【正文】 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 。 在大學(xué)四年的 學(xué)習(xí) 生活即將劃上一個句號 之際 ，謹(jǐn)向 徐雪梅老師 表示 最 崇高的敬意和 最 衷心的 謝意 ！ 很高興能在這個美好的校園里度過我的大學(xué)四年生活。 參考文獻 [1] 高有堂 .電子電路設(shè)計制板與仿真（ PROTELDXP） .鄭州 :鄭州大學(xué)出版社 ,2021:38,101. [2] 張洪潤 ,張亞凡 .傳感器技術(shù)與實驗 .北京 :清華大學(xué)出版 社 ,2021:34. [3] 王福瑞 .單片微機測控系統(tǒng)設(shè)計大全 .北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2021:237,279. [4] 王冠 ,俞一鳴 .面向 CPLD/FPGA 的 Veriog 設(shè)計 .北京 :機械工作出版社 ,2021:35. [5] 夏宇聞 . Verilog 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計教程（第 2 版） .北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2021:53. [6] 薛清 ,周國運 ,高有堂 .電子技術(shù) 教程 .西安 :西北大學(xué)出版社 ,1999:180. [7] Bergerpm, Methodology Manual for System : University of Aeronautics and Astronautics Press, 2021:67. 基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 31 [8] 周立功 . Actel FPGA 原理與應(yīng)用（基于 Fusion 系列） .廣州 :廣州致遠(yuǎn)電子有限公司 ,2021:120127. [9] 周立功 .Actel FPGA 實驗教程（基于 Fusion StartKit開發(fā)板） .廣州 :廣州致遠(yuǎn)電子有限公司 ,2021:72. [10] Stuart Sutherland,Simon Davidmann,Peter Verilog Hardware Design and :Science Press, 2021:83. 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[18] Navabi, Digital System :Publishing House of Electronics Industry, 2021:126. 基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 32 致謝 感謝徐雪梅老師在畢業(yè)設(shè)計期間對我細(xì)心的指導(dǎo)，她的 嚴(yán)謹(jǐn) 細(xì)致 、一 絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣； 她循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪 。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。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。之后的實踐證明這一推斷是正確的，在保證小車尋跡行駛的情況下，舵機的轉(zhuǎn)向靈活度有所提高。為了減少兩個紅外避障傳感器之間的干擾，在兩個傳感器之間增加了一塊黑色不透明擋板，雖然效果有所改善，但仍然不理想，兩者之間還存在一定的干擾，最終在小車前端只安裝了一個紅外避障傳感器。 基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 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(dá)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。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(yuǎn)遠(yuǎn)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。 結(jié)束語 系統(tǒng)以 Fusion FPGA AFS600 芯片 為核心 控制器件 ， 結(jié)合紅外測距、路徑檢測 、驅(qū)動電機 控制 、轉(zhuǎn)向電機 控制 、電源管理 等模塊 實現(xiàn)了高速公路汽車防追尾系統(tǒng)模型的設(shè)計。將轉(zhuǎn)向指示燈引出端直接接地，發(fā)光二極管被點亮，表示工作正常。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]。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。 表 4 AV0 和 AV1 電壓測試結(jié)果 向左側(cè)白區(qū)移動← ——— 黑線區(qū)域 ——— →向右側(cè)白區(qū)移動 AV0（ V） 9 2 8 4 1 7 4 2 9 3 AV1（ V） 9 2 8 4 1 5 4 2 9 3 相對位移（ cm） 1.2 1 0.8 0.6 0.5 0 1 從表 4 中可知，模擬光電傳感器在黑線 區(qū)域內(nèi)的電壓最大，向兩側(cè)移動時，電壓是逐漸減小的，符合光敏電阻的工作原理，測試結(jié)果正常。接通電源， 用數(shù)字萬用表分別測出各模擬光電傳感器信號端輸出電壓，不斷移動模擬光電傳感器相對道路上黑線的位置，并記錄各位置的 電壓 [13]。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。 （二） 測試結(jié)果與分析 各模塊布局示意圖如圖 18 所示 。 （ 2） 芯片 其他 資源 包括 4Mbit 的用戶可 用的 Flash Memory、 1kbit 的 FlashROM、 108kbit 的 RAM； 2 個 PLL，最高頻率可達(dá) 350MHz；支持多種 I/O 電平標(biāo)準(zhǔn)，其中差分的 I/O 標(biāo)準(zhǔn)有： LVPECL、 LVDS、BLVDS、 MLVDS；具有 AES、 FlashLock 加密技術(shù)；幾乎具有 ProASIC3 的所有資源。晶振頻率： StartKit FPGA 開發(fā)板 （ 1） Fusion 系列芯片具有 Flash 架構(gòu)的 FPGA 所有特點（安全性、可靠性、單芯片、上電即行、非易失性、低功耗等）；其內(nèi)部集成了獨特的模擬部分，具有：分辨率高達(dá) 12 位、采樣率高達(dá) 600kbps、 30 個輸入通道、 內(nèi)部參考源的 AD；高達(dá) 30 個模擬的輸入 I/O，可以承受177。供電電壓： DC 5V 主要器件： STC 89C51 RC40CPDIP， ATMLU818， MAX232，SM3381 等 負(fù)載穩(wěn)定度： ≤ 2 103 輸出電壓：直流 ～ ， 9～ 1800mA，可調(diào) 輸入電壓：交流 220V， 50～ 60Hz，允許電壓變化 177。 量程與 LCD 有一定的對應(yīng)關(guān)系 :選擇一個量程 ， 如果量程是一位數(shù) ， 則 LCD 上顯示一位整數(shù) ， 小數(shù)點后顯示三位小數(shù) ； 如果是兩位數(shù) ， 則 LCD上顯示兩位整數(shù) ， 小數(shù)點后顯示兩位小數(shù) ； 如果是三位數(shù) ，則 LCD 上顯示三位整數(shù) ,小數(shù)點后顯示一位小數(shù) ； 有幾個量程 ， 對應(yīng)的 LCD 沒有小數(shù)顯示 。50C ；相對濕度 : 75%。 精確度保證期為 1 年 。(% 讀數(shù) +第四位上的字?jǐn)?shù) )。 基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 24 S e n s o r A1O U T 12O U T 23VS4I N 15E N A6I N 27GND8V S S9I N 310E N B11I N 412O U T 313O U T 414S e n s o r B15L 2 9 8 NV C CMD r i v e r M o t o rMT u r n n i n g M o t o rF _ I S A _ D 0F _ I S A _ D 1F _ I S A _ D 2F _ I S A _ D 3F _ I S A _ D 3F _ I S A _ D 2F _ I S A _ D 1F _ I S A _ D 011223344J P 2V C C 圖 16 電機驅(qū)動電路 圖 17 開發(fā)板 Mini ISA 接口 五 系統(tǒng)測試 （一） 系統(tǒng)測試工具 1． 數(shù)字萬用表 (DT9205) 本儀表以大規(guī)模集成電路、雙積分 A/D(模 /數(shù) )轉(zhuǎn)換器為核心 ， 配以全功能過載保護電路，可用來測量直流和交流電壓、電流、電阻、電容、二極管、三極管、溫度、頻率、電路通斷等 [14]。（轉(zhuǎn)向電機控制原理與驅(qū)動電機相同，不再重述）。 電機驅(qū)動電路如圖 16 所示。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(dāng) EnA為高電平，輸入電平為一高一低 時 ，電機正 轉(zhuǎn) 或反轉(zhuǎn)。 L298N 功能模塊 見圖 15和表 3【 15,16】 。 5， 7， 10， 12 腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)。 1 腳和 15 腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流 傳感信號 [6]。 4 腳 VS 接電源電壓， VS 電壓范圍 VIH 為＋ 2． 5～ 46 V。可以方便的驅(qū)動兩個 兩相 直流電機，或一個 三 相步進電機。 10KR41KR51KR71KR812D S 512D S 412D S 212D S 612D S 7B e l l3128550Q3V C CF _I S A _A 0V C C1KR91KR 10F_ISA_D12F_ISA_D13轉(zhuǎn)向指示燈轉(zhuǎn)向報警F _I S A _D 12F _I S A _D 13F _I S A _A 0112233J P 4 圖 14 聲光指示電路 （五） 電機驅(qū)動電路設(shè)計 電機驅(qū)動電路主芯片是 恒壓恒流橋式 2A驅(qū)動芯片 L298N。 F_ISA_D1 F_ISA_D1 F_ISA_A0管腳分別與開發(fā)板 Mini ISA 接口 D1 D1 A0（或 H16 管腳）相連。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(dāng)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。轉(zhuǎn)向指示燈主要由電阻和發(fā)光二極管組成，由 Fusion FPGA AFS600 直接輸出信號控制 [3]。 F_ISA_D8 與開發(fā)板 Mini ISA 接口 D8 相連，開發(fā)板 Mini ISA 接口如圖 17。圖中 F_ISA_D8 管腳利用三極 管的導(dǎo)通特性，控制紅外避障傳感器的開啟與關(guān)閉，當(dāng) F_ISA_D8 管腳被置為邏輯“ 0”時，其輸出電壓也為 0，此時 Q2 即 NPN 型三極管 8050截止， Q1 即 PNP 型三極管 8550 基極被拉高而截止，紅外避障傳感器的 VCC 端為 0V，紅外避障傳感器不工作，其輸出管腳 ADOUT 為邏輯“ 1”，發(fā)光二極管不導(dǎo)通；當(dāng) F_ISA_D8 管腳被置邏輯“ 1”時，其輸出電壓為 ，這一電壓可使 Q2導(dǎo)通， Q1 基極電壓被拉低使 Q1 導(dǎo)通， 5V 電壓就可以輸入到VCC 端，使紅外避障傳感器開始工作。 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】 。該傳感器工作電壓 5V，電流100mA，可調(diào)探測距離 380cm。 紅外避障傳感器的輸出信號類型為開關(guān)量，可以直接和CPU 連接使用。主要用于障礙物的檢測，對障礙物的感應(yīng)距離可以根據(jù)要求通過后部的旋鈕進行調(diào)節(jié)。開發(fā)板 ADC 輸入端口實物圖如圖 11 所示。在同一系統(tǒng)設(shè)計中，電阻的阻值和接法最好一樣，光敏電阻最好選擇同一廠家生產(chǎn)