解析安全車距預(yù)警裝置設(shè)計論文

　　1 引言

　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展，汽車成為大多數(shù)家庭的必備品。汽車在給人們帶來便利生活的同時，也使得交通事故發(fā)生率呈不斷上升的趨勢，而交通事故的發(fā)生往往與駕駛員的疲勞駕駛和對車距的錯誤判斷有直接關(guān)系。如果能在事故發(fā)生前對駕駛員發(fā)出預(yù)警，則可在很大程度上減少或預(yù)防事故的發(fā)生。因此，對安全車距預(yù)警系統(tǒng)的研究具有很好的現(xiàn)實意義。

　　2 系統(tǒng)的總體設(shè)計

　　2.1 總體結(jié)構(gòu)功能

　　系統(tǒng)功能的設(shè)計主要是由安全車距預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及功能組成的。該系統(tǒng)主要是依據(jù)駕駛員設(shè)定及車輛整體的狀態(tài)確定當(dāng)時的安全車距，并依據(jù)當(dāng)前的車況和路況信息，使油門開度和制動壓力達(dá)到車輛保持安全距離行駛的需要。通過油門執(zhí)行器控制算法和制動執(zhí)行器控制算法，并通過控制相應(yīng)執(zhí)行器來實現(xiàn)油門開度和制動壓力，同時當(dāng)前的車量信息狀況和路面狀況信息將通過顯控裝置提供給車輛的駕駛員，使駕駛員能提前進(jìn)行預(yù)防。

　　2.2 預(yù)警裝置系統(tǒng)

　　全車距預(yù)警裝置系統(tǒng)主要可以分為測距模塊、信息采集模塊、液晶顯示模塊、主控模塊等四大模塊，其功能如下：①測距模塊：由紅外線測距儀發(fā)出紅外線，以達(dá)到對周圍物體的距離進(jìn)行測量的目的。②信息采集：通過傳感器收集汽車各方位的行駛狀態(tài)。③液晶顯示：通過信息采集組合處理后顯示汽車周圍與物體的距離。④主控單元：是掌管指令發(fā)出撤回處理等的中央系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述功能，并實現(xiàn)車輛的安全距離預(yù)警系統(tǒng)的實時性，只有一個單一的電控單元是難以實現(xiàn)的，同時對系統(tǒng)的擴展和其他電控系統(tǒng)的信息共享也很難做到。為保證系統(tǒng)的及時性和可靠性實現(xiàn)，開放式通訊和各組件的分布式控制，安全車距保持系統(tǒng)特別將CAN 總線也應(yīng)用于其中。

　　3 紅外線測距設(shè)計

　　3.1 紅外線測距儀工作原理

　　利用的是紅外線傳播時的不擴散原理。當(dāng)測距儀內(nèi)的紅外線發(fā)出，碰到反射物被反射回來，被測距儀接收到時，再根據(jù)接收到紅外線的時間及紅外線的傳播速度計算距離。簡單地說就是先對準(zhǔn)目標(biāo)，然后接通紅外線測距儀電源，開啟發(fā)射電路，經(jīng)過發(fā)射系統(tǒng)，發(fā)射紅外信號，同時，采樣器發(fā)射信號，當(dāng)作計數(shù)器開門的脈沖信號，啟動計數(shù)器，時鐘振蕩器向計數(shù)器輸入有效的計數(shù)脈沖，由目標(biāo)反射回來的紅外線回波作用在光電探測器上，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號，經(jīng)由放大器放大，進(jìn)入計數(shù)器，作為計數(shù)器的關(guān)閉信號。其測距公式為：L=Ct/2。式中：L—待測距離;c—光速;t—光脈沖在待測距離上往返傳輸所需要的.時間。求出光脈沖在待測距離往返傳輸中所需要的時間就可以通過上式求出目標(biāo)距離。

　　3.2 紅外線電路設(shè)計

　　(a)發(fā)射電路組成：紅外發(fā)射驅(qū)動電路包括一個共射放大電路和一個作為開關(guān)的三極管電路。(b)發(fā)射電路工作原理：在共射放大電路中，紅外發(fā)光二極管TLN205 連接于共射放大電路的集電極，與基極和發(fā)射極相接的二極管起溫度補償作用。控制管腳Vin 與單片機相接。當(dāng)控制管腳Vin 輸入信號時，控制電路的三極管導(dǎo)通,則整個電路導(dǎo)通,紅外發(fā)光二極管TLN205 發(fā)射出紅外光(c) 接收電路組成: 紅外接收驅(qū)動電路包含紅外接收管TPS708 和兩個電壓串聯(lián)負(fù)反饋模擬運算放大電路兩個模塊。(d)接收電路工作原理:紅外發(fā)光管TLN205 發(fā)射出的紅外光，遇到前方障礙物會反射回來，由紅外接收管TPS708 接收，此時TPS708 會產(chǎn)生一個與光強相對應(yīng)的電流。電流經(jīng)過LM358兩級放大后，在輸出端可以獲得一個0～3V 的模擬電壓，由單片機模擬輸入量進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換，最后將轉(zhuǎn)換結(jié)果通過LED顯示出來

　　4 報警系統(tǒng)設(shè)計

　　微處理器直接對聲光報警電路和LED 顯示器進(jìn)行控制。LED 液晶屏通常是以數(shù)字的形式反映障礙物與車之間的距離，用聲音的不同頻率來預(yù)警與周圍物體的距離，在不同距離時會發(fā)出不同的聲音，如2 米時有警報聲，但低沉且時間間隔長;1.5米時聲音變?yōu)榧贝偾視r間間隔變短;當(dāng)小于1 米時，會發(fā)出長鳴聲指示燈變紅并且閃爍不停，以此達(dá)到報警的目的。此程序采用了模塊化設(shè)計，包含主程序和子程序兩個模塊，通過系統(tǒng)初始化，控制脈沖信號的發(fā)射和接收，再根據(jù)時間計算與周圍物體之間的距離，并且根據(jù)車輛行駛速度確定是否在對應(yīng)的安全距離范圍內(nèi)，是否發(fā)出警報。

　　5 結(jié)論

　　安全車距預(yù)警系統(tǒng)的出現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的安全行駛和安全距離進(jìn)行預(yù)警，提示駕駛員提前進(jìn)行防范，減少事故的發(fā)生。該系統(tǒng)不僅成功地使人—車—路一體化，從而達(dá)到安全控制的目的，提高行車的安全性能，同時也采用了微處理器設(shè)計，使數(shù)據(jù)處理和實時控制的功能得到充分發(fā)揮。本系統(tǒng)還具有體積小、使用方便的特點，因此具有很高的實用性。其缺點是在一些意料之外的噪聲影響下，紅外線傳感器有時也會發(fā)出錯誤報告。

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