電動(dòng)車智能安全輔助系統(tǒng)-最新年文檔

1、電動(dòng)車智能安全輔助系統(tǒng)為了減少電動(dòng)車事故的發(fā)生，給擁有電動(dòng)車的用戶提供安全感， 本文介紹的安全輔助系統(tǒng)是一種簡(jiǎn)單可靠、使用方便且價(jià)格低廉的電動(dòng)車智能安全輔助系統(tǒng)，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)主要應(yīng)用在電動(dòng)自行車上，將本系統(tǒng)的裝置安裝在電動(dòng)車上，就可以通過(guò)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)跟蹤顯示當(dāng)前車速；并通過(guò)LCD顯示器顯示與行車前方的車輛或者障礙物的距離。對(duì)距離上限、中限、下限值等參數(shù)設(shè)定；可以對(duì)距離、時(shí)間、定時(shí)等報(bào)警允許參數(shù)設(shè)置；最大量程及最小分辨率均由用戶設(shè)置；支持增值測(cè)距功能。行車時(shí)如果與前車間距低于當(dāng)前車速規(guī)定的安全距離時(shí)，聲音報(bào)警提醒駕駛者減速防止追尾前車，并亮起尾燈提醒后面的車輛防止

2、追尾。預(yù)留升級(jí)空間，未來(lái)的市場(chǎng)化產(chǎn)品可以添加語(yǔ)音模塊以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音提示預(yù)警。根據(jù)產(chǎn)品性價(jià)比和實(shí)際需要，選用STC所研制的單片機(jī)芯片 STC15F2K60S2具有大容量2048字節(jié)片內(nèi)RA微據(jù)存儲(chǔ)。屬于 1個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期，增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度比傳統(tǒng)8051快7 12倍，速度也比ST3期的 仃系列單片機(jī)(如 STC12/11/10系 列)的速度快20%。并且具有寬電壓工作特性，電壓范圍可在5.53.8V。內(nèi)部高精度 R/C時(shí)鐘，± 1溫飄(-40C+85C), 常溫下溫飄5%,可徹底省掉外部昂貴的晶體時(shí)鐘，內(nèi)部時(shí)鐘從5MHz-35MHz可選。內(nèi)部高可靠復(fù)位，ISP編程時(shí)8級(jí)復(fù)位門檻電壓

3、可選，徹底省掉外部復(fù)位電路。在系統(tǒng)可編程/ 在應(yīng)用可編程，無(wú)需編程器/ 仿真器。開發(fā)使用軟件環(huán)境：本設(shè)計(jì)采用keiluVision4 開發(fā)環(huán)境，stc-isp-15xx-v6.21 燒錄程序以及Protel99se 制板軟件，上位機(jī)選擇安裝Windows764位操作系統(tǒng)的PC機(jī)。本系統(tǒng)添加超聲波測(cè)距模塊和電動(dòng)車電機(jī)控制模塊，實(shí)時(shí)顯示行車過(guò)程中的車速，并采用車速的1/10 作為安全距離，通過(guò)測(cè)距模塊檢測(cè)當(dāng)前車距和安全距離，從而實(shí)現(xiàn)碰撞檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。系統(tǒng)由超聲波測(cè)距模塊、電機(jī)控制模塊，單片機(jī)最小系統(tǒng)，輔助電路（復(fù)位電路和晶振電路）及LCD和數(shù)碼管顯示模塊等。如圖 1 所示：圖 1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

4、方框圖2 硬件電路設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)的硬件電路主要是主板設(shè)計(jì)以及超聲波和電機(jī)測(cè)速的設(shè)計(jì)安裝等。主板設(shè)計(jì)主要完成的任務(wù)是STC15F2K60S單片機(jī)外圍電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，超聲波測(cè)速模塊、液晶模塊等的設(shè)計(jì)。2.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)小車作為電動(dòng)自行車的替代實(shí)驗(yàn)方案。為避免分立原件搭建電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路工作性能不夠穩(wěn)定，易出現(xiàn)硬件上的故障，本系統(tǒng)使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，L298N具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，輸出電壓最高可達(dá)50V,可以直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的IO 口提供信號(hào)，而且?guī)в惺鼓芏?，方便PW蜩速，電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，使用比較方便。L298N芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相

5、電機(jī)， 也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，正好符合小車兩個(gè)二相電機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求。2.2 超聲波測(cè)速模塊。本系統(tǒng)選用US-100超聲波測(cè)距模塊可實(shí)現(xiàn)2cmr-4.5m的非接觸測(cè)距功能，擁有2.45.5V的寬電壓 輸入范圍，靜態(tài)功耗低于 2mA自帶溫度傳感器對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行 校正，同時(shí)具有GPIO串口等多種通信方式，內(nèi)帶看門狗，工 作穩(wěn)定可靠。本系統(tǒng)的電動(dòng)車超聲測(cè)距系統(tǒng)共有2 只超聲波換能器(俗稱探頭)，一只聲電換能器，一只電聲換能器，布置在電 動(dòng)車的前方儀表盤位置上。能檢測(cè)出前進(jìn)方向上與前方障礙物距離，通過(guò)與單片機(jī)連接的1602LCD顯示器顯示此距離，系統(tǒng)采用 一片STC15F2K60S單片機(jī)對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行

6、采集。速度計(jì)算算 法為：輪子直徑*3.14/10 格碼盤=6.5Cm*3.14/10約=2cm即一個(gè) 脈沖走2CMI巨離具體程序中0.5s計(jì)算一次當(dāng)前車速，count1為 左輪接收到的脈沖數(shù)具體公式：( ( count1*2 ) ) /0.5S=( count1*4 )CM/&車速顯示選用數(shù)石馬管,采用兩片 74HC595來(lái)控制共陽(yáng)極8 段數(shù)碼管字符顯示當(dāng)前車速，整數(shù)部分三位，小數(shù)部分一位，顯示速度的單位為厘米每秒，在 6V電壓作用下實(shí)測(cè)最大速度為 7.0cm/s ,在5V電壓作用下實(shí)測(cè)最大速度為 6.0cm/s ,加上負(fù)荷 速度會(huì)有所降低，在實(shí)驗(yàn)中采用等比例放大來(lái)顯示，2.3 液晶顯

7、示模塊。車距顯示模塊選用LCD1602。 1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM已經(jīng)存儲(chǔ)了 160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形。這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B （41H）,顯示時(shí) 模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)即可。LCD1602在顯示之前對(duì)正確初始化，其讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程STC15F2K60S來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2.4 預(yù)警模塊。預(yù)警模塊選用蜂鳴器，當(dāng)小車離障礙物的距離預(yù)定距離時(shí)，置SPK1為低電平，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警；當(dāng)小車距離障礙物的距離預(yù)定距離

8、時(shí)，置 SPK1為高電平，蜂鳴器停止報(bào) 警。當(dāng)小車距離障礙物的較短距離時(shí)，蜂鳴器放出長(zhǎng)報(bào)警。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)智能電動(dòng)車安全輔助系統(tǒng)的控制中心是STC15F2K60S單片機(jī)， 主要對(duì)超聲波測(cè)速模塊采集到的信息進(jìn)行處理分析，將車速實(shí)時(shí)顯示在數(shù)碼管上，進(jìn)而發(fā)出對(duì)電機(jī)的控制命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車車速的控制。軟件設(shè)計(jì)主要圍繞測(cè)速監(jiān)測(cè)和控制上。系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)監(jiān)測(cè)，信號(hào)處理等子功能模塊，當(dāng)兩車（或車和物）之間的距離小于設(shè)定安全距離時(shí)，而司機(jī)沒有作相應(yīng)的操作（如剎車等）時(shí)小車將發(fā)出警報(bào)。但當(dāng)兩車（或車和物）之間的距離小于最小安全距離時(shí)，系統(tǒng)則自動(dòng)將小車停車。兩車（或車和物）之間的距離小于設(shè)定安全距離，但司機(jī)已經(jīng)做出

9、了相應(yīng)的操作時(shí)，則系統(tǒng)會(huì)將安全距離減少，防撞系統(tǒng)關(guān)閉報(bào)警。但當(dāng)兩車 （或車和物）之間的距離小于最小安全距離時(shí)，系統(tǒng)則自動(dòng)將小車停車。當(dāng)小車速度很慢或小車轉(zhuǎn)彎、制動(dòng)時(shí)會(huì)將前進(jìn)或轉(zhuǎn)彎方向的安全距離減小， 以減少冗報(bào)。液晶屏上顯示安全距離、現(xiàn)在兩車相對(duì)距離。系統(tǒng)能發(fā)出預(yù)警。4 結(jié)語(yǔ)為了保證超聲波測(cè)距傳感器的可靠性和穩(wěn)定性，本設(shè)計(jì)采取了相應(yīng)的抗干擾措施。就超聲波的傳播特性，超聲波換能器的工作特性、超聲波發(fā)射、接收、超聲微弱信號(hào)放大、波形整形、速度變換等功能軟件等做了詳細(xì)設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)障礙物的距離測(cè)試、顯示和報(bào)警，超聲波測(cè)距范圍 2CM-450cM精度在1厘米左右。這套系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)合理、抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性良好，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)擴(kuò)展和升級(jí)，可以用于電動(dòng)車預(yù)警系統(tǒng)，建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，例如：應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、無(wú)人駕駛汽車、自動(dòng)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)引導(dǎo)小車、機(jī)器人、電動(dòng)車等。本系統(tǒng)研究開發(fā)的主動(dòng)式電動(dòng)車輔助安全裝置，減少駕駛員的負(fù)擔(dān)和判斷錯(cuò)誤，對(duì)