徐景山

【摘 要】隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，交通事故發(fā)生的頻率也在增加，為提高汽車運(yùn)行的安全性，本文介紹一種單擺機(jī)控制的汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】單擺原理；汽車防撞；報(bào)警設(shè)計(jì)

1概述

該裝置將單片機(jī)的實(shí)時(shí)控制及數(shù)據(jù)處理功能，與單擺原理的測距技術(shù)、傳感器技術(shù)相結(jié)合，可檢測汽車運(yùn)行中后方障礙物與汽車的距離及汽車車速，通過數(shù)顯裝置顯示距離，并由發(fā)聲電路根據(jù)距離遠(yuǎn)近情況發(fā)出警告聲。

汽車單擺原理防撞測距報(bào)警器一般有四種：1嘀嘀聲加閃光，2音樂聲加閃光，3語音聲加閃光，4單擺原理到危險(xiǎn)距離時(shí)發(fā)出警報(bào)聲的單擺原理單擺原理報(bào)警器，由于很多研究都采用的是特殊難購的專用元件，使其難以推廣，本設(shè)計(jì)采用國內(nèi)生產(chǎn)的通用元件，成本較低廉，本設(shè)計(jì)使其在整個單擺原理過程中自動測量車尾到最近障礙物的距離，在單擺原理到極限距離時(shí)會發(fā)出急促的警告聲，提醒駕駛員注意剎車，如果和制動系統(tǒng)聯(lián)系在一起也可以形成自動剎車。

2. 單擺原理下汽車報(bào)警的設(shè)計(jì)存在問題

2.1 預(yù)警時(shí)間不足最大有效探測距離的問題，大多數(shù)單擺原理雷達(dá)的最大有效探測距離：墻面小于2.5m，行人0.6-1.2 m。實(shí)驗(yàn)知道一些駕駛員的習(xí)慣初始單擺原理速度3-12km/月 ，即0.83-3.3 m/s，。現(xiàn)以平均1.5 m/s計(jì)算，單擺原理雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)僅有1.67 s，對行人只有0.4-0.8 s。如此以來，等報(bào)警器報(bào)警后汽車再減速就很緊張，明顯感到預(yù)警時(shí)間不足。

（2） 反映速度遲鈍多數(shù)成品單擺原理雷達(dá)的顯示速度因?yàn)榭紤]到抗干擾等因素，顯示更新的速度約0.2-0.4s，即在0.2-0.4s顯示一次距離，根據(jù)以上的推斷，從單擺原理雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到發(fā)出警報(bào)如果需要3s秒，這時(shí)車已經(jīng)行使了0.45s，這顯然感到反應(yīng)遲鈍。

3.為了克服汽車單擺原理下只防盜不報(bào)警的缺點(diǎn)，電子報(bào)警防盜器應(yīng)運(yùn)而生。

3.1 設(shè)計(jì)總方案本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)及無線收發(fā)模塊作為新型報(bào)警器的控制與信號傳輸?shù)暮诵?，并配合編碼譯碼芯片對信號進(jìn)行編碼譯碼。目前市場上推出一種護(hù)盤式轉(zhuǎn)向盤鎖，以覆蓋的方式，將鎳鋁高強(qiáng)度合金鋼橫跨在轉(zhuǎn)向盤的某二輻，在鎖頭上再接一根鋼棒，防止歹徒使用暴力竊車。操作程序是：先將轉(zhuǎn)向盤取下，將利 鎖帽蓋套在轉(zhuǎn)向軸上。即使小偷隨便拿一個轉(zhuǎn)向盤也無法安裝在轉(zhuǎn)向軸上。

3.2系統(tǒng)安裝與調(diào)試

實(shí)驗(yàn)焊接完畢后就應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)線路圖進(jìn)行調(diào)試，以便檢測其實(shí)際的性能。調(diào)試必須按一定的方法和步驟進(jìn)行。不通電檢查電路安裝。認(rèn)真檢查接線是否正確，如多線，少線或錯線，尤其是電源線不能接錯或接反。電源接通后，首先觀察有無異常現(xiàn)象，包括有無冒煙，異常氣味。觸摸元件是否發(fā)燙，電源是否短路等。如果出現(xiàn)異常，應(yīng)立即切斷電源，排除故障后，才可重新通電。調(diào)試過程中，不但要認(rèn)真觀察和測量，還要認(rèn)真記錄。包括記錄觀察的現(xiàn)象，測量的數(shù)據(jù)，波形及相位關(guān)系。必要時(shí)在記錄中應(yīng)附加說明，尤其是那些和設(shè)計(jì)不符的現(xiàn)象更是記錄的重點(diǎn)。通過收集第一手資料，可以幫助自己積累實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，切不可低估記錄的重要作用。

3.3系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)的主要思路是將預(yù)置、發(fā)射、接收、顯示、聲音報(bào)警等功能編成獨(dú)立的模塊，在主程序中采用鍵控循環(huán)的方式，當(dāng)按下控制鍵后，在一定周期內(nèi)，依次執(zhí)行各個模塊，調(diào)用預(yù)置子程序，發(fā)射子程序、查詢接收子程序、定時(shí)子程序，并把測量的結(jié)果進(jìn)行分析處理，根據(jù)處理結(jié)果決定顯示程序的內(nèi)容以及是否調(diào)用聲音，顯示報(bào)警程序。當(dāng)測得距離小于預(yù)置距離時(shí)，聲音，顯示報(bào)警程序被調(diào)用。主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器T0工作模式為16位定時(shí)計(jì)數(shù)器模式。置位總中斷允許位EA并給顯示端口P0和P2清0。

4.設(shè)計(jì)體會與總結(jié)

本文汽車單擺原理防撞報(bào)警器吸取了國內(nèi)外各種報(bào)警器結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)良、造價(jià)低廉等部分特點(diǎn)，并結(jié)合汽車電子工業(yè)發(fā)展方向而設(shè)計(jì)的，它具有以下功能：a.單擺原理時(shí)能自動測出車尾與最近障礙物間的距離。b.單擺原理至極限安全距離2米時(shí)，發(fā)出報(bào)警聲提醒駕駛員注意剎車。c.在單擺原理過程中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警。

4.1 測距報(bào)警器的電路一般分為：a.發(fā)射部分 由低頻調(diào)制器、雙穩(wěn)回路、40kHz振蕩器、功率發(fā)送器及發(fā)射探頭等組成。40kHz振蕩器受雙穩(wěn)態(tài)賄賂控制斷續(xù)送出經(jīng)低頻調(diào)制器的信號，經(jīng)功率放大器放大，由超聲探頭向車后發(fā)射。b.接收部分.由接收探頭、放大電路、整形回路、雙穩(wěn)回路組成。接收探頭接收到反射信號由放大器放大后，再送入施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形，然后輸入報(bào)警部分。c.報(bào)警部分 由近距檢測、平滑電路、觸發(fā)器及聲光報(bào)警器電路組成。擴(kuò)展部分當(dāng)電源電壓偏低時(shí)，同樣使報(bào)警電路導(dǎo)通發(fā)出聲光報(bào)警。數(shù)字顯示部分由時(shí)鐘振蕩器、計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器組成。

4.2單擺原理測距原理單擺原理測距的原理是，通過不斷檢測單擺原理發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射單擺原理和接收到回波的時(shí)間差T，然后求出距離S=C×T/2，其中，C為單擺原理波速，常溫下取為344m/s。聲速確定后，只要測得單擺原理往返的時(shí)間，即可求得距離。測速原理汽車車速的測量是通過霍爾集成傳感器來實(shí)現(xiàn)的。測速原理汽車車速的測量是通過霍爾集成傳感器來實(shí)現(xiàn)的。單擺原理接收電路由單擺原理接收探頭、放大器和整形器組成。

4.3顯示報(bào)警單擺原理方案設(shè)計(jì)。顯示報(bào)警單擺原理是經(jīng)過單擺原理發(fā)射接收電路及單片機(jī)AT89C51處理后把信號轉(zhuǎn)化為人為可以知覺的數(shù)字顯示和報(bào)警響應(yīng)，以進(jìn)一步避免事故發(fā)生。顯示報(bào)警電路由顯示和報(bào)警兩部分電路組成，主要實(shí)現(xiàn)在出現(xiàn)緊急情況下的顯示報(bào)警功能，以此提醒駕駛員在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，發(fā)光二極管LED顯示器常用兩種驅(qū)動方式：靜態(tài)顯示驅(qū)動和動態(tài)顯示驅(qū)動。單片機(jī)只需要把要顯示的字形段碼發(fā)送到接口電路并保持不變即可，如果要顯示新的數(shù)據(jù)，再發(fā)送新的字形段碼。因此，使用這種方法單片機(jī)中CPU開銷小，但這種驅(qū)動方法需要寄存器、譯碼器等硬件設(shè)備。當(dāng)需要顯示的位數(shù)增加時(shí)，所需的器件和連線也相應(yīng)增加，成本也增加。

4.4控制器AT89C2051的功能與特點(diǎn)AT89C2051是一個低功耗、高性能的CMOS8位微處理器，與MCS-51系列指令集和引腳兼容，具有以下特點(diǎn)：128 bytes內(nèi)部RAM，2Kbytes EPROM，15根I/O線，2個16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，5個兩級中斷源，1個全雙工串行口，一個片內(nèi)精密模擬比較器和片內(nèi)振蕩器，低功耗的閑置和掉電模式。工作電壓范圍4.25V～5.5V，工作頻率取12MHz。AT89C2051的P1.6控制CC7555電路根據(jù)測量結(jié)果，產(chǎn)生一定頻率的信號驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲。P1.4、P1.5分別作為驅(qū)動芯片MCS14495的鎖存信號，用于控制產(chǎn)生的BCD（BinaryCode Decimal，二進(jìn)制編碼表示的十進(jìn)制數(shù)）碼是顯示高位還是低位。內(nèi)部定時(shí)器T0工作在定時(shí)方式，T0在單擺原理發(fā)射時(shí)開始計(jì)數(shù)，當(dāng)P3.2引腳收到回波后，停止計(jì)數(shù)，T0所計(jì)時(shí)間即為單擺原理往返傳輸時(shí)間，單片機(jī)對該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即可測出距離。

4.5硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)該報(bào)警器由控制系統(tǒng)、單擺原理發(fā)射電路、接收電路、測速電路、報(bào)警電路、LED顯示電路組成，單擺原理發(fā)射電路由CC7555時(shí)基電路和單擺原理發(fā)射探頭組成。單片機(jī)AT89C2051的P1.7引腳控制CC7555時(shí)基電路產(chǎn)生40kHz的頻率信號給單擺原理發(fā)生器，由單擺原理探頭發(fā)射的單擺原理射向障礙物。利用單擺原理測距具有以下特點(diǎn)：測量靈敏度高，穿透力強(qiáng)，測量速度快，測量角度大，可對較大范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測。單擺原理接收電路由單擺原理接收探頭、放大器和整形器組成。由障礙物反射回來的單擺原理經(jīng)接收探頭，變換為電脈沖信號，再由放大器、整形器放大和整形后送入到單片機(jī)AT89C2051的P3.2引腳。放大器宜選用有足夠增益和較低噪聲的寬帶放大器，以保持脈沖信號尤其是前沿不發(fā)生畸變，提高測距的精度。

5.結(jié)尾

由于時(shí)間和其它客觀上的原因，此次設(shè)計(jì)沒有做出溫度補(bǔ)償。但是對設(shè)計(jì)有一個很好的理論基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)的最終結(jié)果是使單擺原理測距模塊能，實(shí)現(xiàn)單擺原理的發(fā)送與接收，從而實(shí)現(xiàn)利用單擺原理方法測量物體間的距離.

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳光東.單擺原理下汽車倒車碰撞防止系統(tǒng)設(shè)[J].武漢：華中理工大學(xué)出版社2012（4）21—25.

[2] 董子和，李永輝.單擺系統(tǒng)的建立及其在汽車防撞系統(tǒng)的應(yīng)用[J].汽車電器2011（1）19.

[3] 李茂山.單擺原理汽車報(bào)警系統(tǒng)測距原理及實(shí)踐技術(shù)[J].實(shí)用測試技術(shù)，2012（9）10.