基于AVR的防汽車追尾安全裝置設(shè)計

　　測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)計需求考慮，激光雷達(dá)測距是最佳選擇。激光雷達(dá)測距有連續(xù)波和脈沖波兩種方式，本設(shè)計使用脈沖波方式。安全裝置發(fā)出脈沖狀的紅外激光束照射前方，并利用汽車后部可反光部件(以汽車號碼牌為主)的反射光，通過受光裝置檢測反射光，單片機(jī)根據(jù)時間差計算出其距離。

　　該部分電路由發(fā)光部、受光部、信號調(diào)理電路等組成，最終輸出信號由系統(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)射方式無法有效檢測前方一定距離，故在汽車前方安裝3個激光雷達(dá)測距模塊，如果其中一個模塊檢測到的距離小于該時刻最小允許距離，安全裝置將報警，即能夠及時檢測到插入車流的車輛并警報，如圖5所示。

　　2.5 LED剎車燈

　　該設(shè)計中，剎車燈由發(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)時間為納秒級，而普通車燈的熱啟動時間約250 ms。假設(shè)汽車時速為90 km/h(即25 m/s)，通過計算可得反應(yīng)迅速的LED剎車燈可提早約6 m距離發(fā)出剎車警告，從而有效避免汽車追尾。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得到加速度值超過設(shè)定的閾值后，單片機(jī)輸出信號經(jīng)ULN2003驅(qū)動繼電器動作，LED剎車燈響應(yīng)后由內(nèi)一中一外一內(nèi)循環(huán)點亮，由于其亮度高、響應(yīng)快。在實際使用中效果良好。另外，該部分電路需與汽車剎車裝置聯(lián)動，以確保準(zhǔn)確輸出剎車信號。

　　2.6 液晶顯示

　　該設(shè)計采用并行128x64液晶屏，雖然占用較多的I/O端口，但并行傳輸便于編寫驅(qū)動程序，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)計系統(tǒng)所測得的數(shù)據(jù)，應(yīng)將顯示設(shè)備放置于司機(jī)主控臺視線合理位置。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　控制部分由ATmega8L控制完成，主要功能為：計算本車速度、車間距離，測定加速度，并通過LCD實時顯示;實際車間距離和安全車間距離的比較發(fā)出報警聲或報警燈閃爍;剎車時的加速度與設(shè)定閾值相比，決定是否點亮LED剎車燈，系統(tǒng)軟件設(shè)計流程如圖6所示。

　　在加速度測定中，考慮到汽車行駛當(dāng)中的振動和噪聲等影響信號輸出，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)《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》，安全行車距離與行車速度關(guān)系模型如下：當(dāng)v≥100 km/h時，S>100 m;當(dāng)v100 km/h時，S>vt/1 000 m;其中，S為安全行車間距，單位為m;v為本車時速，單位km/h;t為每小時。高速公路上S>50 m。軟件設(shè)計主程序代碼如下：

　　car_speed();//汽車時速監(jiān)測，返回值為i

　　lcd_display(i，1);//第一行實時顯示車速

　　car_distance();//車距監(jiān)測，返回值為j

　　lcd_display(j，2);//第二行實時顯示車距

　　car_cmpl(i，j);//比較車距與安全車距，確定是否報警

　　#pragma interrupt_handler ana_comp_isr：17

　　car_acc();//加速度監(jiān)測，返回值為k

　　car_cmp2(k);//實際加速度與設(shè)定閾值的比較，確定是否點亮LED剎車燈

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

　　4 結(jié)束語

　　該設(shè)計采用功能模塊化技術(shù)，易于操作及擴(kuò)展;選用性價比較高的器件，具有良好的應(yīng)用和市場前景。設(shè)計方案切實可行，對于汽車防追尾具有重要意義。另外，設(shè)計所采用的加速度傳感器還可作為汽車防盜的震動信號監(jiān)測。