基于51單片機的汽車(chē)防碰撞系統的設計

　　1.引言

　　隨著(zhù)汽車(chē)技術(shù)的不斷進(jìn)步，尤其是自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的距離檢測設備將會(huì )不斷面世。目前，運用于汽車(chē)測距主要有以下四種方式：毫米波雷達測距方式；攝像系統測距方式；激光測距方式；超聲波測距方式。毫米波雷達存在電磁波相互干擾問(wèn)題，攝像系統則造價(jià)高昂，均難以在汽車(chē)上普及。激光測距具有測量時(shí)間短、量程大、精度高等優(yōu)點(diǎn)，適應汽車(chē)從低速前進(jìn)到高速前進(jìn)的測距需求，避免汽車(chē)高速行駛時(shí)因測距速度慢造成的測距失準現象。超聲波測距原理簡(jiǎn)單，制作方便，成本比較低，但其只適用于較短距離低速測距，故將其應用于汽車(chē)倒車(chē)時(shí)測距。本文提出的將激光測距和超聲波測距相結合的安全報警系統，旨在幫助駕駛員在汽車(chē)多種行駛狀況、多方位探知并顯示車(chē)輛與周?chē)系K物的距離，當障礙物距離小于設定安全距離時(shí)給駕駛員警報，避免駕駛員反應不及時(shí)引發(fā)交通事故。

　　2.防碰撞系統的方案設計

　　實(shí)現汽車(chē)防碰撞，關(guān)鍵還在于測距防碰撞系統的應用。本系統由測距模塊、控制計算單元、顯示單元、報警單元、執行單元等組成。其中測距模塊包括汽車(chē)前進(jìn)時(shí)工作的激光測距模塊和汽車(chē)倒車(chē)時(shí)工作的超聲波測距模塊。兩者分別通過(guò)各自的通訊電路與控制單元相連，可在汽車(chē)前進(jìn)后退等多種工況對汽車(chē)周邊障礙物進(jìn)行全方位監測，并把汽車(chē)與障礙物距離傳遞至控制單元，控制單元通過(guò)連接的執行單元，報警單元等進(jìn)行聲光報警，主動(dòng)制動(dòng)等防碰撞功能的執行。系統組成如圖1所示。

　　3.測距原理

　　超聲波測距的原理是脈沖反射式，即利用其反射特性來(lái)工作。原理如圖2所示。

　　通過(guò)超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時(shí)開(kāi)始計時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為C,而根據計時(shí)器測出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差t,就可以計算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離S,即：S=Ct/2.

　　激光測距的原理（原理圖如圖3所示）與超聲波測距原理不同，利用的是三角法測距。

　　發(fā)射器向前發(fā)射脈沖，碰到障礙物后反射回來(lái)的回波被接收器接收，回波的圖像通過(guò)透鏡匯聚到傳感器上形成像點(diǎn)。當激光照射的物體移動(dòng)時(shí)，像點(diǎn)也在傳感器上移動(dòng)，在基線(xiàn)長(cháng)度已知、光源和傳感器及透鏡的相對位置確定的前提下，通過(guò)測量傳感器上像點(diǎn)的位置就能準確確定被測物體與儀器之間的距離。

　　4.系統硬件及其運行

　　控制與計算單元的主體采用STC89C52RC單片機，該單片機是STC公司生產(chǎn)的一種帶8K字節閃爍可編程可檫除只讀存儲器的低電壓、高性能COMOS8的微處理器。

　　擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash,能夠為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。蜂鳴器和led燈組成報警單元，能夠及時(shí)進(jìn)行聲光報警。

　　此外，本系統采用深圳盈勤科技有限公司生產(chǎn)的REALWAVE SRF020M01A激光距離傳感器。該傳感器采用高性能專(zhuān)用芯片設計而成，精度高穩定性好。單次測距輸入指令為“a/A”,返回數據通過(guò)幀的方式包裝發(fā)送。超聲波傳感器則采用市面常用的傳感器。

　　汽車(chē)前進(jìn)時(shí)，車(chē)速較高，除超聲波模塊部分系統全部開(kāi)始工作?？刂茊卧▎纹瑱C）通過(guò)RS232串行通訊電路向激光測距模塊發(fā)送測距命令（“a/A”），控制激光測距模塊向前發(fā)射光脈沖，模塊接收到遇到障礙物反射回來(lái)的激光脈沖后分析計算汽車(chē)與障礙物距離，并通過(guò)RS232通訊電路將數據以16進(jìn)制數包裝發(fā)送給單片機，具體數值為“ee+06+* * * *+cc”,ee為幀頭，cc為幀尾，第3個(gè)*表示16進(jìn)制的測量結果。