車載安全系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

1、一、設(shè)計(jì)背景 隨著社會(huì)的發(fā)展，車載安全系統(tǒng)在交通安全中起著越來越大的作用，但仍然不可避免發(fā)生意外情況。車載安全系統(tǒng)為避免事故發(fā)生提供了重要的保障。因此，車載安全系統(tǒng)的開發(fā)具有重要意義。二、設(shè)計(jì)思路小小車車模模擬擬系系統(tǒng)統(tǒng) 車速測量1 車距測量2超速報(bào)警3液晶顯示4 智能避障 5車車載載安安全全系系統(tǒng)統(tǒng) 車速檢測方案 車距檢測方案三、方案的論證與選擇1、車速測量方案一、利用霍爾開關(guān)測速原理：霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的關(guān)系。 霍爾開關(guān) 有源磁電轉(zhuǎn)換器件， 把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號。輸入端是以磁感應(yīng)強(qiáng)度B 來表征的，當(dāng)B 值達(dá)到一定的程度（如B1）時(shí)，霍爾

2、開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。由單片機(jī)檢測電平變化來計(jì)數(shù)。 方案二、計(jì)數(shù)對射傳感器 原理：采用對射式紅外頭，當(dāng)紅外線發(fā)射端發(fā)出紅外線經(jīng)過車輪中心小孔時(shí)，接收端將收到紅外線，產(chǎn)生一個(gè)低電平通過比較器輸出，進(jìn)而產(chǎn)生一個(gè)高低電平的脈沖變化送至單片機(jī)。利用單片機(jī)的外部中斷處理實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)測速功能。 光電編碼盤 傳感器內(nèi)部電路圖綜上，我們選擇方案二（對射式計(jì)數(shù)傳感器）。2、車距的測量方案一 紅外線測距方案二 超聲波測距紅外線測距紅外線測距原理： 紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強(qiáng)度也不同。缺點(diǎn)： 設(shè)計(jì)測距時(shí)，容易受到周圍的光線干擾，造成誤觸發(fā)。超聲波測距 測距原理（時(shí)間差測距法）

3、： 超聲波在傳播中碰到障礙物就立即返回來，記錄超聲波往返時(shí) 間可計(jì)算距離。 超聲波在空氣中的傳播速度：v=340m/s， 則距障礙物的距離s=340t/2 缺點(diǎn)：溫度變化時(shí)超聲波速度會(huì)變化。 一、測速模塊 測速過程 由單片機(jī)外部中斷INT0對檢測到的高低電平變化的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，其仿真模型如圖所示：四、設(shè)計(jì)過程驅(qū)動(dòng)部分L298N特點(diǎn)：a、可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī) b、輸出電壓最高可達(dá)50V c、輸出電流可達(dá)25 A d、控制電路簡單，使用方便在本系統(tǒng)中的應(yīng)用： a、由單片機(jī)的I/O口提供信號驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī) b、輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制小車小車轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向 c、輸入脈沖信號控制電機(jī)的速度

4、進(jìn)而控制小車速度小車速度 車速換算 光電編碼盤共有20 個(gè)孔，即車輪每轉(zhuǎn)一圈，傳感器會(huì)輸出20個(gè)下降沿，在外部中斷服務(wù)程序中計(jì)數(shù)變量counter增量為20。車輪直徑： d=0.065m，計(jì)算車行進(jìn)的距離為L，定時(shí)器定時(shí)每隔1秒顯示L即為車速n。所用傳感器：US-020 輸入一個(gè)10US以上的高電平，觸發(fā)模塊測距，系統(tǒng)便可發(fā)出8個(gè)40KHZ的超聲波脈沖，然后測回波信號。當(dāng)檢測到回波信號后，通過Echo管腳輸出一個(gè)高電平，電平寬度為超聲波往返時(shí)間之和。 根據(jù)往返時(shí)間可以計(jì)算距離值。 即距離值為：(高電平時(shí)間*340m/s)/2。2、車距測量五、程序設(shè)計(jì)1、程序設(shè)計(jì)框圖2、程序設(shè)計(jì)流程圖1、所達(dá)到

5、的指標(biāo)： 可靈活控制小車速度； 隨時(shí)測量并顯示速度值、車距； 設(shè)定一個(gè)速度值，當(dāng)小車速度超過此值就會(huì)發(fā)出信號報(bào) 警并減速； 設(shè)定一個(gè)距離值，當(dāng)小車與障礙物距離達(dá)到此值就報(bào)警轉(zhuǎn) 彎避障； 根據(jù)速度不同報(bào)警車距不同；六、結(jié)果性能分析2、需要改進(jìn)的地方： 系統(tǒng)的精度不是很高，我們采用的是開環(huán)的控制方式。 改進(jìn)：采用閉環(huán)控制方案，提高精度。 本系統(tǒng)中沒有考慮不同的道路及環(huán)境下車速的限定值 不一樣。 改進(jìn)：根據(jù)不同的環(huán)境設(shè)定車速 設(shè)計(jì)的系統(tǒng)簡單，實(shí)際的車載安全系統(tǒng)較為復(fù)雜。 改進(jìn)：增加功能設(shè)計(jì)，達(dá)到更好的模擬。結(jié)合生活實(shí)際模擬設(shè)計(jì)結(jié)合生活實(shí)際模擬設(shè)計(jì)1物理、單片機(jī)、電路、控制物理、單片機(jī)、電路、控制2霍爾效應(yīng)、紅外、超聲波霍爾效應(yīng)、紅外、超聲波3軟件仿真與實(shí)際結(jié)合軟件仿真與實(shí)際結(jié)合4七、作品概況八、作品實(shí)物及其應(yīng)用速度檢測，提醒駕駛員不超速智能減速，報(bào)警一段時(shí)間駕駛員不采取措施時(shí)就自動(dòng)減速車距檢測，實(shí)時(shí)報(bào)警提醒避障在道路上行駛時(shí)根據(jù)車速不同確定不同報(bào)警車距九、創(chuàng)新點(diǎn) 小車系統(tǒng)模擬現(xiàn)實(shí)的車載系統(tǒng) 超速報(bào)警 智能避障 速度不同的報(bào)警距離