基于单片机的汽车防碰撞系统

基于单片机的汽车防碰撞系统

束召远，张传荟，蒋昊，房明乐，王玉芳

 山东英才学院工学院 山东济南 250104

• 摘要：本文介绍了一种基于单片机的汽车防碰撞系统以89C51单片机为控制核心，主要由语音提醒模块、人体感应模块、压力传感器等部分组成硬件电路。当系统检测到车体下有障碍物时锁定车体不予启动，并且及时发出提示，避免造成碾压事项；当系统检测到车体保险杠受到较大压力并检测到人体特征时，系统锁定车体无法开动并提示司机及时报警救助。系统检测司机有破坏防逃跑检测系统时锁定车体并发出提示检查系统线路是否正常；在十字路口拐弯时会自动判断转角是否有车辆存在，要是有车辆，会及时提醒司机，避免视线盲区导致的交通安全事故。

关键词：AT89C51单片机；压力传感器；语音提示模块；人体感应传感模块等

0 引言

汽车已经成为人们日常工作和生活中理想的代步工具，随着社会经济的不断提高，居民收入的增加以及高科技的高速发展。汽车在给人们带来便利的同时，也让交通事故频发，并因此造成了人员伤亡和经济财产的损失，所以驾驶汽车交通安全也就成了大家关注的重点。公路交通事故的数据分析，现在80%以上的事故是由于驾驶员反应不及造成的，65%以上的车辆发生碰撞属于追尾，其余的都属于侧面碰撞，因此汽车的碰撞安全技术是汽车安全技术中最难的部分，也是最核心的部分。为了减少汽车事故的发生，给有车的用户以安全感，开发出一种在汽车距离障碍物小于安全距离的情况下，能够自动探测距离并向驾驶员发出报警提醒的安全系统，简单可靠，使用方法具有实际意义。由于超声波探测具有快速精确性等优点，在实现碰撞预警功能时，采用超声波探测芯片进行了这一设计。

1 硬件设计

1.1汽车防碰撞报警器硬件设计

精选智能超声波测距集成电路芯片89C51，根据产品性价比和实际需求，采用片内比较器CMOS制造工艺，标配集动态数字显示信息输出、操作键盘、数据存储、参数设定等功能于一体的40kHz超声波发生器和回波响应脉冲接收器。使用89C51作距离侦测时有如下特征：动态数位循迹显示器；可以设置参数，如距离上限，中限，下限值；可设定报警允许的参数，如距离、时间、时间等；用户设定了最大范围和最小分辨率；支持测距增值功能。图1所示的系统由无线信号发射器、无线信号接收电路、核心功能芯片、辅助电路和告警电路等组成，是目前我国最大的计算机设备的配套设备。

图1  系统硬件设计图

主要程序在系统开机后完成初始化工作，包括初始化的存储设备设置等。放置在车前车后的报警装置，在车处于工作状态时，采集现场信号，将信号传送至89C51单片机。处理、运算、比对单片机接收到的信号，正常情况下不会报警；如果一旦超过正常信号的情况下，就会产生声光警示信号，提示驾驶员做好相关的安全措施。

1.2 防碰撞系统的方案设计

测距防碰撞系统的应用也是实现汽车防碰撞的关键。本系统由显示单元、报警单元、执行单元等，系统内部设置有测距模块、控制计算单元。其中测距模块包括激光测距报警模块，用于汽车在前进时对死角进行提前检测以防行车安全。两者分别通过各自的通信电路与控制单元相连，可对汽车周围的障碍物进行全方位的安全检测扫描，如汽车行驶检测、语音提示报警、自动刹车提醒等防碰撞功能的执行等各种工况，将汽车与障碍物的距离传递给控制单元。系统组成如图2所示。

图2 防碰撞系统组成

1.3超声波测距原理图

超声波测距的原理是脉冲反射式(pulsereflection)，是以本身的物理原理现象来进行执行。原理如图3所示。经过双向发射器向其它方向的发射超声波发射信号，在发射的同时并进行计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到信号就立即停止计时。超声波在氛围中的传播速度为C，而按照计时器测动身射和领受回波的时间差t，就能够计算动身射点距障碍物的间隔S，即：S=Ct/2.激光与超声波之间的物理原理各有很大的不同，运用起来对数据的精确度有很大的影响。对于外界对电磁波的外界影响具有相互干扰的问题，摄像系统不适用于汽车上检测的普及应用。将激光和超声波相结合是最安全最放心的预防系统，激光检测而具有时间短、量程大、精度高等优点，适合汽车安全标准，当车速由低速前进到高速前进时的测距极大的满足了这已要求，以免汽车在高速行驶时因精度问题而造成了安全事故的现象。超声波测距非常原理简单，成本低，只能用于短距跟低速下的检测，应用在汽车倒车。主要是为了在帮助驾驶员疲劳驾驶汽车时环境很差的情况来进行行驶状况预测、多方位检测并显示车辆与周围危险物的距离，当障碍物跟系统安全距离大时给驾驶员警示提醒，提醒行驶员及时预防交通状况。

图3  超声波测距原理图

1.4压力传感器

压力传感器可分为压阻式压动传感器，蓝宝石压力传感器，电式压励传感器。

1、蓝宝石压力传感器：操纵应变电阻式事情道理，采取硅蓝宝石作为半导体敏感元件，具备无与伦比的计量特征。

2、电式压励传感器：电效应是压电传感器的首要工作道理，传感器用于静态丈量，由于颠末外力作后的电荷，只贿在回路具备无限大的输入阻抗时才获得保留。实际上环境下决定了电传感器只可以或许丈量动态的应力。

2 .1软件设计

AT89C51单片机能够简单的入门，方便的传输数据，简单的编程程序，简单的表格开发应用系统，具有简单的语言，方便的表达方式，可以结构化设计，也可以直接对电脑硬件进行控制，为众多嵌入式控制系统提供了一种灵活性。且价廉等优点。

超声波测距软件设计，系统启动后超声波模块向后发射超声波，在开启按时器按时的同时领受超声波，停滞间隔x由丈量到的时候t计较得出，持续转变的间隔x由表现单位动态表现。如果X的距离小于设定的门限，系统会发出声光警报，LED灯会持续闪亮，蜂鸣器也会不停地发出响声，提醒驾驶者及时采取躲避碰撞的措施。如果在延时1秒后，x的间隔仍小于设定的门限，则表白驾驶者没有举行任何有用的操纵，是以系统控制汽车举行紧急制动，自动制止碰撞的产生。

2.2系统硬件及其运行

节制与计较单位的主体采取STC89C51单片机，该单片机是STC公司出产的一种带8K字节闪灼可编程可檫除只读存储器的低电压、高性能COMOS8的微处理器。具有工致的8位CPU和在体系可编程Flash，可以或许为浩繁嵌入式节制利用体系供给高矫捷、超有用的解决方案。蜂鸣器和led灯组成报警单元，能够及时进行声光报警。另外，本系统采取深圳盈勤科技有限公司出产的REALWAVE SRF020M01A激光间隔传感器。该传感器采取高性能专用芯片计划而成，精度高稳定性好。单次测距输入指令为“a/A”，返回数据经由过程帧的体例包装发送。超声波传感器则采取市道经常使用的传感器。

3 测试方案及结果

3.1系统测试流程

小车测试时，先将系统中每个小车的功能模块进行检查与调试，再对整个系统进行功能测试。首先两小车分别进行功能测试，确定两车的性能。通过对小车碰撞，测试两个小车之间的系统的功能。在按照需求把两辆小车放在导轨规定位置让其按规定沿轨道并根据模块进行相应的程序调试，根据测试时间与规定路径路中线来确定功能的稳定性。   

3.2实验数据

1）小车间距功能测试表（A车为领头小车，B车为跟随小车）

2）小车近距离停车功能测试表

3.3测试结果

由于传感器、路面等实际问题所造成传感器不灵感，但总体运行情况良好。基本可以正常运行，进行两车间的近距离。从而整套碰撞小车系统能够正常运行，并完成相应的目标任务，并没有其他的故障，系统性能正常运行。

4 结束语

该设计主要由一些硬件电路组成，如语音提醒模块，人体感应模块，压力传感器等。锁止车身不会在系统侦测到车身下方有障碍物时启动，并适时发出提示，避免造成压车的情况发生；系统锁定车身不能启动，提示驾驶者及时报警，当系统检测到车身保险杠承受较大压力，并探测到人体特征时。在锁定车体、发出示意以检查系统线路是否正常时，系统检测驾驶员有破坏防逃窜检测系统的行为；在路口拐弯时，有没有车辆在拐弯时会自动判断，如果有车辆，就会及时向驾驶员发出提示，避免因视线盲区而带来的行车安全。

参考文献：

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[6]基于51单片机的汽车防碰撞系统的设计- 《网络（https://www.xzbu.com）》- 2018.

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