引言
高速公路交通系统在我国的兴起,正改变着我国陆上交通的格局。然而近年来,道路交通安全形势越来越严峻,交通事故给家庭、集体和国家都带来了巨大的损失,已成为世界性的严重问题。这其中自高速公路投入使用以来,事故频发,已严重影响人们对使用高速公路的信心,据有关统计资料表明,在众多的高速公路交通事故中,追尾碰撞引起的事故占最多数,特别是夜间长时间驾驶会导致司机判断力失常,后方车辆司机只是根据前方车辆的尾灯来判断它的存在,忽略了对于与前方车辆应保持的安全距离。而这时车速往往很快,只要前方车辆稍微出现减速或刹车的情况,后面的车辆已来不及反应,就会酿成严重的追尾事故。大雾天气也可能诱发追尾事故。很明显,如果能够有效地控制追尾事故的发生,那么将大大改善现今的交通状况,减少伤亡,同时,也给公安交通工作带来极大的便利!因此开发一种实用经济的主动型防追尾安全装置具有十分重要的现实意义。
1 系统构成
系统主要有测距模块、驱动控制模块、人机接口和磁铁模块等组成,系统框图如图 1 所示:在系统中,最主要的就是两车之间的相对距离,因此,一般情况下在汽车防撞将两车之间的距离作为检测的主要对象。【图1】
2 硬件设计
本设计着力从经济型、家庭普及适用性角度,具有自动行车安全距离检测(30~50m)、防碰撞防追尾自动警示等实用功能的防撞主动防追尾电子装置。汽车主动式防撞装置实际上是一个单片机系统,主要包括单片机的主控系统、电源系统、信号采集系统及显示系统等部分。在数字控制系统中,单片机是主要的智能单元,控制方案通过软件来实现,利用单片机内部的程序存储器和数据存储器存储程序和数据参数。
2.1 单片机的选择
系统采用与 Inte] 公司生产的 MCS-51 完全兼容的 AT89C52 单片机。AT89C52 是一个低功耗,高性能的 CMOS 8 位单片机,片内包含 8KBytes ISP(In System Programmable)的可反复擦写 1000 次的Flash 只读程序存储器,该元件采用 Atmel 公司的高精度、非易失性存储技术制造而成,兼容标准的 MCS-51 指令系统以及 80C51 引脚结构,芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元,功能强大的微型计算机的 AT89S52 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。具有如下的标准功能:8k 字节 Flash,512字节 RAM,32 位 I/O 口线,内置 4KB EEPROM,MAX810 复位电路,三个 16 位定时器/计数器,一个 6 向量 2 级中断结构,全双工串行口。另外 AT89C52 可以降至 0Hz 静态逻辑操作,支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续进行工作。在掉电保护方式下,RAM 的内容被保存下来,振荡器被冻结,单片机的一切工作也停止下来,直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率 35Mhz,6T/12T 可选。
2.2 单片机系统设计
硬件设计的核心是单片微型计算机芯片 AT89C52.系统主控单元如图 2 所示。【图2】
AT89C52 单片机的特点如下:
·灵活的 ISP 在线系统编程。只需要一条 ISP 下载线就可以直接把 PC 上编译好的程序写到单片机和程序存储器中,不需要购买仿真器、芯片适配器等设备。
·32 个可编程的 I/O 口线。提供了丰富的 I/O 口资源。
·6 个中断源。
·3 个 16 位定时/计数器。
·256 字节内部 RAM.
·全双工串行 UART 通道。
·1000 次可重复擦写周期。
·引脚功能说明如下:
·输入/输出引脚(I/O 口线)
P0.0~P0.7:P0 口 8 位双向 I/O 口,占 39~32 脚;
P1.0~P1.7:P1 口 8 位准双向 I/O 口,占 1~8 脚;
P2.0~P2.7:P2 口 8 位准双向 I/O 口,占 21~28 脚;
P3.0~P3.7:P3 口 8 位准双向 I/O 口,占 10~17 脚;
·控制口线
PSEN(29 脚):外部程序存储器读选通信号。
ALE/PROG(30 脚):地址锁存允许/编程信号。
EA/VPP(31 脚):外部程序存储器地址允许/固化编程电压输入端。
RST/VPD(9 脚):RST 是复位信号输入端,VPD 是备用电源输入端。
·电源及其它
Vcc(40 脚):电源端+5V.
GND(20 脚):接地端。
XTALl、XTAL2(19~18 脚):时钟电路引脚。当使用内部时钟时,这两个引脚端外接石英晶体和微调电容。当使用外部时钟时,用于外接外部时钟源。
2.3 超声模块
在城市拥挤路面上,很多驾驶员都会关闭安全系统,这时系统的雷达测距功能就被浪费了。因此本设计采用超声波模块。超声波是一种声波,具有声波的所有基本物理特性如:反射、折射等,超声波测距也是利用其反射特性,发射模块发射出某一频率的超声波,遇到目标后反射回来,接收模块接收到反射信号,通过发射波和反射波的时间差,用声速乘以时间差的 1/2 即可求出目标距离。
人机接口包括按键和液晶显示。测距模块将超声波信号经过计算得出相对距离信号送给单片机,单片机经分析判断发出声光报警,驾驶员也可以通过显示器来调整安全距离。
如图 3 所示,本装置置于汽车驾驶座后台,可用于提醒后车司机注意与本车保持距离防止追尾。将传感器面朝后车,当与本车距离小于安全距离时,前车尾部将开启磁铁系统,增大前后车距离,以此达到主动防止被动追尾的效果。【图3】
2.4 磁铁系统
本系统由隔离装置、强磁铁、屏蔽罩构成;隔离装置将车身内部零件与强磁铁产生的磁场相隔离;强磁铁固定在隔离装置表面并分布在车身头部与尾部,在前车尾部加载可动磁力盒,可实现 90 度的旋转(通过程序实现),在后车前端固定同样的磁力盒。两个磁力盒位置应相对。
a.两车距离处于安全距离时,两个磁力盒不正对。
b.当后车距离前车的距离超出安全距离时,前车尾部的超声波测距模块可将信号传输给 CPU,CPU 通过控制与可动磁力盒相连的电机带动磁力盒转动,使前后两车磁力盒同极相对,此时于前车尾部与后车头部的强磁铁产生磁场,使前后两车之间通过排斥力减缓冲力,主动避免后车追尾,缓解交通压力。此系统设计提供一种结构简单、性能可靠、成本低廉的防止汽车追尾装置。
2.5 总 PCB 图【图4】
3 软件流程图
本系统的程序软件总体包括:人一机接口程序,测距系统设计、人一机接口。测量执行系统包括数据处理程序。软件流程图结构图如图 5 所示。【图5】
4 结束语
根据试验结果归纳如下:
4.1 能够很好地把握行驶中或停车时的车间距。因为人的眼睛是有误差的,因此,即使规定了车间距离,也会产生 30%以上的误差。而此装置可以帮助人们提高掌握车间距的精确程度。
4.2 车辆接近将要发生危险时启动磁铁系统,通过控制与可动磁力盒相连的电机带动磁力盒转动,使前后两车磁力盒同极相对,此时于前车尾部与后车头部的强磁铁产生磁场,使前后两车之间通过排斥力减缓冲力,主动避免后车追尾。
4.3 精神方面的支柱。由于能主动避免后车追尾,因此驾驶员有一种安全感,紧张状态缓和,注意力分配均匀,驾驶起来很沉着。
由于该装置是一种结构简单、性能可靠、成本低廉的主动式防撞系统,可以有效地防止汽车追尾碰撞事故的发生,该系统在汽车领域的应用将会相当流行,所能带来的经济效益和社会效与益将会相当可观。
参考文献
[1]何立民。MCS-51 单片机应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,1990.
[2]张福学。传感器应用及其电路精选[M].北京:电子工业出版社,1993.
[3]董子和,等。超声波测距系统的建立及其在汽车防撞系统中的应用[J].汽车电器。
[4]程俊红。基于单片机的汽车防追尾系统设计[J].中外企业家,2013(446):224.
[5]王洁。汽车防撞雷达测距性能分析[J].科技情报开发与经济,2007(7)。
[6]赵晶。电路设计与制版 Protel99 高级应用[M].北京:人民邮电出版社,2000.
摘要随着互联网技术的飞速发展,人们的生活方式发生了翻天覆地的变化,互联网已渗透各种领域各行各业,影响着人们生活的方方面面。移动互联技术革命不仅带来了生活方式的变化,更是带来了商业模式的变革。自工业革命以来,工业思维一直是社会的主导思维,...
第八章互联网平台经济下的茶品开发机理本文通过第三章的对比分析,阐述了互联网平台经济产品开发基于封闭式开发向开放式开发的转变,基于线性开发向环形开发转变,基于周期性开发向快速迭代开发转变的基础,第四章、第五章、第六章、第七章分别对互联网平...
为配合常州信息职业技术学院"机电一体化技术品牌特色专业"建设, 笔者研究开发一种机电一体化综合实验平台。该平台采用模块化的设计方法, 相关模块之间可根据课程或实验的需要进行组合, 完成多个综合性实验。...
随着我国经济的不断发展,起重机在工业安装以及物资的运输中起到了不可忽视的作用。现阶段我国拥有的起重机的设计以及制造水平正向世界水平逐步靠拢,然而由于一部分的历史原因,在起重机的设计方面我国承袭了前苏联的相关设计理念,从而致使起重机能耗高、...
引言经济环境与人们生活水平的不断提高,对空调制冷系统也提出了更高的要求。这也就给广大的空调设计与安装人员提出了更高的要求,不止局限于对系统与设备的了解,还要设计出更加稳定、高效的空调制冷系统。完善的空调制冷技术对机械工程的稳定运行是一大保...
第三章平台经济下产品开发基础的理论研究企业从一维走到今天的多维,产品开发也随之变化,在平台经济背景下,在多维企业模式下,企业的产品开发也需要与时俱进的更替。顺应时代潮流的产品开发设计方式对企业生命力的持续具有十分重要的意义,是企业在市场...
随着我国经济的发展,人们生活水平的提高,工作节奏日益加快,许多人没有时间或者忽视了对身体的锻炼与调理,导致部分人身体素质下降并且出现一些疾病,为此我们设计了多功能自发电理疗健身一体机,该机具备健身与理疗的双重功能,以满足不同人群的需求。一...
第四章互联网平台经济下产品开发设计的体制架构第二章的相关理论分析,了解到产品开发是一个综合的过程,是企业竞争的核心,产品开发的过程复杂,影响因素众多,现有企业的新产品开发存在了许多问题:无法及时推出具有竞争力的产品,产品更新换代慢,产品...
第一章绪论1.1引言互联网平台经济时代已经来临,面对日益激烈的市场竞争,工业经济时代的企业管理与产品开发机制开始暴露出种种问题,无法跟上时代的脚步。企业在互联网平台经济背景下,转变产品开发设计机制,改善产品开发组织架构,改进产品开发流程,...
在国民经济的发展当中,机械加工行业主要涉及军事、重工等行业的发展,主要担负着为国民经济的发展提供物质设备支持的主要任务,对于国民经济的发展来说,机械加工工业直接会影响到国家国民经济的自动化水平,对一个国家生产力的提高起着至关重要的作用。因...