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1、引言 近年來，中國經濟得到迅猛發展，私家車擁有量快速增長，公路建設也快速發展，與此同時，交通事故頻發，原因是多方面的，諸如路況差，車速高引起駕駛員視覺變差，氣候條件差等。其中，事故中追尾碰撞居首位，所以預防交通事故主要是預防汽車追尾碰撞。 鑒于此，本文討論了如何預防汽車追尾碰撞報警系統的設計。 2、系統總體方案設計 如圖1所示，系統是由信息采集單元、中央控制單元、報警電路和顯示輸出單元構成。 圖1、系統結構框圖 2.1 信息采集單元 傳感器是信息采集系統單元重要部分，傳感器是指能夠感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，從而完成檢測任務。它可將對象特性或狀態參數轉換成可測量，然后將此信號送入傳感器系統加以處理。最后將引起控制系統發生變化的原因轉換為電信號后傳輸給控制單元進行分析與處理。 信息采集單元由測距傳感器、速度傳感器、制動踏板位置傳感器及路面情況選擇開關組成，用來采集路況和車輛的運行狀態等信息。 1）、測距傳感器 系統采用脈沖式光電傳感器測定距離。本文利用光電傳感器的時差測距原理進行工作，即：利用測量往返脈沖間隔時間來獲知距離，測量脈沖間隔方法是在確定時間起止點之間用時鐘脈沖填充計數，如圖2所示：恒定光源D發出的光投射于目的物O，然后反射至光電元件B，根據發射和接收之間的時間差距測出距離，這種方法可以得到較高的測試精度。 圖2、 時差測距原理圖 圖3、 距離計數原理圖 2）、 速度傳感器 車速傳感器是利用霍爾效應的原理制成的。即在半導體霍爾器件中，當磁力線穿過通電的霍爾元件時，會引起霍爾元件電荷的偏移，在元件中引起霍爾電壓UH值發生相應變化，形成脈沖，霍爾傳感器便會輸出轉速信號，經放大整形電路輸出整齊的脈沖信號，利用單片機的外部計數接口，檢測脈沖數，就可以計算出車輛的運動速度。因此，對汽車車速的測量實質上是對轉速信號的頻率的測量。 圖4、霍爾轉速傳感器 3）、制動踏板位置傳感器 該傳感器用來判斷駕駛員在接收到報警或已認識到危險時，是否采取了制動措施降低車速。如已制動，則對報警進行抑制。制動傳感器直接從車輛制動指示燈回路中提取電位信號，處理后，作為車輛制動信息的標志信號送入控制單元。 圖5、制動踏板位置傳感器 4）、路面情況選擇開關 本系統采用手動式三觸點路面選擇開關，用來選定路面摩擦系數，路面摩擦系數隨路面情況的不同而變化。駕駛員應根據當時的路況來選擇，從而選擇相應的開關位置。 圖6、路面選擇開關 5）、傳感器的測量誤差和補償方法在實際應用中，存在多種因素影響起測量精度，造成測量誤差的主要因素主要有兩類：一類是半導體固有特性，另外一類是半導體的制造工藝的缺陷，表現為零位誤差和溫度誤差。 零位誤差主要是由半導體制造工藝問題引起的不等位電勢造成的，為了消除或減小不等位電勢，可采用圖7所示電橋平衡原理進行補償。而溫度誤差是由于半導體材料的電阻率、遷移率和載流子濃度等隨溫度變化引起，這種變化程度隨不同半導體材料有所不同，針對溫度變化對傳感器輸出或輸入內阻的影響，可采用輸出回路并聯電阻或輸入回路串聯電阻進行補償。 圖7、不等位電勢補償電路 2.2 中央控制單元、警報輸出單元及顯示裝置 中央控制單元是控制系統的中樞，是系統中的信息處理部分，傳感器輸入信息在這里進行處理、分析,完成防碰撞預測與判斷功能，危險時發出信息給報警輸出裝置,實現報警,提醒駕駛員采取減速、制動等措施，,避免追尾碰撞事故發生。 系統采用ISP-Flash系列單片機 AT89S8252，它是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含8k bytes的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數據存儲器，兼容標準MCS-51指令系統，功能強大，它可將信息采集單元收集到的信息進行處理，并根據情況向顯示裝置及警報輸出單元輸出控制信號。 報警輸出單元電路由三極管外加揚聲器等外圍電路構成，當中央控制單元通過分析確定前方存在追尾碰撞隱患時，便產生一定的信號驅動揚聲器發出警報，提醒駕駛員注意以采取必要的措施。同時，系統中的顯示裝置，可由芯片MCS14495驅動數碼顯示屏顯示。 2、結束語 文章創新點在于（1）較詳細的描述了數據采集系統中每個傳感器的工作原理圖形及具體應用原理，選用的ISP-Flash系列單片機AT89S8252功能強大。（2）對整個傳感器的測量誤差做了分析，并提出了具體的誤差補償解決方法。整個方案較好地完成了預防汽車追尾碰撞系統的設計，此外，還需考慮虛報警情況等。總之，汽車追尾是一個復雜的系統工程,追尾過程的發生受主觀、客觀因素的影響。總體看來，整個設計方案較為合理，并可通過完善運用到實際應用中。 |
