【正文】 。 精確度保證期為 1 年 。輸出電壓：直流 ～ ， 9～ 1800mA，可調(diào) 供電電壓： DC 5V 用數(shù)字萬用表測得 7805 輸出端電壓約 5V 左右，即穩(wěn)壓電路工作正常。避開程序控制測試，可直接在 D8 端口接入 電壓，并接通電源，在紅外避障傳感基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 28 器前方設(shè)立一個高度一定的障礙物，假如 DS1 被點亮，表 示其工作正常 [12]。 基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 29 （ 二）紅外避障傳感器安裝位置相近 ，會產(chǎn)生相互影響 此前為了能夠達到設(shè)計目的，在小車的前端安裝了兩個紅外避障傳感器，一個用于檢測安全距離，一個用于檢測危險距離。為了提高系統(tǒng)的合理性，在今后的設(shè)計中，將逐步解決紅外避障傳感器間的干擾問題。還要感謝我 可愛的同學(xué)和朋友們， 是他們 的陪伴讓我在成長路上 感覺不到 孤單，只有幸福 。在以后的研究開發(fā)中，可考慮使用左右輪分別用電機控制的小車，在一定程度上轉(zhuǎn)向靈活度會有所提升。小車在行駛過程中，由于電機需要的電流量比較大，所以隨著小車行駛 時間的增長， 7805 和 L298N 兩個芯片會發(fā)燙，遠遠超過了其本身的散熱能力，隨著溫度的不斷升高，工作的穩(wěn)定性逐漸下降，最終影響了整個系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。表 4 還證實了一個結(jié)論，利用模擬光電傳感器檢測路徑精度比較高，在最小偏差 1mm 時，電壓值也有比較明顯的變化。 （二） 測試結(jié)果與分析 各模塊布局示意圖如圖 18 所示 。主要器件： STC 89C51 RC40CPDIP， ATMLU818， MAX232，SM3381 等 輸入電壓：交流 220V， 50～ 60Hz，允許電壓變化 177。(% 讀數(shù) +第四位上的字數(shù) )。由表 3 可知 EnA為低電平時，輸入電平對電機控制 不 起作用，當 EnA為高電平，輸入電平為一高一低 時 ，電機正 轉(zhuǎn) 或反轉(zhuǎn)。 4 腳 VS 接電源電壓， VS 電壓范圍 VIH 為＋ 2． 5～ 46 V。圖中 DS DS5 和 DS DS7分別為小車進行超車轉(zhuǎn)向時前、后兩組指示燈，當小車超車過程中向左 /右轉(zhuǎn)向行駛時，相應(yīng)方向的指示燈將閃爍，直到小車完成超車動作。 圖 12 紅外避障傳感器實物圖 Fusion FPGA AFS600 芯片工作電壓為 ，輸出信號高電平電壓 ，低電平電壓 0V，而紅外避障傳感器工作電壓為 5V，所以在 Fusion FPGA AFS600 控制紅外避障傳感器基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 21 時，需要對電平進行處理 【 7】 。開發(fā)板 ADC 輸入端口實物圖如圖 11 所示。光照愈強，阻值愈低。圖中 JP1 用于連接 電池組，“ ”示意已連接電源。 最常見的電源管理芯片是 7805 和 7806。當紅外避障傳感器在安全距離內(nèi)檢測到障礙物時，用于指示障礙物存在的發(fā)光二極管將點亮，同時蜂鳴器及其指示燈將同頻率進行間歇性鳴響與閃爍以示報警。 L298N 的輸入端接 Fusion FPGA AFS600 的信號輸出端，由 Fusion FPGA AFS600 來控制 L298N的輸出狀態(tài)，從而達到控制電機的作用。模擬光電傳感器檢測到的電壓值經(jīng)片內(nèi)模數(shù)轉(zhuǎn)換，程序判斷后，實現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。 倒車過程中右側(cè)轉(zhuǎn)向指示燈與蜂鳴器及其指示燈將同頻率間歇性進行聲光指示，直至控制倒車過程結(jié)束。 通過比較 分析 ，使用 L298N 芯片 可 充分發(fā)揮 速度調(diào)制的 功能，能穩(wěn)定地驅(qū)動 直流 電機，且價格不高 。 ，通過開關(guān)的切換對小車的速度進行調(diào)整。 紅外避障傳感器是集發(fā)射與接收于一體，主要用于障礙物的檢測。具體分析如下： 超聲波發(fā)生器總體上可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。因此，只要掌握了傳感器電壓 和 偏移距離特性關(guān)系，就可以根據(jù)傳感器電壓大小確定各傳感器與黑色標記線的距離（而不是僅僅粗略判斷該傳感器是否在線上），進而獲得車身縱軸線相對路徑標記線的位置，得到連續(xù)分布的路徑信息。 (二 ). 尋跡導(dǎo)航技術(shù) 路徑識別是體現(xiàn)智能小車智能水平的一個重要標志，而傳感器是智能小車進行路徑識別的關(guān)鍵檢測元件。 ADC 結(jié)構(gòu)圖如圖 2所示。 1. 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（ ADC） 系統(tǒng)在應(yīng)用中并不需要外加 ADC轉(zhuǎn)換器，結(jié)合 Fusion內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能對模擬信號進行采集和處理。車 2 還額外的增加了倒車功能，當前端的模擬光電傳感器檢測到倒車標志時，小車會自動停車，并開啟后端模擬光電傳感器，檢測車后路況信息，執(zhí)行倒車功 能；當后端模擬光電傳感器檢測到停車標志時，小車停止，尾燈電亮，電機關(guān)閉，以示倒車完成。 前瞻 能 檢測車前方一定距離的賽道，在一定的前瞻范圍內(nèi)，前瞻越 遠 的傳感器方案，其極限速度就會越高，其高速行駛過程中對引導(dǎo)線的跟隨精度也相對較高，系統(tǒng)的整體響應(yīng)性能較好。系統(tǒng)中設(shè)計了兩條黑色路徑，一條為慢車道，另一條為快速車道，也就是超車道。國內(nèi)近年來也出現(xiàn)了輪胎氣壓檢測、 汽車防追尾儀 和防追尾指示燈等汽車防追尾裝置的研發(fā)與投產(chǎn)，但這類裝置有些只為解決由于汽車硬件故障造成防追尾事故而設(shè)計，有些裝置雖然以發(fā)出警示信息等方式，為駕駛者在 突發(fā)狀況下采取應(yīng)急措施提供條件，但都在很大程度上忽略了人為因素對追尾事故的影響，此外這類裝置較高的成本也阻礙其投產(chǎn)與推廣。該 系統(tǒng) 裝置將單片機的實時控制及數(shù)據(jù)處理功能，與 毫米波雷達 的測距技術(shù)、傳感器技術(shù)相結(jié)合，可檢測汽車運行中 前方、 后方障礙物與汽車的距離及汽車車速，通過數(shù)顯裝置顯示距離，并由發(fā)聲電路根據(jù)距離遠近情況發(fā)出警告聲。 為提高汽車運行的安全性 和降低碰撞發(fā)生的可能 ,本文講述一種主動型 汽車防 追尾碰 撞報警系統(tǒng)。 （二） 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 通過資料的收集和網(wǎng)上相關(guān)的查閱，得知汽車防追尾的話題在國內(nèi)外一直很受關(guān)注。黑色路徑為智能小車的識別標志，模擬高速公路中的實際道路。 為了使智能小車達到一定速度，模擬光電傳感器在安裝時，采用了一定的前瞻性。利用紅外避障傳感器檢測前方路面的情況，當檢測到前方有障礙物時，小車將減速或駛向快速車道，在快速車道上能自動實現(xiàn)加速超車功能，并返回慢速車道。 二 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析 （一） 模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù) Fusion StartKit 是基于 Actel 公司的 Fusion 混合信號FPGA 而設(shè)計的開發(fā)平臺，核心芯片采用 Actel 公司 Fusion 系列 60 萬門的 AFS600，該系列是世界上首個混合信號 FPGA，將模擬的 AD、 RC 振蕩器、模擬 I/O、 RTC等融入到數(shù)字的 FPGA 中，為實現(xiàn)真正的 SOC 提供特有的解決方案 [1]。 基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 5 模 擬 多 路 選 擇器（ M U X ）（ 1 到 3 2 路 ）V c c ( 1 . 5 V )模 擬Q u a d 0模 擬Q u a d 1P a d sA V 0A C 0A G 0A T 0A T R T N 0A V 1A C 1A G 1A T 1模 擬Q u a d 8模 擬Q u a d 9A V 8A C 8A G 8A T 8A T R T N 5A V 9A C 9A G 9A T 9溫 度 監(jiān) 控 器……013 1A D C 輸 入 到 F P G A 的 數(shù) 據(jù)（ A D C 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果 ）內(nèi) 部 二 極 管 圖 1 ADC 與模擬多路選擇器 2. ADC 工作原理 Actel Fusion 器件中的 ADC 是一個 12 位逐次逼近型（ SAR） ADC，它內(nèi)部主要由采樣保持電路、比較器、逐次逼近寄存器和 DAC 等模塊組成，采樣保持電路主要是對外部模擬信號進行采樣，并保持采樣得到的模擬信號，它將和 DAC的輸出結(jié)果通過比較器來比較，比較器的輸出結(jié)果來控制逐次逼近寄存器中的移位寄存器是否繼續(xù)移位，寄存器輸出的結(jié)果送給 DAC 實現(xiàn)數(shù)字量與模擬量轉(zhuǎn)換，最終又回到原先的比較器輸入端，構(gòu)成一個反饋系統(tǒng)，直到輸入電壓與 DAC 輸出的電壓相等時，移位寄存器停止工作，此時逐次逼近寄存器輸出的值即為最后轉(zhuǎn)換的數(shù)字結(jié)果 [8]。 (310)=300ksps 每個通道的采樣率 =(10/30) 300ksps=100ksps 表 2 采樣保持時間寄存器 (STC) STC[7:0] 采樣時間 = (STC+2) ADCCLK 時鐘周 期 0 00000000 2 個 ADC 時鐘周期 1 00000001 3 個 ADC 時鐘周期 ?? ?? ?? 254 11111110 256 個 ADC 時鐘周期 255 11111111 257 個 ADC 時鐘周期 要實現(xiàn)最高 600ksps 的采樣率必須滿足一定的條件，首先， ADCCLK 必須達到最高 10MHz，選擇 8 位 ADC 模式；其次，不能使用 Prescaler 以及內(nèi)部的數(shù)字濾波功能，也就限制了外部的輸入電壓不能超過電壓基準源的范圍；第三，沒有設(shè)定閥值變化信號；第四，只能對電壓監(jiān)控的條件下才能達到，在電流和 溫度監(jiān)控下都無法實現(xiàn)最高 600ksps 的采樣率。 模擬式光電傳感器的 發(fā)射 和接收都是錐角一定的圓錐形空間，其電壓大小與傳感器距離黑色 路徑標記線的水平距離有定量關(guān)系：離黑線越近，電壓越 高 ，離黑線越遠，則電壓越 低 （具體的對應(yīng)關(guān)系與 發(fā)光二極管 型號以及離地高度有關(guān)），從理論上可以大大提高路徑探測精度。 基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 11 傳感器電壓水 平 偏 移 距 離正 對 黑 線位 置 圖 4 模擬式光電傳感器電壓與偏移距離關(guān)系示意圖 （三） ． 紅外檢測技術(shù) 車距檢測為系統(tǒng)重要的組成部分之一，為了能實現(xiàn)快速、可靠和穩(wěn)定的智能避障效果，針對紅外避障傳感 器的測距方案與超聲波傳感器的測距方案的應(yīng)用性能做了比較。此外，超聲波傳感器 也容易受到外界環(huán)境的干擾。 （四） ． 脈寬調(diào)制技術(shù) ，從而達到調(diào)速的目的，但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實現(xiàn)有級調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價格比較昂貴，更主要的問題在于一般電動機的電阻很小，但電流很大，分壓不僅會降低效率，而且實現(xiàn)很困難。 L298N芯片可以驅(qū)動兩個二相電機，也可以驅(qū)動一個 三 相電機，輸出電壓最高可達 50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓 ，基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 13 可直接用單片機的 IO 口提供信號；而且電路簡單，使用比較方 便。 當前端的模擬光電傳感器檢測到倒車標志時，小車會自動停車，并開啟后端模擬光電傳感器，檢測車后路況信息，執(zhí)行倒車功能；當后端模擬光電傳感器檢測到 車庫停車標志 時，小車停止，尾燈電亮，電機關(guān)閉，以示倒車完成。在同一跑道上，光線的強弱與電壓信號值的大小是成反比的。 驅(qū)動電機控制模塊主要由 Fusion FPGA AFS600 主控芯片和 L298N 驅(qū)動芯片組成。聲光指示電路比較簡單，難點在控制邏輯上，可通過 Fusion FPGA AFS600控制相應(yīng)的聲光指示。因為 開發(fā)板在獲得 5V 電壓供電后，根據(jù)其自身的硬件設(shè)計，本身就能輸出 +、 +、 + 等不同數(shù)值的電壓，所以 Fusion FPGA AFS600 的工作電壓就不用多加設(shè)計 。穩(wěn)壓電路如圖 7 所示。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當 受 到光 照時 ，只 要光 子能 量大 于半 導(dǎo)體 材 料的 禁帶 寬度 ， 則價 帶中 的電 子吸 收一 個光 子的 能量 后 可躍 遷到 導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子 — 空穴對增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。模擬光電傳感器實物圖如圖 10 所示。紅外避障傳感器實物圖如圖12 所示。 聲光指示電路如圖 14 所示。 L298N 可接受標準 TTL 邏輯電平信號 VSS， VSS可接 4． 5～7 V 電壓。 基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 23 圖 15 L298N 內(nèi)部功能模塊 表 3 L298N 功能模塊 EnA In1 In2 運行狀態(tài) 0 X X 停止 1 1 0 正轉(zhuǎn) 1 0 1 反轉(zhuǎn) 1 1 1 剎停 1 0 0 停止 In3， In4 的邏輯圖與表 3 相同。精確度 :177。 基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 25 （ 2） 測試數(shù)據(jù)顯示在 LCD 中 （ 3） 過量程時 ， LCD 的第一位顯示 1， 其他位沒有顯示 （ 4） 最大顯示值為 1999(液晶顯示的后三位可從 0 變到 9，第一位從 0 到 1 只有兩種狀態(tài) ， 這樣的顯示方式叫做三位半 ) （ 5） 全量程過載保護 （ 6） 工作溫度 : 00℃ 400℃ 儲存溫度： 100℃ +500℃ （ 7） 電池不足指示： LCD 液晶屏左下方顯示 輸出文波： ≤ 5mV — 51 單片機開發(fā)系統(tǒng)