车载安全系统的研究与设计

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1、车载安全系统的研究与设计参赛院校:参赛团队：狼宇科技团队团队成员:金鹏胡泽鑫吴嘉琪沈兵指导老师：周芹内容目录-.设计背景及意义1二.作品简介及制作1三、方案的论证与选择2卩L

2、、理论分析与程计设计5五、主要创新点分析5六、测试方案与测试结果5七、结果性能分析6八、结果性能分析6九、附录8一.设计背景及意义随着科学技术的发展，汽车安全技术在交通安全中起着越来越犬的作用，但仍然不可避免发生意外情况。汽车安全技术为避免乘员伤亡提供了重要的保障。因此，汽车安全技术的开发研究仍是汽车安全技术研究的热点之一。本系统通过构

3、建小车模型实现小车速度、车距的测量与超速报警、智能超车避障、车速与车距液晶显示等功能，该系统可应用于人部分机动车辆，提高机动车辆的安全性能。因此现实的汽车安全技术具有重耍研究意义，造价低廉、实用性强，具有广阔的发展前景。二、作品简介及制作本系统以ATmegal6单片机为控制核心，L298N驱动电机，通过检测光电编码盘脉冲个数来测试车速，通过超声波传感器利用超声原理来测量车距，实现了小车车速与车距的测量、超速报警、安全超车避障、车速与车距显示等功能。本作品很好的模拟了车载安全系统，并达到了较好的测量精度，准确的

4、判断障碍物的位置，实现了车速、车距的实时监测与安全超车。三>方案的论证与选择模拟小车车速测量方案一、利用霍尔开关测速霍尔效应表达式U=K-I-B/d,其中K为霍尔系数，1为薄片中通过的电流,B为外加磁场的磁感应强度，d是薄片的厚度。霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用屮的电信号。输入端是以磁感应强度B來表征的，当B值达到一定的程度（如B1）时，霍尔开关内部的触

5、发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。出单片机检测电平变化来计数。方案二、计数对射传感器采用对射式红外头，当红外线发射端发出红外线经过车轮中心小孔吋，接收端将收到红外线，产生一个低电平通过LM393比较器输出，进而产生一•个高低电平的脉冲变化送至单片机。利用单片机的外部中断处理实现计数测速功能。其内部硬件电路如下：图1：计数对射传感器内部原理图该方案精确度高，稳定性能好，简单易行，成本较低。综上：我们选择方案二。2、模拟小车车距测量方案一：利用红外线测距利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的

6、原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射凹来被接收管接收，经过处理Z后，通过数字传感器接口返回到MCU,MCU即可利用红外的返回信号来识别周围环境的变化。当测距离较长时，容易受到周围的光线的干扰，造成误触发。方案二：利用超声波测距利用超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计

7、时。超声波在空气中的传播速度为340ni/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离（s）,即：s=340t/2。这就是所谓的吋间差测距法。当环境温度变化时超声波的速度就会发生变化，例如当温度0°C时超声波速度是332m/s,30°C时是350m/s,温度变化引起的超市波速度变化为18m/s。若超声波在30°C的环境下以0°C的声速测量100m距离所引起的测量误差将达到5m,测量lm误差将达到5mm。但木系统屮不需要达到如此高的精度。综上:我们选用超声波测距。、理论分析与程序设计1、测距模块

8、本次设计中采用的是US-020超声波测距传感器。其可实现2cnT7n）的非接触测距功能，供电电压为5V,支持GPTO通信模式，模块测距的吋序如图2所示：只需要在2号引脚Trig上输入一个10US以上的高电平，可触发模块测距,系统便可发出8个40KHZ的超声波脉冲，然后测冋波信号。当检测到冋波信号后,通过Echo管脚输出一个高电平，电平宽度为超声波往返时间Z和。根据3号引脚Echo输出高电平的持续时间可以计算距离值。即距离值为:（高屯平时间*340m/s）/2。触发信号ious髙电平发射探头发出倍号循环发出8个

9、JUKHZ脉冲脉冲宽度为超声输出回响信号波往返时间之和图2：US-020测距时序图2、测速模块□1KftflOUK1/5DAPQrtCKKyrwj•C4ADOKS7DIrcMooaTORO心伽FD2XT0OTFXT>L1XT心&AQWXDFAIMOnPJOiMCOrMM£>：4»A1MOC1»wxwfWJOCtA»«KnAMfWM0C7WC/TXOlefn/np®w>0ioa>_HMAB兀WAKOw