汽車智能倒車輔助裝置設(shè)計

陳 明

（深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車與交通學(xué)院，廣東 深圳 518055）

隨著汽車進入千家萬戶，車位緊缺的問題開始凸顯，許多停車場為確保更多的停車位，導(dǎo)致車位越來越小、倒車越來越難．因此提高倒車的安全性成了車主關(guān)心的問題．現(xiàn)有的方法主要有：（1）自動泊車系統(tǒng)；（2）全方位可視倒車系統(tǒng)；（3）智能倒車系統(tǒng)．以上系統(tǒng)都能給倒車提供方便，但只是在眾多高級別汽車上才有裝備[1]．目前大多數(shù)汽車裝配了倒車?yán)走_(dá)，這只能對車輛正后方進行檢測報警，不能對后輪側(cè)面的盲區(qū)進行檢測，當(dāng)?shù)管嚲嚯x很近時，倒車?yán)走_(dá)已不能起到應(yīng)有的作用．在專利中有一些倒車輔助系統(tǒng)的整體設(shè)計，但都要對后視鏡進行結(jié)構(gòu)性改造，只適合原廠采購裝配[2]，不適合普遍使用．汽車電器市場里有獨立安裝的倒車可視系統(tǒng)，但它們同樣對汽車后輪側(cè)面的盲區(qū)無能為力，特別是在距離很近的時候．部分車主在右后視鏡上貼一個小圓鏡子，在倒車時可以盯著看，以增加倒車時的可靠性和安全，但是它減小了小汽車行車時后視鏡的可視面積，也就增加了行車時的不安全因素．

如何才能使大多數(shù)有倒車?yán)走_(dá)的汽車車主提高倒車的準(zhǔn)確性和安全性？本文設(shè)計了一種低成本的汽車智能倒車輔助裝置．

1 汽車后視鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

汽車后鏡控制系統(tǒng)示意如圖1，駕駛員通過調(diào)節(jié)控制器上的左右、上下開關(guān)控制左右后視鏡電機的運動，從而帶動鏡片上下左右運動，以達(dá)到合適的位置，以利于安全行車．

汽車后視鏡內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，由圖2可看出在拆除鏡片后，在汽車后視鏡的背面安裝有2個直流電機，直流電機帶動鏡片連接桿，使駕駛員方便的分別控制后視鏡的上下左右運動．

圖1 汽車后視鏡控制系統(tǒng)示意

圖2 汽車后視鏡內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計

本設(shè)計的硬件由MCS-51單片機、繼電器、電流檢測電路等構(gòu)成．

2.1 單片機系統(tǒng)（MCS-51）

單片機是本系統(tǒng)的中樞，它接受來至電流檢測電路的信號，并且進行計時和存儲，得出一個合適的時間值，當(dāng)小汽車進行倒車時，運用存儲的時間值，向后視鏡電機發(fā)出指令，令其轉(zhuǎn)動到倒車時所在位置，方便倒車操作．當(dāng)?shù)管嚱Y(jié)束后，又發(fā)出指令，令后視鏡電機反轉(zhuǎn)工作，使后視鏡回轉(zhuǎn)到正常駕車位置．單片機控制電路如圖3所示．

本裝置能與倒車信號聯(lián)動，或選擇用手動開關(guān)手動操作．

2.2 繼電器電路

電路中的工作分為2個部分，如圖4所示，繼電器 1控制本裝置與原車電路進行聯(lián)接和斷開，繼電器2執(zhí)行由單片機送來的正反轉(zhuǎn)指令，使后視鏡電機按要求進行設(shè)定的動作；向下轉(zhuǎn)到倒車位置或向上轉(zhuǎn)回正常駕駛位置．

2.3 電流檢測電路

電流檢測電路的作用是檢測后視鏡控制電機有沒有工作，檢測到有電流時，輸出一個高電平，沒有電流時，輸出一個低電平，作用就是控制555振蕩電路向單片機輸出振蕩信號．

只有當(dāng)P1.3開關(guān)按下后，本裝置才進行初始值的設(shè)定，電流檢測電路才起作用；具體動作是，當(dāng)調(diào)整后視鏡電機作下折動作時，同時會向與門電路送出一個高電平信號，開啟555振蕩信號輸入單片機T0口，51單片機將對輸入脈沖進行計數(shù)，當(dāng)后視鏡下折到倒車位后，再次按下單片機P1.3開關(guān)，關(guān)閉設(shè)定，此時將有一個計數(shù)值作為一個定值記憶在單片機中，此計數(shù)值與后視鏡下折時間也就量下折角度成正比，通過實驗或者計算都能找出它們對應(yīng)的關(guān)系，換算成時間后，用于單片機向繼電器 2發(fā)出控制正反轉(zhuǎn)時間的長短，從而控制后視鏡中上下動作電機的正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)后視鏡的下折和回位．

圖3 單片機控制電路

圖4 繼電器電路

2.4 脈沖震蕩電路（555）

振蕩電路如圖5所示．此電路只產(chǎn)生一個固定頻率的方波脈沖信號，輸出給單片機（T0）進行計數(shù)，輸出是否還要受到電流檢測電路提供的信號控制．由于最多只用十六位計數(shù)，因此555振蕩電路的頻率應(yīng)控制在500 Hz左右．

圖5 振蕩電路

3 程序設(shè)計流程

主程序流程圖如圖6所示．由P1.3控制裝置對后視鏡下折時間進行采集并存儲，用 INT0中斷來啟動主控制程序，由R0=0來確定對后視鏡電機進行的正反轉(zhuǎn)操作；正轉(zhuǎn)程序起動后將 R0取反，以便進行反轉(zhuǎn)程序，同樣，反轉(zhuǎn)程序起動后也將R0取反，也為下一次正轉(zhuǎn)程序做準(zhǔn)備．具體正反轉(zhuǎn)程序流程如圖7所示．

圖6 主程序流程圖

圖7 正反轉(zhuǎn)程序

4 裝置特點及應(yīng)用效果

由圖4可以看出本裝置與原車電路是并聯(lián)關(guān)系，在本裝置不工作時間內(nèi)原車后視鏡正常使用．其次，本裝置可與倒車信號聯(lián)動，也可獨立工作．工作時，介入原車后視鏡系統(tǒng)，不工作時，自動退出原車后視鏡系統(tǒng)．因此本裝置的安裝過程對車輛的損傷可減到最小，如想取消本裝置，可以不用再次折裝車內(nèi)飾，直接摘除．本裝置在單片機與執(zhí)行器的配合下，倒車時控制電機使右外后視鏡向下折5°～10°，確保駕駛員能夠看清右后輪盲區(qū)內(nèi)的障礙和相對位置，同時也能提高倒車入庫/位時的準(zhǔn)確性，該裝置改裝小，且并聯(lián)連接確保失效時不影響原車功能．

圖8 倒車后視鏡狀態(tài)

圖9 加裝本裝置后倒車后視鏡狀態(tài)

生活中，當(dāng)駕駛員開始倒車入庫/位，并且車位較小或車輛與車位較近（0.5～1m）時，駕駛員對左后輪的情況可以移動一下身體通過左后視鏡觀察，可是右后輪附近的情況是駕駛員怎樣動身體都沒法看到的，這時駕駛員通常會通過估計、慢點等方法后退，難免心里沒底；偶爾還會產(chǎn)生一點損失．假如此時右后視鏡能向下折一定的角度（5°～10°），讓駕駛員看清右后輪附近的情況，任何人倒車都不容易出問題．本裝置能在倒車時將右后視鏡下折，倒車完成后自動控制后視鏡回位．圖8是未使用本裝置前倒車時后視鏡視野圖，圖9是該裝置在小汽車上安裝的后視鏡視野實際效果圖，經(jīng)過半年的使用，該裝置效果良好、成本低、便于有電動后視鏡的車輛安裝．

[1] 陳勝華．“智能倒車”誰更智能[J]．當(dāng)代汽車，2009（2）：94-96．

[2] 倒車時鏡面自動翻轉(zhuǎn)后視鏡[P]．專利號：ZL 200420119054.1

[3] 徐淑華．單片微型機原理及應(yīng)用[M]．哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 1991．