基于單片機的車輛安全駕駛預警系統設計

阮賽賽

【摘 要】隨著科學技術的發展，人們乘坐的交通工具日益多樣化，其中安全是一個重要的課題，有必要設計一種車輛安全駕駛預警系統。本系統以單片機為核心控制器件，利用霍爾傳感器、激光測距傳感器等等采集車輛信息，經單片機處理、運算，實時反映車輛周圍障礙物（其他車輛）距離，并使用LCD液晶顯示屏顯示數據，為司機提供判斷依據，保證行駛安全。

【關鍵字】STC12C5A60S2單片機;霍爾傳感器;激光測距傳感器;LCD顯示屏

中圖分類號： TP368 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）34-0022-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.34.006

Design of Vehicle Safety Driving Warning System Based on Single Chip Microcomputer

RUAN Sai-sai

（Anhui Xinhua University， Hefei Anhui 230088， China）

【Abstract】With the development of science and technology， people take the increasingly diverse means of transport， safety is an important subject， it is necessary to design a vehicle safety driving warning system. This system takes the single-chip microcomputer as the core control device， USES hall sensor， laser ranging sensor and so on to collect the vehicle information， through the single-chip processing， calculation， real-time reflection of the vehicle around the obstacle （other vehicles） distance， and USES the LCD to display the data， to provide the driver with a basis for judgment， to ensure the safety of driving.

【Key words】STC12C5A60S2 Single-chip Microcomputer; Hall Sensor; Laser Ranging Sensor; LCD Display

0 引言

隨著我國科技與經濟的快速發展，人們的出行方式日益多樣化，但是也帶來了一個重要的問題，怎么能提高出行的安全。根據統計，中國的交通事故發生率是世界上最多的國家，每年大約有50萬起交通事故，因道路交通安全事故傷亡人數超過20萬人。對公路交通事故的分析表明，80%以上的交通事故由司機反應不及時引起，65%的車輛相撞屬于追尾相撞，如果司機能夠提前1～2S意識到危險情況，并及時采取措施，絕大多數的事故是可以避免的[1]。

為了人們的出行安全，許多汽車制造商想盡一切辦法保護司機和乘客的安全，比如采用安全氣囊保護和安全帶保護等等[2]，但這只是被動防御安全事故，當事故來臨時安全防護可能失效，預防事故比防御事故更可靠，本次探討的課題是怎樣在事故發生前去預防。

因此，本文設計一種基于單片機的車輛安全駕駛系統，對于因司機看手機、聊天等外界干擾導致的車禍，針對性開發了一種基于單片機的車輛安全駕駛預警系統，預防由于車速過快或車距過近的安全事故。

1 系統方案設計

本系統以STC12C5A60S2單片機作為核心控制芯片，主要是運用激光測距傳感器去測量車輛前方障礙物的距離，通過單片機的處理對數據做出判斷，從而去提醒司機是否需要減速。本系統除了對車距進行預警外，對車輛本身的速度也有預警功能，系統采用霍爾傳感器去測量車輛速度，當達到限制速度時會提醒司機減速行。此系統會將速度和車距顯示在LCD液晶顯示屏上，以供司機進行駕駛判斷，除此之外此系統安裝了溫度傳感器，可以在LCD液晶顯示屏上顯示車輛室內氣溫。其系統總體框圖如圖1所示。

2 系統硬件設計

基于單片機的車輛安全駕駛預警系統的設計，要達到提醒駕駛者危險距離的功能，首先其激光測距傳感器的精度要高。本次使用的是相位激光測距模塊，它具有精度高，測量時間短等優點[3]。

相位激光測距模塊采用LDB6 X851，它的工作電壓為5V，具有發射激光和接受激光兩個鏡頭，能夠準確測量距離。

霍爾傳感器的作用是測量速度，其能夠在磁鐵經過傳感器時輸出一個高電平，使用單片機檢測單位時間高電平的數量，從而計算出速度，本設計選用FC-03霍爾傳感器。

溫度傳感器能測量車內溫度，當車內溫度過高時會發出警報，本設計選用DS18B20溫度傳感器。

液晶顯示屏實時顯示速度、距離和溫度，本設計選用OLED液晶顯示屏。

按照圖1中系統各模塊關系，設計系統硬件電路并連接實物，如圖2所示。

3 系統軟件設計

本次軟件設計采用C語言為程序語言，它具有易編寫，結構簡單靈活等特點。程序的編譯使用Keil公司研發的Keil uVision5編譯軟件，使用時應使其程序0錯誤0警告方可下載程序到單片機內。主程序設計流程圖如圖3所示。

4 系統調試

經實物測量，測速模塊、測距模塊均能正常運行，實現了預期功能，在預期功能上添加溫度測量和報警。當速度、距離或溫度有一個超過閾值時，警報響起，提示燈點亮。

經測量，當車輛距離未超過事先設定的閾值1m時，警報不會報警，提示燈不點亮，當超過閾值時，警報響起，提示燈點亮，距離測量實際誤差2cm以內。

經測量，當車速不超過事先設定的閾值20m/s時，警報不會響起，提示燈不會點亮，當超過閾值時，警報響起，提示燈點亮，速度測量誤差1m/s以內。

5 結論

本系統以單片機為核心控制器件，利用霍爾傳感器、超聲波傳感器等等采集車輛信息，經單片機處理、運算，實時反映車輛周圍障礙物距離與速度，并利用LCD液晶顯示屏實時顯示車況。本系統具有危險預警（給出建議調整速度和位置）、自動減速的功能，保證行駛安全。

【參考文獻】

[1]劉軍輝，陳宏濱.基于FMCW雷達測距的車輛防碰撞系統[J].桂林電子科技大學學報，2016，36（5）：349-354.

[2]郝玉楠，紀昕洋，馬晴.基于超聲波測距技術的車輛防剮蹭預警系統的設計[J].電子測試，2018，（12）：33，32.

[3]胡偉偉，李永亮等.遠程激光測距技術及其進展[J].激光與紅外，2019，49（3）：273-281.

[4]陶超.基于光電傳感器的雷達測速儀檢定系統的設計[D].鄭州：鄭州大學，2009.

[5]徐偉.基于單片機設計的高速公路測速儀[J].常熟理工學院學報（自然科學版），2007，21（10）：85-87，91.