解析安全車距預(yù)警裝置設(shè)計(jì)論文
1 引言
隨著經(jīng)濟(jì)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(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(shì)，而交通事故的發(fā)生往往與駕駛員的疲勞駕駛和對(duì)車距的錯(cuò)誤判斷有直接關(guān)系。如果能在事故發(fā)生前對(duì)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(duì)安全車距預(yù)警系統(tǒng)的研究具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。
2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
2.1 總體結(jié)構(gòu)功能
系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)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(shí)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(dòng)壓力達(dá)到車輛保持安全距離行駛的需要。通過(guò)油門執(zhí)行器控制算法和制動(dòng)執(zhí)行器控制算法，并通過(guò)控制相應(yīng)執(zhí)行器來(lái)實(shí)現(xiàn)油門開度和制動(dòng)壓力，同時(shí)當(dāng)前的車量信息狀況和路面狀況信息將通過(guò)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(cè)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(cè)距模塊：由紅外線測(cè)距儀發(fā)出紅外線，以達(dá)到對(duì)周圍物體的距離進(jìn)行測(cè)量的目的。②信息采集：通過(guò)傳感器收集汽車各方位的行駛狀態(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(shí)現(xiàn)上述功能，并實(shí)現(xiàn)車輛的安全距離預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，只有一個(gè)單一的電控單元是難以實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)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(shí)性和可靠性實(shí)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(cè)距設(shè)計(jì)
3.1 紅外線測(cè)距儀工作原理
利用的是紅外線傳播時(shí)的不擴(kuò)散原理。當(dāng)測(cè)距儀內(nèi)的紅外線發(fā)出，碰到反射物被反射回來(lái)，被測(cè)距儀接收到時(shí)，再根據(jù)接收到紅外線的時(shí)間及紅外線的傳播速度計(jì)算距離。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是先對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，然后接通紅外線測(cè)距儀電源，開啟發(fā)射電路，經(jīng)過(guò)發(fā)射系統(tǒng)，發(fā)射紅外信號(hào)，同時(shí)，采樣器發(fā)射信號(hào)，當(dāng)作計(jì)數(shù)器開門的脈沖信號(hào)，啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘振蕩器向計(jì)數(shù)器輸入有效的計(jì)數(shù)脈沖，由目標(biāo)反射回來(lái)的紅外線回波作用在光電探測(cè)器上，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號(hào)，經(jīng)由放大器放大，進(jìn)入計(jì)數(shù)器，作為計(jì)數(shù)器的關(guān)閉信號(hào)。其測(cè)距公式為：L=Ct/2。式中：L—待測(cè)距離;c—光速;t—光脈沖在待測(cè)距離上往返傳輸所需要的.時(shí)間。求出光脈沖在待測(cè)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(biāo)距離。
3.2 紅外線電路設(shè)計(jì)
(a)發(fā)射電路組成：紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)共射放大電路和一個(gè)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(bǔ)償作用。控制管腳Vin 與單片機(jī)相接。當(dāng)控制管腳Vin 輸入信號(hào)時(shí)，控制電路的三極管導(dǎo)通,則整個(gè)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(dòng)電路包含紅外接收管TPS708 和兩個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋模擬運(yùn)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(qiáng)相對(duì)應(yīng)的電流。電流經(jīng)過(guò)LM358兩級(jí)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(jī)模擬輸入量進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換，最后將轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)LED顯示出來(lái)
4 報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)
微處理器直接對(duì)聲光報(bào)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(lái)預(yù)警與周圍物體的距離，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(bào)聲，但低沉且時(shí)間間隔長(zhǎng);1.5米時(shí)聲音變?yōu)榧贝偾視r(shí)間間隔變短;當(dāng)小于1 米時(shí)，會(huì)發(fā)出長(zhǎng)鳴聲指示燈變紅并且閃爍不停，以此達(dá)到報(bào)警的目的。此程序采用了模塊化設(shè)計(jì)，包含主程序和子程序兩個(gè)模塊，通過(guò)系統(tǒng)初始化，控制脈沖信號(hào)的發(fā)射和接收，再根據(jù)時(shí)間計(jì)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(duì)應(yīng)的安全距離范圍內(nèi)，是否發(fā)出警報(bào)。
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(shí)也采用了微處理器設(shè)計(jì)，使數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)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(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，紅外線傳感器有時(shí)也會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤報(bào)告。
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