解析安全車(chē)距預警裝置設計論文
1 引言
隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，汽車(chē)成為大多數家庭的必備品。汽車(chē)在給人們帶來(lái)便利生活的同時(shí)，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(chē)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)出預警，則可在很大程度上減少或預防事故的發(fā)生。因此，對安全車(chē)距預警系統的研究具有很好的現實(shí)意義。
2 系統的總體設計
2.1 總體結構功能
系統功能的設計主要是由安全車(chē)距預警系統的結構以及功能組成的。該系統主要是依據駕駛員設定及車(chē)輛整體的狀態(tài)確定當時(shí)的安全車(chē)距，并依據當前的車(chē)況和路況信息，使油門(mén)開(kāi)度和制動(dòng)壓力達到車(chē)輛保持安全距離行駛的需要。通過(guò)油門(mén)執行器控制算法和制動(dòng)執行器控制算法，并通過(guò)控制相應執行器來(lái)實(shí)現油門(mén)開(kāi)度和制動(dòng)壓力，同時(shí)當前的車(chē)量信息狀況和路面狀況信息將通過(guò)顯控裝置提供給車(chē)輛的駕駛員，使駕駛員能提前進(jìn)行預防。
2.2 預警裝置系統
全車(chē)距預警裝置系統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(xiàn)測距儀發(fā)出紅外線(xiàn)，以達到對周?chē)矬w的距離進(jìn)行測量的目的。②信息采集：通過(guò)傳感器收集汽車(chē)各方位的行駛狀態(tài)。③液晶顯示：通過(guò)信息采集組合處理后顯示汽車(chē)周?chē)c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。為了實(shí)現上述功能，并實(shí)現車(chē)輛的安全距離預警系統的實(shí)時(shí)性，只有一個(gè)單一的電控單元是難以實(shí)現的，同時(shí)對系統的擴展和其他電控系統的信息共享也很難做到。為保證系統的及時(shí)性和可靠性實(shí)現，開(kāi)放式通訊和各組件的分布式控制，安全車(chē)距保持系統特別將CAN 總線(xiàn)也應用于其中。
3 紅外線(xiàn)測距設計
3.1 紅外線(xiàn)測距儀工作原理
利用的是紅外線(xiàn)傳播時(shí)的不擴散原理。當測距儀內的紅外線(xiàn)發(fā)出，碰到反射物被反射回來(lái)，被測距儀接收到時(shí)，再根據接收到紅外線(xiàn)的時(shí)間及紅外線(xiàn)的傳播速度計算距離。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是先對準目標，然后接通紅外線(xiàn)測距儀電源，開(kāi)啟發(fā)射電路，經(jīng)過(guò)發(fā)射系統，發(fā)射紅外信號，同時(shí)，采樣器發(fā)射信號，當作計數器開(kāi)門(mén)的脈沖信號，啟動(dòng)計數器，時(shí)鐘振蕩器向計數器輸入有效的計數脈沖，由目標反射回來(lái)的紅外線(xiàn)回波作用在光電探測器上，轉變?yōu)殡娒}沖信號，經(jīng)由放大器放大，進(jìn)入計數器，作為計數器的關(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(shí)間。求出光脈沖在待測距離往返傳輸中所需要的時(shí)間就可以通過(guò)上式求出目標距離。
3.2 紅外線(xiàn)電路設計
(a)發(fā)射電路組成：紅外發(fā)射驅動(dòng)電路包括一個(gè)共射放大電路和一個(gè)作為開(kāi)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�？刂乒苣_Vin 與單片機相接。當控制管腳Vin 輸入信號時(shí)，控制電路的三極管導通,則整個(gè)電路導通,紅外發(fā)光二極管TLN205 發(fā)射出紅外光(c) 接收電路組成: 紅外接收驅動(dòng)電路包含紅外接收管TPS708 和兩個(gè)電壓串聯(lián)負反饋模擬運算放大電路兩個(gè)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(huì )反射回來(lái)，由紅外接收管TPS708 接收，此時(shí)TPS708 會(huì )產(chǎn)生一個(gè)與光強相對應的電流。電流經(jīng)過(guò)LM358兩級放大后，在輸出端可以獲得一個(gè)0～3V 的模擬電壓，由單片機模擬輸入量進(jìn)行A/D 轉換，最后將轉換結果通過(guò)LED顯示出來(lái)
4 報警系統設計
微處理器直接對聲光報警電路和LED 顯示器進(jìn)行控制。LED 液晶屏通常是以數字的形式反映障礙物與車(chē)之間的距離，用聲音的不同頻率來(lái)預警與周?chē)矬w的距離，在不同距離時(shí)會(huì )發(fā)出不同的聲音，如2 米時(shí)有警報聲，但低沉且時(shí)間間隔長(cháng);1.5米時(shí)聲音變?yōu)榧贝偾視r(shí)間間隔變短;當小于1 米時(shí)，會(huì )發(fā)出長(cháng)鳴聲指示燈變紅并且閃爍不停，以此達到報警的目的。此程序采用了模塊化設計，包含主程序和子程序兩個(gè)模塊，通過(guò)系統初始化，控制脈沖信號的發(fā)射和接收，再根據時(shí)間計算與周?chē)矬w之間的距離，并且根據車(chē)輛行駛速度確定是否在對應的安全距離范圍內，是否發(fā)出警報。
5 結論
安全車(chē)距預警系統的出現能夠實(shí)現車(chē)輛的安全行駛和安全距離進(jìn)行預警，提示駕駛員提前進(jìn)行防范，減少事故的發(fā)生。該系統不僅成功地使人—車(chē)—路一體化，從而達到安全控制的目的，提高行車(chē)的安全性能，同時(shí)也采用了微處理器設計，使數據處理和實(shí)時(shí)控制的功能得到充分發(fā)揮。本系統還具有體積小、使用方便的特點(diǎn)，因此具有很高的實(shí)用性。其缺點(diǎn)是在一些意料之外的噪聲影響下，紅外線(xiàn)傳感器有時(shí)也會(huì )發(fā)出錯誤報告。
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