智能倒車鏡系統的設計

崔仁杰

（鄭東新區外國語中學，河南鄭州，450018）

0 緒論

汽車的出現給人們的出行帶來了很大的便利，而且現在汽車的種類也變得越來越豐富，功能也變得越來越齊全。汽車最早的出現可以追溯到1680年，當時的牛頓就想設計一款利用噴管噴射蒸汽來提供動力的汽車，雖然由于當時的科學技術的限制，這個想法并沒有成功，但是依然在一定程度上推進了汽車的發展。到了1879年，德國工程師卡爾·本茨首次成功設計了第一臺二沖程發動機。七年后，他發明的機動車成功申請了專利，因此人們一般把1886年認為是汽車元年，將卡爾·本茨認為是汽車之父。也就自此時起。汽車得到了空前的發展，目前的汽車除了在速度、舒適度以及安全性方面較之前有了很大的提升之外，在一些娛樂以及智能化方面做的也很出色。

現在已經有自動駕駛汽車的概念，雖然還沒有得到大范圍的推廣，但依然受到了各方面的廣泛關注。而且一點點小小的改動，都會引起大眾的重視。倒車鏡是汽車中非常重要的一個部分，對于擴大駕駛員的視野以及觀察車身周圍情況是非常重要的。但是在另一方面，汽車出現刮蹭情況，很大情況下出現在倒車鏡上面，并且由于倒車鏡所在的位置以及其本身的結構，其相對于汽車車體本身占用的空間明顯要寬，這在一些場合是非常不方便的。并且通過一些狹窄的空間時，很容易出現刮蹭的情況。倒車鏡雖然可以手動的進行調節，但駕駛員要調節副駕駛位置的倒車鏡是非常不方便的。為了解決這個問題，雖然出現了電動控制倒車鏡結構的方法，只要按一下按鈕，倒車鏡就會折疊以減少占用的空間，但是這依然需要人為的操作，達不到智能的效果。因此需要一種智能的安全倒車鏡系統來根據環境情況調節倒車鏡的形態，而本設計就是在這樣的背景下產生的，該系統要解決的問題主要來自于以下幾個方面：

（1）環境的檢測感應問題；

（2）發聲報警問題；

（3）倒車鏡的伸縮問題。

1 總體設計

該款設計要解決的問題為實時的檢測車身環境信息，并且自行的判斷倒車鏡在張開的情況下是否有刮蹭的可能，并且在出現刮蹭可能的情況下，通過聲音發出警報，并且在必要的情況下，自動的暫時折疊倒車鏡，保證安全。這一切都是沒有人為的操作下自動完成的。對于自動控制系統的實現，主要有單片機以及plc兩類系統。由于plc系統的體積、功耗以及成本方面的原因，本設計采用單片機類控制的方法。本設計的主控系統有單片機來擔任。環境信息的檢測由紅外傳感器負責，并且將環境信息傳遞給單片機。在必要的情況下，單片機命令蜂鳴器發聲，提醒駕駛員，并且命令倒車鏡回縮。本設計的系統結構圖如圖1所示。

圖1 系統結構圖

本設計中單片機采用的型號為stc89c51，電機驅動采用的是L298N，則本設計的系統原理圖如2所示。

2 硬件設計

單片機：單片機的發展可以追溯到上個世紀七十年代，到現在單片機的應用已經涵蓋到了從軍事、航天、航海到家用儀表等等方面，尤其是在工業控制方面，更是發揮著非常積極的作用。單片機本身就可以作為一種微型計算機系統，它在體積、質量、價格以及成本等方面非常的具有優勢，已經成為了各種設計中必不可少的元件之一，并且這也非常有利于學習計算機原理與結構。本設計中采用的STC89C51型單片機是51系列單片機中的代表，功能強大，非常適合于初學者進行學習研究。

圖2 系統原理圖

紅外傳感器：紅外傳感器用于檢測車身周圍環境信息。本設計中采用的是E18–D80NK漫反射式紅外光電避障傳感器。該傳感器采用5V供電，響應時間短，測量范圍廣，價格便宜，使用方便，并且有效距離可調，很適合大規模的推廣應用。

電機驅動：本設計中所使用的電機驅動模塊為L298N。其供電范圍為5～35V。該驅動模塊可以很容易的接收單片機的控制命令，并且很方便的控制電機的轉速轉向。單片機只需要對IN1以及IN2輸入信號為00或11時，電機就會處于制動狀態。通過對使能端輸入PWM脈沖，即可實現對電機的調速。

伺服電機：電機是依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞的一種電磁裝置。其分為很多的種類，本設計模型利用的直流伺服電機。伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉1個脈沖對應的角度，從而實現位移。該種電機線性度好，響應快，慣性小，力矩穩定，功率高，應用范圍也非常廣泛。對于本設計而言，其性能完全能夠滿足。通過電機的正轉以及反轉，就能夠很好的帶動倒車鏡進行折疊以及伸縮。

蜂鳴器：蜂鳴器在本設計中的作用就是接到命令之后發出聲音進行報警。本設計采用的有源蜂鳴器模塊，其采用的三極管驅動模塊為S8550，工作電壓為5V，只需要對I/O輸入低電平，就能控制蜂鳴器發聲。

3 軟件設計

該設計要完成的目標是實時的檢測車身環境信息，并且自行的判斷倒車鏡在張開的情況下是否有刮蹭的可能，并且在出現刮蹭可能的情況下，通過聲音發出警報，并且在必要的情況下，自動的暫時折疊倒車鏡，保證安全。其中的車身環境信息是由車身兩側的紅外傳感器檢測的，并且其將環境信息傳遞給單片機，單片機經過計算，在倒車鏡由于在張開情況下而導致刮蹭的情況下，自動的命令電機驅動工作，電機轉動，帶動倒車鏡折疊，以此保證安全。該項系統的系統流程圖如圖3所示。

圖3 系統流程圖

4 結論

通過設計主控系統、環境信息檢測系統以及報警系統、倒車鏡調節系統，完成了該款設計，其能夠很好的完成對于環境信息的檢測，并且能夠很好的控制倒車鏡完成折疊以及張開的工作。該設計所需要的成本非常的低廉，結構也非常的簡單，該設計經過很多的測試，是有非常大的可行性的。并且該設計的思想不僅僅局限于該設計本身，其思想對于汽車的自動駕駛、自動避障也很具有積極的意義。該設計雖然還沒有進入到工業化生產方面，但是其一旦經過大規模的推廣，必然能夠發揮很重大的意義。