解析安全车距预警装置设计论文

1 引言

随着经济的发展，汽车成为大多数家庭的必备品。汽车在给人们带来便利生活的同时，也使得交通事故发生率呈不断上升的趋势，而交通事故的发生往往与驾驶员的疲劳驾驶和对车距的错误判断有直接关系。如果能在事故发生前对驾驶员发出预警，则可在很大程度上减少或预防事故的发生。因此，对安全车距预警系统的研究具有很好的现实意义。

2 系统的总体设计

2.1 总体结构功能

系统功能的设计主要是由安全车距预警系统的结构以及功能组成的。该系统主要是依据驾驶员设定及车辆整体的`状态确定当时的安全车距，并依据当前的车况和路况信息，使油门开度和制动压力达到车辆保持安全距离行驶的需要。通过油门执行器控制算法和制动执行器控制算法，并通过控制相应执行器来实现油门开度和制动压力，同时当前的车量信息状况和路面状况信息将通过显控装置提供给车辆的驾驶员，使驾驶员能提前进行预防。

2.2 预警装置系统

全车距预警装置系统主要可以分为测距模块、信息采集模块、液晶显示模块、主控模块等四大模块，其功能如下：①测距模块：由红外线测距仪发出红外线，以达到对周围物体的距离进行测量的目的。②信息采集：通过传感器收集汽车各方位的行驶状态。③液晶显示：通过信息采集组合处理后显示汽车周围与物体的距离。④主控单元：是掌管指令发出撤回处理等的中央系统。为了实现上述功能，并实现车辆的安全距离预警系统的实时性，只有一个单一的电控单元是难以实现的，同时对系统的扩展和其他电控系统的信息共享也很难做到。为保证系统的及时性和可靠性实现，开放式通讯和各组件的分布式控制，安全车距保持系统特别将CAN 总线也应用于其中。

3 红外线测距设计

3.1 红外线测距仪工作原理

利用的是红外线传播时的不扩散原理。当测距仪内的红外线发出，碰到反射物被反射回来，被测距仪接收到时，再根据接收到红外线的时间及红外线的传播速度计算距离。简单地说就是先对准目标，然后接通红外线测距仪电源，开启发射电路，经过发射系统，发射红外信号，同时，采样器发射信号，当作计数器开门的脉冲信号，启动计数器，时钟振荡器向计数器输入有效的计数脉冲，由目标反射回来的红外线回波作用在光电探测器上，转变为电脉冲信号，经由放大器放大，进入计数器，作为计数器的关闭信号。其测距公式为：L=Ct/2。式中：L—待测距离;c—光速;t—光脉冲在待测距离上往返传输所需要的时间。求出光脉冲在待测距离往返传输中所需要的时间就可以通过上式求出目标距离。

3.2 红外线电路设计

(a)发射电路组成：红外发射驱动电路包括一个共射放大电路和一个作为开关的三极管电路。(b)发射电路工作原理：在共射放大电路中，红外发光二极管TLN205 连接于共射放大电路的集电极，与基极和发射极相接的二极管起温度补偿作用。控制管脚Vin 与单片机相接。当控制管脚Vin 输入信号时，控制电路的三极管导通,则整个电路导通,红外发光二极管TLN205 发射出红外光(c) 接收电路组成: 红外接收驱动电路包含红外接收管TPS708 和两个电压串联负反馈模拟运算放大电路两个模块。(d)接收电路工作原理:红外发光管TLN205 发射出的红外光，遇到前方障碍物会反射回来，由红外接收管TPS708 接收，此时TPS708 会产生一个与光强相对应的电流。电流经过LM358两级放大后，在输出端可以获得一个0～3V 的模拟电压，由单片机模拟输入量进行A/D 转换，最后将转换结果通过LED显示出来

4 报警系统设计

微处理器直接对声光报警电路和LED 显示器进行控制。LED 液晶屏通常是以数字的形式反映障碍物与车之间的距离，用声音的不同频率来预警与周围物体的距离，在不同距离时会发出不同的声音，如2 米时有警报声，但低沉且时间间隔长;1.5米时声音变为急促且时间间隔变短;当小于1 米时，会发出长鸣声指示灯变红并且闪烁不停，以此达到报警的目的。此程序采用了模块化设计，包含主程序和子程序两个模块，通过系统初始化，控制脉冲信号的发射和接收，再根据时间计算与周围物体之间的距离，并且根据车辆行驶速度确定是否在对应的安全距离范围内，是否发出警报。

5 结论

安全车距预警系统的出现能够实现车辆的安全行驶和安全距离进行预警，提示驾驶员提前进行防范，减少事故的发生。该系统不仅成功地使人—车—路一体化，从而达到安全控制的目的，提高行车的安全性能，同时也采用了微处理器设计，使数据处理和实时控制的功能得到充分发挥。本系统还具有体积小、使用方便的特点，因此具有很高的实用性。其缺点是在一些意料之外的噪声影响下，红外线传感器有时也会发出错误报告。