基于AVR的防汽車(chē)追尾安全裝置設(shè)計(jì)

　　測(cè)距方法主要有超聲波、激光雷達(dá)、連續(xù)波雷達(dá)等，基于成本和設(shè)計(jì)需求考慮，激光雷達(dá)測(cè)距是最佳選擇。激光雷達(dá)測(cè)距有連續(xù)波和脈沖波兩種方式，本設(shè)計(jì)使用脈沖波方式。安全裝置發(fā)出脈沖狀的紅外激光束照射前方，并利用汽車(chē)后部可反光部件(以汽車(chē)號(hào)碼牌為主)的反射光，通過(guò)受光裝置檢測(cè)反射光，單片機(jī)根據(jù)時(shí)間差計(jì)算出其距離。

　　該部分電路由發(fā)光部、受光部、信號(hào)調(diào)理電路等組成，最終輸出信號(hào)由系統(tǒng)單片機(jī)處理。由于激光雷達(dá)發(fā)射光束集中，采用單一發(fā)射方式無(wú)法有效檢測(cè)前方一定距離，故在汽車(chē)前方安裝3個(gè)激光雷達(dá)測(cè)距模塊，如果其中一個(gè)模塊檢測(cè)到的距離小于該時(shí)刻最小允許距離，安全裝置將報(bào)警，即能夠及時(shí)檢測(cè)到插入車(chē)流的車(chē)輛并警報(bào)，如圖5所示。

　　2.5 LED剎車(chē)燈

　　該設(shè)計(jì)中，剎車(chē)燈由發(fā)光二極管陣列組成，發(fā)光二極管選用Evedight公司生產(chǎn)的1 W高亮度LED，其響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)，而普通車(chē)燈的熱啟動(dòng)時(shí)間約250 ms。假設(shè)汽車(chē)時(shí)速為90 km/h(即25 m/s)，通過(guò)計(jì)算可得反應(yīng)迅速的LED剎車(chē)燈可提早約6 m距離發(fā)出剎車(chē)警告，從而有效避免汽車(chē)追尾。將LED放置成內(nèi)、中、外三圈形狀。當(dāng)單片機(jī)根據(jù)加速度傳感器的輸入信號(hào)得到加速度值超過(guò)設(shè)定的閾值后，單片機(jī)輸出信號(hào)經(jīng)ULN2003驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，LED剎車(chē)燈響應(yīng)后由內(nèi)一中一外一內(nèi)循環(huán)點(diǎn)亮，由于其亮度高、響應(yīng)快。在實(shí)際使用中效果良好。另外，該部分電路需與汽車(chē)剎車(chē)裝置聯(lián)動(dòng)，以確保準(zhǔn)確輸出剎車(chē)信號(hào)。

　　2.6 液晶顯示

　　該設(shè)計(jì)采用并行128x64液晶屏，雖然占用較多的I/O端口，但并行傳輸便于編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序，如果系統(tǒng)單片機(jī)不能提供足夠的I/O端口，可選擇串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊壕э@示屏。另外，為了讓司機(jī)能夠更方便地看到設(shè)計(jì)系統(tǒng)所測(cè)得的數(shù)據(jù)，應(yīng)將顯示設(shè)備放置于司機(jī)主控臺(tái)視線合理位置。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　控制部分由ATmega8L控制完成，主要功能為：計(jì)算本車(chē)速度、車(chē)間距離，測(cè)定加速度，并通過(guò)LCD實(shí)時(shí)顯示;實(shí)際車(chē)間距離和安全車(chē)間距離的比較發(fā)出報(bào)警聲或報(bào)警燈閃爍;剎車(chē)時(shí)的加速度與設(shè)定閾值相比，決定是否點(diǎn)亮LED剎車(chē)燈，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程如圖6所示。

　　在加速度測(cè)定中，考慮到汽車(chē)行駛當(dāng)中的振動(dòng)和噪聲等影響信號(hào)輸出，還需進(jìn)行必要的軟件濾波處理，這里采取數(shù)據(jù)平均值方法。據(jù)《中華人民共和國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例》，安全行車(chē)距離與行車(chē)速度關(guān)系模型如下：當(dāng)v≥100 km/h時(shí)，S>100 m;當(dāng)v100 km/h時(shí)，S>vt/1 000 m;其中，S為安全行車(chē)間距，單位為m;v為本車(chē)時(shí)速，單位km/h;t為每小時(shí)。高速公路上S>50 m。軟件設(shè)計(jì)主程序代碼如下：

　　car_speed();//汽車(chē)時(shí)速監(jiān)測(cè)，返回值為i

　　lcd_display(i，1);//第一行實(shí)時(shí)顯示車(chē)速

　　car_distance();//車(chē)距監(jiān)測(cè)，返回值為j

　　lcd_display(j，2);//第二行實(shí)時(shí)顯示車(chē)距

　　car_cmpl(i，j);//比較車(chē)距與安全車(chē)距，確定是否報(bào)警

　　#pragma interrupt_handler ana_comp_isr：17

　　car_acc();//加速度監(jiān)測(cè)，返回值為k

　　car_cmp2(k);//實(shí)際加速度與設(shè)定閾值的比較，確定是否點(diǎn)亮LED剎車(chē)燈

　　主程序在車(chē)輛開(kāi)啟后一直循環(huán)執(zhí)行，直至車(chē)輛電源關(guān)閉。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　該設(shè)計(jì)采用功能模塊化技術(shù)，易于操作及擴(kuò)展;選用性價(jià)比較高的器件，具有良好的應(yīng)用和市場(chǎng)前景。設(shè)計(jì)方案切實(shí)可行，對(duì)于汽車(chē)防追尾具有重要意義。另外，設(shè)計(jì)所采用的加速度傳感器還可作為汽車(chē)防盜的震動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)。