1、    一種預(yù)防汽車追尾碰撞報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：介紹了預(yù)防公路追尾碰撞報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)由信息采集單元、中央控制單元、報(bào)警電路和顯示輸出單元構(gòu)成。信息采集單元由4種傳感器完成對(duì)車輛運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)采集，中央控制單元對(duì)輸入信息進(jìn)行分析、處理，完成防碰撞預(yù)測與判斷功能，報(bào)警電路產(chǎn)生警報(bào)，提醒駕駛員采取措施以避免追尾碰撞事故發(fā)生，系統(tǒng)還具備顯示功能。0、引言近年來，中國經(jīng)濟(jì)得到迅猛發(fā)展，私家車擁有量快速增長，公路建設(shè)也快速發(fā)展，與此同時(shí)，交通事故頻發(fā)，原摘要：介紹了預(yù)防公路追尾碰撞報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)由信息采集單元、中央控制單元、報(bào)警電路和顯示輸出單元構(gòu)成。信息采集單元由4

2、種傳感器完成對(duì)車輛運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)采集，中央控制單元對(duì)輸入信息進(jìn)行分析、處理，完成防碰撞預(yù)測與判斷功能，報(bào)警電路產(chǎn)生警報(bào)，提醒駕駛員采取措施以避免追尾碰撞事故發(fā)生，系統(tǒng)還具備顯示功能。0、引言近年來，中國經(jīng)濟(jì)得到迅猛發(fā)展，私家車擁有量快速增長，公路建設(shè)也快速發(fā)展，與此同時(shí)，交通事故頻發(fā)，原因是多方面的，諸如路況差，車速高引起駕駛員視覺變差，氣候條件差等。其中，事故中追尾碰撞居首位，所以預(yù)防交通事故主要是預(yù)防汽車追尾碰撞。鑒于此，本文討論了如何預(yù)防汽車追尾碰撞報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。1、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)如圖1所示，系統(tǒng)是由信息采集單元、中央控制單元、報(bào)警電路和顯示輸出單元構(gòu)成。圖1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1.1 信息

3、采集單元傳感器是信息采集系統(tǒng)單元重要部分，傳感器是指能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，從而完成檢測任務(wù)。它可將對(duì)象特性或狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成可測量，然后將此信號(hào)送入傳感器系統(tǒng)加以處理1。最后將引起控制系統(tǒng)發(fā)生變化的原因轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳輸給控制單元進(jìn)行分析與處理。信息采集單元由測距傳感器、速度傳感器、制動(dòng)踏板位置傳感器及路面情況選擇開關(guān)組成，用來采集路況和車輛的運(yùn)行狀態(tài)等信息。.一、測距傳感器系統(tǒng)采用脈沖式光電傳感器測定距離。本文利用光電傳感器的時(shí)差測距原理進(jìn)行工作，即：利用測量往返脈沖間隔時(shí)間來獲知距離，測量脈沖間隔方法是在確定時(shí)間起止點(diǎn)之間用時(shí)鐘脈沖填充計(jì)數(shù)，如圖

4、2所示：恒定光源D發(fā)出的光投射于目的物O，然后反射至光電元件B，根據(jù)發(fā)射和接收之間的時(shí)間差距測出距離，這種方法可以得到較高的測試精度。圖2、 時(shí)差測距原理圖圖3、 距離計(jì)數(shù)原理圖二、 速度傳感器車速傳感器是利用霍爾效應(yīng)的原理制成的。即在半導(dǎo)體霍爾器件中，當(dāng)磁力線穿過通電的霍爾元件時(shí)，會(huì)引起霍爾元件電荷的偏移，在元件中引起霍爾電壓UH值發(fā)生相應(yīng)變化，形成脈沖，霍爾傳感器便會(huì)輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)，經(jīng)放大整形電路輸出整齊的脈沖信號(hào)，利用單片機(jī)的外部計(jì)數(shù)接口，檢測脈沖數(shù)，就可以計(jì)算出車輛的運(yùn)動(dòng)速度。因此，對(duì)汽車車速的測量實(shí)質(zhì)上是對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)的頻率的測量。圖4、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器三、制動(dòng)踏板位置傳感器該傳感器用來判斷

5、駕駛員在接收到報(bào)警或已認(rèn)識(shí)到危險(xiǎn)時(shí)，是否采取了制動(dòng)措施降低車速。如已制動(dòng)，則對(duì)報(bào)警進(jìn)行抑制。制動(dòng)傳感器直接從車輛制動(dòng)指示燈回路中提取電位信號(hào)，處理后，作為車輛制動(dòng)信息的標(biāo)志信號(hào)送入控制單元。圖5、制動(dòng)踏板位置傳感器四、路面情況選擇開關(guān)本系統(tǒng)采用手動(dòng)式三觸點(diǎn)路面選擇開關(guān)，用來選定路面摩擦系數(shù)，路面摩擦系數(shù)隨路面情況的不同而變化。駕駛員應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)的路況來選擇，從而選擇相應(yīng)的開關(guān)位置。圖6、路面選擇開關(guān).五、傳感器的測量誤差和補(bǔ)償方法在實(shí)際應(yīng)用中，存在多種因素影響起測量精度，造成測量誤差的主要因素主要有兩類：一類是半導(dǎo)體固有特性，另外一類是半導(dǎo)體的制造工藝的缺陷，表現(xiàn)為零位誤差和溫度誤差。零位誤差主

6、要是由半導(dǎo)體制造工藝問題引起的不等位電勢造成的，為了消除或減小不等位電勢，可采用圖7所示電橋平衡原理進(jìn)行補(bǔ)償。而溫度誤差是由于半導(dǎo)體材料的電阻率、遷移率和載流子濃度等隨溫度變化引起，這種變化程度隨不同半導(dǎo)體材料有所不同，針對(duì)溫度變化對(duì)傳感器輸出或輸入內(nèi)阻的影響，可采用輸出回路并聯(lián)電阻或輸入回路串聯(lián)電阻進(jìn)行補(bǔ)償。6圖7、不等位電勢補(bǔ)償電路1.2 中央控制單元、警報(bào)輸出單元及顯示裝置中央控制單元是控制系統(tǒng)的中樞，是系統(tǒng)中的信息處理部分，傳感器輸入信息在這里進(jìn)行處理、分析,完成防碰撞預(yù)測與判斷功能，危險(xiǎn)時(shí)發(fā)出信息給報(bào)警輸出裝置,實(shí)現(xiàn)報(bào)警,提醒駕駛員采取減速、制動(dòng)等措施，,避免追尾碰撞事故發(fā)生。系統(tǒng)采

7、用ISP-Flash系列單片機(jī) AT89S8252，它是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，它可將信息采集單元收集到的信息進(jìn)行處理，并根據(jù)情況向顯示裝置及警報(bào)輸出單元輸出控制信號(hào)。報(bào)警輸出單元電路由三極管外加揚(yáng)聲器等外圍電路構(gòu)成，當(dāng)中央控制單元通過分析確定前方存在追尾碰撞隱患時(shí)，便產(chǎn)生一定的信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)，提醒駕駛員注意以采取必要的措施。同時(shí)，系統(tǒng)中的顯示裝置，可由芯片MCS14495驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯示屏顯示。2、結(jié)束語文章創(chuàng)新點(diǎn)在于（1）較詳細(xì)的描述了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中每個(gè)傳感器的工作原理圖形及具體應(yīng)用原理，選用的ISP-Flash系列單片機(jī) AT89S8252功能強(qiáng)大。（2）對(duì)整個(gè)傳感器的測量誤差做了分析，并提出了具體的誤