陳浩 馬艷 郝亮 胡治華 曹景勝

（1.遼寧工業(yè)大學(xué)；2.錦州漢拿電機(jī)有限公司）

汽車視野安全在整個(gè)主動(dòng)安全性中占有相當(dāng)重要的地位，駕駛員在駕駛過(guò)程中，有80%的信息是靠視覺(jué)得到的。正常行駛的過(guò)程中，駕駛員周圍有近1/6的環(huán)境被完全忽略，一輛汽車大概有60°的死角，其臨近車身附近的盲區(qū)更大[1]。因此，為了保障更好的行車安全，給汽車“掃盲”起到了至關(guān)重要作用。文章采用單片機(jī)AT89C51作為處理器，在倒車行駛時(shí)保證后視鏡不動(dòng)。在燈光組合開(kāi)關(guān)加裝系統(tǒng)控制開(kāi)關(guān)，以當(dāng)前車速和轉(zhuǎn)彎角度為限制對(duì)后視鏡實(shí)現(xiàn)視野合理調(diào)整，同時(shí)也要保證不會(huì)出現(xiàn)新的視野盲區(qū)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)“掃盲”的良好效果，對(duì)行車安全起到了積極作用。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

視野拓展系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖，如圖1所示。其主要原理是在燈光組合開(kāi)關(guān)處加裝控制開(kāi)關(guān)，控制系統(tǒng)左右換向，增加小型發(fā)電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)相匹配，在發(fā)電機(jī)輸出端口串聯(lián)接入運(yùn)放電路與電阻，在電阻兩端增加車速測(cè)量端口，將車速測(cè)量端口引入系統(tǒng)主板，將車速信號(hào)輸入處理器中，對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，運(yùn)算結(jié)果控制后視鏡轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，從而實(shí)現(xiàn)視野的自動(dòng)拓展。

圖1 視野拓展系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

視野拓展系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖，如圖2所示。

圖2 視野拓展系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖

該拓展系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)作為微處理器[2]，配有開(kāi)關(guān)傳感器檢測(cè)電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路等，通過(guò)接收傳感信號(hào)，采用相關(guān)算法對(duì)汽車視野盲區(qū)系統(tǒng)進(jìn)行智能控制，對(duì)視野提前預(yù)警判斷，其最小系統(tǒng)電路，如圖3所示。

圖3 視野拓展最小系統(tǒng)電路圖

電源模塊主要是將外部直流電壓穩(wěn)壓為系統(tǒng)中使用的電壓，本次設(shè)計(jì)使用的是LM7805直流穩(wěn)壓芯片，穩(wěn)壓效果良好[3]。它可以輸入一個(gè)直流穩(wěn)壓電源、輸出電壓為5 V，可為單片機(jī)運(yùn)行提供所需的電壓。

該設(shè)計(jì)中電源部分電路原理圖，如圖4所示。

圖4 視野拓展系統(tǒng)電源模塊電路圖（12～5 V穩(wěn)壓電路）

文章采用ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的8通道A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器[4]，其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

ADC0809的接線方式，如圖5所示。

圖5 視野拓展系統(tǒng)ADC0809部件電路圖

本次設(shè)計(jì)采用了一個(gè)ULN2003芯片驅(qū)動(dòng)3個(gè)單刀雙擲繼電器（RELAY-SPDT），通過(guò)繼電器開(kāi)關(guān)的通斷去驅(qū)動(dòng)后視鏡電機(jī)電源，使后視鏡正常轉(zhuǎn)動(dòng)。ULN2003電路，如圖6所示。

圖6 視野拓展系統(tǒng)ULN2003電路圖

本系統(tǒng)通過(guò)控制繼電器的通斷來(lái)控制后視鏡電路，從而達(dá)到控制后視鏡擺動(dòng)的角度。通過(guò)控制繼電器的吸合時(shí)間來(lái)控制后視鏡驅(qū)動(dòng)電路的吸合，從而確定后視鏡的擺角。本設(shè)計(jì)繼電器控制模塊電路，如圖7所示。

圖7 視野拓展系統(tǒng)繼電器端口控制電路圖

由于獨(dú)立鍵盤(pán)具有節(jié)省I/O口以及編程簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，因此本系統(tǒng)采用獨(dú)立鍵盤(pán)作為測(cè)試鍵盤(pán)。在燈光組合開(kāi)關(guān)上增加左右轉(zhuǎn)向微動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)而對(duì)左右換向行駛的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并將改變鍵盤(pán)狀態(tài)的高低電平輸入單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)運(yùn)算，讓單片機(jī)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的信號(hào)處理并傳輸?shù)綀?zhí)行機(jī)構(gòu)上。獨(dú)立鍵盤(pán)的原理電路，如圖8所示。

圖8 視野拓展系統(tǒng)的系統(tǒng)按鍵電路圖

此外，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用日本原裝的美上MITSUMI直流發(fā)電機(jī)。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件主要編寫(xiě)測(cè)速模塊的返回值，并加以處理，將處理后的車速值傳入到系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)去執(zhí)行和動(dòng)作。

在構(gòu)建完成系統(tǒng)硬件及通過(guò)后視鏡角度測(cè)試試驗(yàn)后，使用嵌入式C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)本系統(tǒng)的軟件程序。采用模塊化軟件設(shè)計(jì)，編寫(xiě)了初始化程序、AD轉(zhuǎn)換程序、按鍵程序及繼電器控制程序等。系統(tǒng)軟件總體流程，如圖9所示。

圖9 視野拓展系統(tǒng)的軟件流程圖

系統(tǒng)經(jīng)初始化以后，主程序通過(guò)調(diào)用各子程序完成預(yù)定動(dòng)作，達(dá)到控制繼電器的導(dǎo)通與斷開(kāi)的目的。

4 結(jié)論

對(duì)于轉(zhuǎn)彎情況下汽車后視鏡轉(zhuǎn)動(dòng)角度是經(jīng)過(guò)精確的實(shí)車測(cè)量得到，該系統(tǒng)中的單片機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)向、方向盤(pán)轉(zhuǎn)向角度及車速進(jìn)行監(jiān)控和采集，在不增加新的視野盲區(qū)前提下，對(duì)后視鏡角度進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)，以便拓展轉(zhuǎn)向過(guò)程中的后方視野。這套系統(tǒng)的研發(fā)充分證明了用低成本、高科技的手段增強(qiáng)駕駛員駕駛的舒適性和安全性是可行的，此套系統(tǒng)有利于實(shí)車匹配的應(yīng)用和推廣。