speed sensor, 80C196KC MCU and so on. The software mainly chooses the method of controlling the threshold parameter with the acceleration and slip rate, and the calculation method of wheel speed. The design of these two aspects has completed the main purpose of this paper.

Key words: anti lock braking system ；slip rate ；Holzer wheel speed sensor ；single chip microcomputer

目录

摘 要 I

第一章绪论 1

1.1 ABS的产生及优点 1

1.2 ABS的发展历史 2

1.3ABS的发展趋势 2

第二章防抱死制动系统法基本原理 4

2.1 制动时乘用车受力分析 4

2.2车轮抱死时车辆运动情况 5

2.3 建立车辆动力学模型 7

2.3滑移率的定义 7

2.4滑移率与附着系数的关系 8

第三章、防抱死制动系统硬件设计 11

3.1防抱死制动系统的形式 11

3.2防抱死制动系统的组成 14

3.3 80C196KC系统 16

3.4 轮速传感器设计 17

3.5防抱死制动调压系统 19

第四章、防抱死制动系统软件设计 23

4.1 控制方案及参数选取 23

4.2控制参数及其计算 24

第五章、总结 29

参考文献 30

致谢 32

第一章绪论

1.1 ABS的产生及优点

在有水的路面或冰雪路面上发生急刹车时，汽车可能会侧滑，严重时会产生U型转弯、甩尾，甚至还可能会出现猛烈旋转。这些危险情形的发生是因为乘用车的车轮在制动的过程中产生了锁死，所以车轮相对于地面不再是滚动而是滑动，这就使得车轮所受到的地面对它的侧滑摩擦力和纵向制动很小，从而使得汽车方向容易出现问题，导致出现翻车等重大灾难事故，车辆的制动效率大大降低，甚至可能会发生不可挽回的事故。因此为了防止以上所述的事故发生ABS由此被开发研究并不断完善。

ABS有如下的这些优点：

第一ABS可以使得汽车制动稳定性得到较为明显的提高。汽车刹车时，四个轮子的制动力是不一样的，如果仅仅是乘用车的前轮锁死而后轮未锁死，驾驶员就无法掌握乘用车的方向，这就会带来很大的安全隐患 ^[1]，以上是前轮锁死时会发生的情况，若是刹车时前轮未锁死而后轮锁死了，那么则可能会出现侧滑，U型转弯这些更加无法控制的情况。根据科学家们的实验发现，配备有ABS 的乘用车，可以使车辆事故大大降低。

第二ABS可以缩短制动距离。这是因为在同样紧急刹车的情况下，ABS系统可以将滑移率控制在20%左右，即可获得最大的纵向制动力，从而减短了从开始刹车到完全停下所驶过的距离 ^[2]。

第三ABS可以改善车辆轮胎的磨损状况，防止爆胎。事实上，当车轮抱死时，会使得车轮轮胎出现小平面磨损，这样就导致了轮胎表面损耗的不均匀，从而使轮胎磨损大大增加，严重时轮胎将无法继续使用。

另外，ABS的使用方法与常规制动系统的使用并没有本质的区别，紧急刹车时，只要用脚用力踩把制动踏板就可以了,所以使用起来也并不复杂。当踩下制动踏板后ABS 就会根据当前的情况进入相适应的工作状态，即使在雨雪天气，路面湿滑，ABS也可以达到像在良好天气良好路面时可以达到的制动状态。ABS 利用计算机控制车轮制动力，它能充分发挥制动器的效率，提高制动减速度和缩短制动距离，并能有效地提高车辆制动的稳定性，防止车辆侧滑和甩尾，减少车祸，因此，它被认为是当前提高汽车行驶安全性的有效措施之一^[3]。

1.2 ABS的发展历史

ABS诞生之初，并不是为了用在汽车上，而是用于火车，主要用于防止列车车轮紧急刹车时锁死后，车轮在轨道上滑行，使制动距离拉长，同时局部产生摩擦，造成轮轨早期损坏。不久此系统又被应用到飞机上，以防止飞机在着陆后制动跑偏，甩尾以及轮胎磨损，减短滑行的距离从而达到提高行驶的稳定性的目的。纯机械式防抱死制动装置于20世纪30-50年代诞生，至此防抱死制动系统开始被尝试在应用于汽车。

60年代起，模拟电子技术在开始在ABS上运用，然而成本过高，而且并没有那么稳定，所以当时就不被汽车工程师们选择使用。

70年代后，随着电子技术的进步，数字电子技术，大规模集成电路的发展和微机的应用，电子控制式ABS日渐成熟，成本不断降级，并且体积小、质量轻、控制精度高，其安全效能十分显著，普遍受到人们的欢迎和认可，为其迅速普创造了条件^[4]。

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