CN203020295U - 一种基于单片机的城市道路智能防碰撞装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机的城市道路智能防碰撞装置，包括车辆的电控液压制动系统、电源、传感器和控制单元，其中，控制单元和传感器分别与电源相连，传感器的输出端与控制单元的输入端相连，控制单元的输出端与电控液压制动系统输入端相连。该装置在正常工作下，控制单元不断地检测正前方和斜前方的车辆与自车的距离和相对速度，当目标车辆与自车距离过近，或在一定的距离内相对速度过大，该装置便自动紧急制动，以防止碰撞事故发生。

Description

一种基于单片机的城市道路智能防碰撞装置

技术领域

本实用新型属于汽车防碰撞系统领域，具体涉及一种基于单片机的城市道路智能防碰撞装置。该装置能够检测到正前方和斜前方车辆的距离和相对速度，通过计算得出安全距离，当实际距离小于安全距离时自动刹车，能够有效防止汽车的正向追尾和汽车斜前方部位与其他车辆车身相撞。本装置适合在拥堵的城市道路使用，不适合高速公路。

背景技术

繁忙的都市、拥堵的道路，导致交通事故频发，尤其早晚高峰时间段。虽然城市中的交通事故多数为轻微事故，但是会造成交通拥堵，不仅使当事人蒙受经济损失，也会浪费他人时间和燃油的额外消耗，导致社会的经济损失。据调查，城市交通事故其主要原因为追尾碰撞和汽车斜前方部位与其他车辆的车身相撞。其主要原因有驾车时精力不集中（接打手机、车内人员打闹）、与前车距离太近、车内物品卡在刹车踏板下、捡拾车内物品、临近路口未减速、抢道超车、超车或变道时判断失误。

城市道路智能防碰撞装置能够有效防止汽车的正向追尾和汽车斜前方部位与其他车辆车身相撞，减少了城市中交通事故的发生，有利于人们安全出行安全驾驶。因此，设计一种智能化的防碰撞装置是十分有必要的。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种基于单片机的城市道路智能防碰撞装置，该装置在正常工作下不断地检测正前方和斜前方的车辆与自车的距离和相对速度，当目标车辆与自车距离过近，或在一定的距离内相对速度过大，该装置便自动紧急制动，以防止碰撞事故发生。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种基于单片机的城市道路智能防碰撞装置，包括车辆的电控液压制动系统，其特征在于，还包括有电源、传感器和控制单元，其中，控制单元和传感器分别与电源相连，传感器的输出端与控制单元的输入端相连，控制单元的输出端与电控液压制动系统输入端相连。

本实用新型还包括如下其他技术特征：

所述的传感器采用超声波传感器，该超声波传感器发射端和接收端都选择压电晶体式，其中接收端的电路采用集成芯片CX20106。

所述控制单元采用AT89C51单片机。

本实用新型的基于单片机的城市道路智能防碰撞装置，通过单片机实时接收超声波传感器所传送的信号，不断检测正前方和斜前方的车辆与自车的距离和相对速度，判断两车之间的距离是否小于安全距离，如果需要刹车，单片机将控制信号传送到电控液压制动系统，制动系统通过制动机械装置控制车辆的车轮实现自动刹车，以达到防止碰撞的目的。具有以下优点：

（1）无须驾驶员主动刹车，只要两车距离超过安全距离，该装置即可自动刹车。

（2）使用方便，响应迅速。

（3）安全性高，避免了因驾驶员精力不集中出现危险的可能性。

（4）成本低廉，本实用新型所采用的各种器件和材料均为常见类型，在普通的市场上均能够买到，制作成本低，若进行批量生产，成本会更低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为超声波发射部分等效电路图。

图3为电压调节电路图。

图4为CX20106外围电路图。

图5为程序流程图。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的解释说明。

具体实施方式

如图1所示，本实施例给出一种基于单片机的城市道路智能防碰撞装置，包括车辆的电控液压制动系统，其特征在于，还包括有电源、传感器和控制单元，其中，控制单元和传感器分别与电源相连，传感器的输出端与控制单元的输入端相连，控制单元的输出端与电控液压制动系统输入端相连。

本实施例中，传感器采用超声波传感器，该超声波传感器发射端和接收端都选择压电晶体式，其中接收端的电路采用集成芯片CX20106。

控制单元采用AT89C51单片机。电源采用车载12V电源。

AT89C51单片机用于实时的接收超声波传感器所传送的信息，并对这些信息进行处理，根据处理结果判断两车之间的距离是否小于安全距离，测距方法选择渡越时间检测法，其工作原理为通过检测超声波的发射和接收之间的渡越时间t，通过公式s=vt/2计算出障碍距离，其中v为超声波在空气中的传播速度(通常取v=331.4m/s)。本装置采用闭环控制控制程序，不停地检测自车和目标车辆的距离、相对速度，随时调整自车的行驶速度。

如果需要刹车，AT89C51单片机将控制信号传送给电控液压制动系统，电控液压制动系统通过制动机械装置控制车辆的车轮实现自动刹车。当汽车需要解除制动时，AT89C51单片机通过电机驱动电路控制驱动电机，解除制动力，恢复汽车行驶状态。

1、硬件设计

硬件设计主要包括超声波发射部分等效电路、电压调节电路、CX20106外围电路等。

1.1超声波发射部分等效电路设计

超声波发射部分需要用单片机产生一个频率为40kHz左右的方波脉冲信号通过反相器，分成两路，一路经一级反相器后送到超声波换能器的一个电极；另一路经两级反相器后送到超声波换能器的另一个电极。送到超声波发射头的压电晶片来起振，从而发射出超声波。这种推挽形式可以提高超声波发射强度，输出端采用两个反相器并联可以提高带负载能力，R1、R2两个上拉电阻不仅可以提高反相器带负载能力，还可以缩短其自由震荡的时间。超声波发射部分等效电路图如图2所示。

1.2电压调节电路设计

由于设定超声波每30ms发射一次，在下一次发射时，上一次的超声波必须衰减到接收端接收不到，通过调节发射部分的供电电压VCC，可以调节超声波的能量，超声波发射电路单独供电，其他电路工作电压为5V。电压调节电路如图3所示，12V电源为车载电源。通过调节R4（电位器），可以改变VCC的电压输出，间接改变超声波的能量。

1.3CX20106外围电路设计

超声波接收端也是压电晶体，但是结构不同，接收电路采用了索尼公司生产的集成芯片CX20106，接收的回波信号在CX20106内部先经过前置放大器和限幅放大器，将信号调整到合适幅值的矩形脉冲，由滤波器进行频率选择，滤除干扰信号，再经整形，送给输出端7脚。当接收到与CX20106滤波器中心频率40kHz相符的回波信号时，其输出端7脚就输出低电平。将此低电平信号输出给单片机的外部中断，即可产生一个中断信号。CX20106滤波器中心频率与接脚5所接的电阻大小有关，接210KΩ电阻使CX20106滤波器中心频率为40kHz，其外围电路如图4所示。

2.软件设计

AT89C51单片机内部设置的程序流程图如图5所示，AT89C 51单片机内的16位定时器用做超声波测距计时，使其每30ms溢出一次产生中断，发射一次超声波。当超声波返回被接收到时，AT89C51单片机同样产生中断，然后计算相对速度和距离并做出判断。

Claims (3)

1.一种基于单片机的城市道路智能防碰撞装置，包括车辆的电控液压制动系统，其特征在于，还包括有电源、传感器和控制单元，其中，控制单元和传感器分别与电源相连，传感器的输出端与控制单元的输入端相连，控制单元的输出端与电控液压制动系统输入端相连。

2.如权利要求1所述的基于单片机的城市道路智能防碰撞装置，其特征在于，所述传感器采用超声波传感器，该超声波传感器发射端和接收端都选择压电晶体式，其中接收端的电路采用集成芯片CX20106。

3.如权利要求1所述的基于单片机的城市道路智能防碰撞装置，其特征在于，所述控制单元采用AT89C51单片机。

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