曹振 張靜

摘 要：汽車安全問題對于我們?nèi)魏我粋€人來說都是一個永恒的問題。只有保障了我們生命安全，才能促進社會的和諧穩(wěn)定發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計我國因交通事故造成的死亡人數(shù)均在10萬人，位居世界首位。交通事故的發(fā)生大多數(shù)都是人為的。為了減少這種事故的發(fā)生，人們研制出了汽車自動駕駛技術、汽車輔助駕駛系統(tǒng)以及高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）。

關鍵詞：汽車安全間距;STM32微控制器;超聲波傳感器;雨量傳感器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.106

汽車是城市交通運輸?shù)囊粋€重要的工具，汽車給我們帶來方便的同時也因為一些人為因素給我們帶來了極大的傷害，輕則財產(chǎn)損失，重則人員傷亡。因此本設計的主要目的就是設計一款可以實現(xiàn)汽車安全間距可以自動調(diào)整的裝置，該裝置能夠?qū)⑵囁幍耐饨绛h(huán)境作為參數(shù)去自動調(diào)整安全間距和報警距離，從而降低人員傷亡和財產(chǎn)損失的概率。

1 系統(tǒng)結構

汽車安全間距自動調(diào)整裝置的結構框圖如圖1所示。本裝置以STM32微控制器為控制核心，外圍包括光照、雨量、溫度傳感器，四路超聲波，指示燈、蜂鳴器，顯示器。

2 系統(tǒng)硬件設計

本裝置采用四路超聲波來測量當前車距，四個超聲波模塊組成四路超聲波電路，超聲波模塊（HC-SR04）采用IO口trig觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號，模塊會自動發(fā)出4個40khz的方波，自動檢測是否有返回信號。有信號返回，通過IO口ECHO輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。測試距離=（高電平時間*聲速（340M/S））/2;模塊使用簡單一個控制口發(fā)一個10US以上的高電平，就可以在接收口等待高電平輸出。一有輸出就可以開定時器計時，當此口變?yōu)榈碗娖綍r就可以讀定時器的值，此時就為此次測距的時間，方可算出距離。如此不斷的周期測，即可以達到移動測量的值。

本裝置使用YL-83雨滴模塊作為雨量傳感、數(shù)字光照傳感器BH1750FVI—YG-30模塊作為光照傳感器、DS18B20溫度傳感器作為溫度傳感器。YL-83雨滴模塊的雨滴板面積大模擬量輸出，輸出引腳接在AD轉(zhuǎn)換器微控制器通過IIC總線讀取到當前的雨量大小，電容C18為濾波電容。數(shù)字光照傳感器BH1750FVI—YG-30，采用ROHM原裝BH1750FVI芯片，光照范圍寬（0～65535lx），內(nèi)置16bitAD轉(zhuǎn)換器，接近于視覺靈敏度的分光特性，接近于人的視覺。微控制器通過IIC總線來讀取當前光照強度，電阻R15、16為總線上拉電阻（與AD轉(zhuǎn)換器共用）。DS18B20數(shù)字溫度傳感器體積小、抗干擾能力強、精度高，微控制器通過單總線讀取當前溫度，電阻R1為單總線上拉電阻。

本裝置采用串口顯示屏作為顯示器。顯示當前溫度、四路超聲波距離、雨量、光照強度。本裝置采用7個LED燈來指示當前模塊狀態(tài)以及報警，蜂鳴器用來安全距離報警。蜂鳴器使用5V有源蜂鳴器。

3 系統(tǒng)軟件設計

本設計的主流程圖如圖2所示。系統(tǒng)通電運行后，首先進行系統(tǒng)分別驅(qū)動四路超聲波，然后單片機讀取四路超聲波測得的距離，驅(qū)動溫度傳感器，讀取當前溫度值，讀取當前光照強度、雨量。通過測得的數(shù)據(jù)計算適合當前環(huán)境下的安全距離及報警距離。并將其數(shù)據(jù)在顯示屏上顯示出來。最后給小車發(fā)送適合的指令。

4 結論

本設計主要完成對汽車的安全間距自動調(diào)整裝置的設計，通過對汽車周圍環(huán)境檢測并進行分析，計算得到最安全的距離。以STM32作為主控制器，外部檢測模塊由行人位置檢測模塊，超聲波測距模塊，光照強度檢測，雨量大小檢測所組成。分別對前方車與行人之間的距離，車與車、車與障礙物之間的距離，車外光照強度，雨量大小檢測，已計算出最安全的距離，達到安全駕駛的目的。

參考文獻：

[1]郭天祥.新概念51單片機C語言教程[M].電子工業(yè)出版社.

[2]明日科技.C語言從入門到精通（第二版）[M].清華大學出版社.

[3]劉軍，張洋，嚴漢宇.例說STM32（第二版）[M].北京航空航天大學出版社.

[4]張勇.ARM Cortex-M3 嵌入式開發(fā)與實踐—基于STM32F103[M].清華大學出版社.

[5]周潤景，韓亦俍，劉艷珍，劉百靈.PROTEUS原理圖仿真與PCB設計實力精解[M].中國工信出版集團.

項目來源：上海工程技術大學2018年院級大學生創(chuàng)新項目

項目編號：cx18-01