汽車(chē)安全距離自動(dòng)調(diào)整裝置

曹振 張靜

摘 要：汽車(chē)安全問(wèn)題對(duì)于我們?nèi)魏我粋€(gè)人來(lái)說(shuō)都是一個(gè)永恒的問(wèn)題。只有保障了我們生命安全，才能促進(jìn)社會(huì)的和諧穩(wěn)定發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)因交通事故造成的死亡人數(shù)均在10萬(wàn)人，位居世界首位。交通事故的發(fā)生大多數(shù)都是人為的。為了減少這種事故的發(fā)生，人們研制出了汽車(chē)自動(dòng)駕駛技術(shù)、汽車(chē)輔助駕駛系統(tǒng)以及高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)安全間距;STM32微控制器;超聲波傳感器;雨量傳感器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.106

汽車(chē)是城市交通運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)重要的工具，汽車(chē)給我們帶來(lái)方便的同時(shí)也因?yàn)橐恍┤藶橐蛩亟o我們帶來(lái)了極大的傷害，輕則財(cái)產(chǎn)損失，重則人員傷亡。因此本設(shè)計(jì)的主要目的就是設(shè)計(jì)一款可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)安全間距可以自動(dòng)調(diào)整的裝置，該裝置能夠?qū)⑵?chē)所處的外界環(huán)境作為參數(shù)去自動(dòng)調(diào)整安全間距和報(bào)警距離，從而降低人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的概率。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

汽車(chē)安全間距自動(dòng)調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。本裝置以STM32微控制器為控制核心，外圍包括光照、雨量、溫度傳感器，四路超聲波，指示燈、蜂鳴器，顯示器。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本裝置采用四路超聲波來(lái)測(cè)量當(dāng)前車(chē)距，四個(gè)超聲波模塊組成四路超聲波電路，超聲波模塊（HC-SR04）采用IO口trig觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào)，模塊會(huì)自動(dòng)發(fā)出4個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有返回信號(hào)。有信號(hào)返回，通過(guò)IO口ECHO輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測(cè)試距離=（高電平時(shí)間*聲速（340M/S））/2;模塊使用簡(jiǎn)單一個(gè)控制口發(fā)一個(gè)10US以上的高電平，就可以在接收口等待高電平輸出。一有輸出就可以開(kāi)定時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就可以讀定時(shí)器的值，此時(shí)就為此次測(cè)距的時(shí)間，方可算出距離。如此不斷的周期測(cè)，即可以達(dá)到移動(dòng)測(cè)量的值。

本裝置使用YL-83雨滴模塊作為雨量傳感、數(shù)字光照傳感器BH1750FVI—YG-30模塊作為光照傳感器、DS18B20溫度傳感器作為溫度傳感器。YL-83雨滴模塊的雨滴板面積大模擬量輸出，輸出引腳接在AD轉(zhuǎn)換器微控制器通過(guò)IIC總線(xiàn)讀取到當(dāng)前的雨量大小，電容C18為濾波電容。數(shù)字光照傳感器BH1750FVI—YG-30，采用ROHM原裝BH1750FVI芯片，光照范圍寬（0～65535lx），內(nèi)置16bitAD轉(zhuǎn)換器，接近于視覺(jué)靈敏度的分光特性，接近于人的視覺(jué)。微控制器通過(guò)IIC總線(xiàn)來(lái)讀取當(dāng)前光照強(qiáng)度，電阻R15、16為總線(xiàn)上拉電阻（與AD轉(zhuǎn)換器共用）。DS18B20數(shù)字溫度傳感器體積小、抗干擾能力強(qiáng)、精度高，微控制器通過(guò)單總線(xiàn)讀取當(dāng)前溫度，電阻R1為單總線(xiàn)上拉電阻。

本裝置采用串口顯示屏作為顯示器。顯示當(dāng)前溫度、四路超聲波距離、雨量、光照強(qiáng)度。本裝置采用7個(gè)LED燈來(lái)指示當(dāng)前模塊狀態(tài)以及報(bào)警，蜂鳴器用來(lái)安全距離報(bào)警。蜂鳴器使用5V有源蜂鳴器。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的主流程圖如圖2所示。系統(tǒng)通電運(yùn)行后，首先進(jìn)行系統(tǒng)分別驅(qū)動(dòng)四路超聲波，然后單片機(jī)讀取四路超聲波測(cè)得的距離，驅(qū)動(dòng)溫度傳感器，讀取當(dāng)前溫度值，讀取當(dāng)前光照強(qiáng)度、雨量。通過(guò)測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算適合當(dāng)前環(huán)境下的安全距離及報(bào)警距離。并將其數(shù)據(jù)在顯示屏上顯示出來(lái)。最后給小車(chē)發(fā)送適合的指令。

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)主要完成對(duì)汽車(chē)的安全間距自動(dòng)調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)汽車(chē)周?chē)h(huán)境檢測(cè)并進(jìn)行分析，計(jì)算得到最安全的距離。以STM32作為主控制器，外部檢測(cè)模塊由行人位置檢測(cè)模塊，超聲波測(cè)距模塊，光照強(qiáng)度檢測(cè)，雨量大小檢測(cè)所組成。分別對(duì)前方車(chē)與行人之間的距離，車(chē)與車(chē)、車(chē)與障礙物之間的距離，車(chē)外光照強(qiáng)度，雨量大小檢測(cè)，已計(jì)算出最安全的距離，達(dá)到安全駕駛的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭天祥.新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程[M].電子工業(yè)出版社.

[2]明日科技.C語(yǔ)言從入門(mén)到精通（第二版）[M].清華大學(xué)出版社.

[3]劉軍，張洋，嚴(yán)漢宇.例說(shuō)STM32（第二版）[M].北京航空航天大學(xué)出版社.

[4]張勇.ARM Cortex-M3 嵌入式開(kāi)發(fā)與實(shí)踐—基于STM32F103[M].清華大學(xué)出版社.

[5]周潤(rùn)景，韓亦俍，劉艷珍，劉百靈.PROTEUS原理圖仿真與PCB設(shè)計(jì)實(shí)力精解[M].中國(guó)工信出版集團(tuán).

項(xiàng)目來(lái)源：上海工程技術(shù)大學(xué)2018年院級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目

項(xiàng)目編號(hào)：cx18-01