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基于超声波的汽车并线辅助系统设计

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The
系统
图1
Figure 1
系统原理:由STCl2C5A60S2单片机控制超声波传感器。单片机 通过P2.0、P2.1作为IIC通信的总线从超声波收发模块(KSl03)中读 出相邻车道后方车辆与本车的车距。单片机将读取到的数据与预置的 安全距离比较,判断是否需要发出报警信号。 3.2超声波发射与接收模块 本系统测距部分采用超声波测距模块(KSl03).此模块具有实时 温度补偿距离探测功能.大大降低了因环境温度影响而带来的测量误 差.探测范围lcm—1000em(10米)。KSl03使用IIC总线与主机进行通 信.自动响应主机的IIc控制命令.扩展对其他方向车辆的监视也简 单的多.以致占用单片机的资源和I/O 1:3大大减少.KSl03还具有探 测频率高、工作电压宽、功耗低等特点。因此KSl03能较好的应用于 汽车并线辅助系统. 3.3单片机控制电路 超声波发射与接收模块输出的回响信号从单片机的INT0输入由 定时器来测量高电平时间(超声波传播的时间)。单片机利用时间计算 出距离并与预置的安全距离进行比较,如果需要报警.单片机将通过 P1.1和P1.2分别控制蜂鸣器发声(距离越近音量越大)和红色LED 灯闪烁(距离越近亮度越大)同。 3.4报警电路 报警电路部分主要由蜂鸣器和LED灯组成。硬件电路如图2所 示.在汽车并线的过程中.利用单片机产生一定频率的方波信号来驱
辅助素统实现方法.利用超声波的原理,采用单片机为主控制器设计了一套系统。此系统用来检测当驾驶员准备并线或者超车时,汽车后视镜
盲区及周边地区是否有车辆行驶.当与相邻的车道车辆的车距小于汽车并线安全距离时,车辆会主动发出声光报警提醒驾驶员。此系统对汽车 安全行驶能起到一定的辅助作用。 【关键词】并线辅助;超声波;安全驾驶
播的速度为340m/s.由计时器记录的时间t,并可计算发射点距离被 测物体的距离S,即s=340眈【卅。
3系统硬件设计
3.1系统的整体设计方案 系统的整体方框图如图1所示。系统硬件部分主要由 STCl2C5A60S2单片机系统、报警电路、超声波发射与接收电路、电源 电路四大部分构成。
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l电源电路卜—一
4系统的软件设计
汽车并线辅助系统根据超声波测距原理.用STCl2C5A60S2系列 单片机开g己设计。整个软件部分采用前后台多任务程序设计,由主程 序、超声波测距子程序、报警子程序等任务组成。
断.即便安装了并线辅助系统或者其他辅助系统,驾驶员仍然需要时 刻保持安全意识,亲自观看两侧后视镜以及观察交通状况旧。●良
动蜂鸣器发声和LED灯闪烁。当相邻后方的车辆距离大于安全距离
※基金项目:校级大学生研究性学习与创新性实验计划项目。
作者简介:罗=童.-钧(1992--),男,湖南邵阳人,湖南工业大学2011级本科生。
science&Tech矗1。g)r Visi。n科技视界l
33
万方数据
Science&Technology Vision
[5]高川磁振藩.基于AT89C2051的超声波测距系统叨应用科技,2006(11).
【6]陆明辉.奥迪Q7驾驶辅助系统之换道系统叨.汽车电器,2008(10). 图3
Figure 3
[责任编辑:曹明明】
f上接第25页)产品在市场竞争中超越了众多对手,引领了消费时尚
授权等方式进行技术引进.更要大力增加对引进技术的消化吸收再创 新投入.开展技术上的自主创新,打造属于自己的核心技术优势。 5.3实施与市场、技术动态匹配的产品开发战略 理性地评估不断变化的企业内外环境.系统分析企业的比较优势 和比较劣势.发现新的机遇,即通过认真观察研究外部环境,满足消费
口墨E圈E雹
科技视界
函国圈
时,进行下次测量,不发报警信号。当相邻后方的事辆距离大于安全距
离(本系统设置安全距离为8m)时,发出报警信号并通过控制方波的
频率和占空比分别来控制蜂鸣器的音量和红色LED灯的亮度.距离 越近音量和亮度均越大口I。
主程序流程图如图3所示。软件设计的主体思路是采用前后台任 务模式,将测距和报警编成独立任务的形式.每隔一定的时间运行一 次。其他时间单片机进入低功耗模式,降低整个系统的功耗。单片机启 动并开始初始化配置,包括配置超声波测距模块的工作模式、定时器 初始化配置。定时lOOms则开始依次执行超声波测距任务、报警任务。 超声波测距子程序设计为进入该任务后并开始通过IIC通信读 取测距模块中的数据、处理数据。再次发出探测指令。因为KSl03在 发送探测指令后要等待87ms。而下一次进入该任务是100ms以后.满
者大量需求.来发现、开拓未开发的和未知的市场。企业应正确把握市
场、产品和技术的动态匹配,必要时调整公司的整体谋划和战略,采取 “有所为有所不为”的做法.甩掉不赚钱的业务板块和“寄生公司”,集 中企业的有效资源发展优势产业,寻找突破IZl,扬长避短,全力打造具 有竞争优势的核心产业。 5.4大力开展以市场为导向的产品设计创新 一个企业仅仅重视技术创新是不够的,还需要在产品功能设计、 外观设计上的与众不同。独特的应用设计能力,往往是取胜市场的关 键能力之一。三星的实践充分证明了这一点。因此,我国企业必须将应 用设计创新能力.提高到战略高度来重视,独自或合作成立面向全球 的创新设计机构.并努力建立全球设计网络,推行高端品牌路线。融合 了先进技术、一流材质和时尚设计的产品才能在市场竞争中超越众多 对手.引领消费时尚和消费潮流。赢得客户的认同和喜爱。 5.5开展持续的国际化品牌建设.实现与技术创新的良性互动 中国企业必须要放眼全球,开展持续的国际化品牌建设,打造国 际化品牌。国际化品牌的实现路径大致为:产品及工艺研究开发与创 新一形成自有品牌:竞争性产品的研究开发一形成自有风格品牌;核 心技术研究开发和自主创新一形成国际化自有品牌。企业拥有了国际 一流品牌。才能在全球范围内进行有效竞争并做大做强。而且,追求国 际化品牌会成为企业技术创新的内在驱动力,品牌的成功带来的丰厚 利润也为技术创新提供了必要的物质保障,技术领先又巩固了品牌的
Design of vehicle line-change assistant LUO
system?based
on
Ultrasonic
Wen-jan
ZHANG Liu-yu
LIU Bing—chuan
ZHOU
Jun
important part of vehicle

(School of Electrical and Information Engineer,Hunan University of Technology,Zhuzhou Hunan 412007,China)
technoloP:y,this
new
method
to
realize the function
with
of
ultrasonic,designed
car
system
in
single
chip
microcomputer.This svstem is used and the suHounding light alarm
【Abstract]The
safetv
the safety of driving has been pay more attention to,while pape。presents
to

car
line-change assistant systems as the principle
to
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active

足等待时间的要求。这样就比用delayO;延时更加节约资源。
报警子程序设计为进入任务后将安全距离与探测距离作差.根据 结果区分相邻车道后方的车辆相对于本车的位置。从而判断是否发出
图2
Figure 2
报警信号以及报警信号的音量和亮度。
5小结
利用Sl系列单片机设计汽车并线辅助系统,系统简单.测量准 确,工作稳定。在本设计中采用超声波测距模块(KSl03)。带温度补 偿.精度高。采用Ⅱc总线直接与主机进行通信,比用单片机直接计时 测量的精度要高。但需要注意的是:超声波测距模块必须与汽车成 200左右的夹角.才能充分检测盲区。然而,驾驶员必须注意.汽车并线 辅助系统所起到的仅仅是辅助作用.仍然无法完全替代驾驶员作出判
STCl2C5A6 0S2单片机
1汽车后视镜盲区
根据光学原理.可以容易地计算出车辆后视镜的视角.角度确定 后就能按比例准确地画出盲区。选择一辆中等大小的乘用车.测量其 镜面宽度,曲面镜的曲率半径,眼睛到镜子的纵向和横向距离。驾驶员 的座椅分别调到最前面、中间、最后面分别进行测量。后视镜的视角如 表1所示,表1中间位置的视角用来描绘平均身高驾驶员的视角¨】。 表1双目视角
和消费潮流赢得了客户的认同和喜爱,直接促进了品牌价值的提升。
4.2持续的国际化品牌建设 追求国际化品牌以及持续的国际化品牌建设,是三星成功转型升 级的关键所在。三星依靠全球化的品牌战略管理,凭借产品领导性、系 统性的品牌管理和差异化营销模式,使三星品牌迅速成功,近20项产 品做到了世界第一.成为超越日本索尼的国际一流品牌。三星的国际
binocular visual angle
单位:(。)
所处位置 一 日U 中 后 内后视镜
31.9 28.9
25.7
左侧外后视镜
18.3 16.6
15 l
右侧外后视镜
19.1 19.0 18.9
2超声波传感器及其测距原理
2.1超声波传感器 超声波传感器测距是一种非接触式的测量方式.由于超声波指向 性强,能量消耗缓慢.在介质中传播的距离较远,因而超声波经常被用 于距离的测量。它不受被测对象的颜色、表面灰垢等影响.特别是能够 在黑暗的环境中完成测量任务。对环境有较强的适应能力.因此能够 较好的应用于汽车并线辅助系统的测量任务。 2.2超声波测距原理 超声波测距的工作原理是利用超声波发射器向某一个方向发送超 声波,同时开始计时,超声波在空气中传播。当碰到物体时马上返回。 当超声波接收器收到超声波时立即停止计时。已知超声波在空气中传
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