基于單片機的車輛A柱盲區檢測系統的設計

趙連強 郭海杰

摘要：車輛在轉彎或進入彎道前，駕駛員的視野會被A柱部分遮擋，造成一個視覺上的盲區，極易引發交通事故。針對這種情況，本系統設計一種位于車內的A柱盲區可視化預警裝置。該裝置通過位于車輛兩側的兩個超聲波傳感器及攝像頭對A柱盲區的人和物體進行顯示及輔助報警，并通過位于車輛內部的LED屏幕進行顯示。

關鍵詞：A柱盲區;超聲波傳感器;可視化預警

中圖分類號：TP274? ?文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1007-9416（2020）04-0000-00

0引言

根據交通管理部門統計出的最新數據，截至2019年底，全國汽車保有量達2.6億輛。汽車給人們帶來方便的同時也帶來了各種威脅和危害。據統計，2018年，我國汽車發生交通事故166906起，導致46161人死亡，169046人受傷，直接財產損失118671.6萬元。造成交通事故的原因多種多樣，其中30%的交通事故是由車輛盲區造成的。

在汽車眾多盲區中，汽車A柱對駕駛員視線影響最大。因此，采取新的技術消除A柱盲區，對提高汽車的安全性意義重大[1]。

1工作原理

本文提出一種基于STM32F103C8T6為核心控制器，通過兩個超聲波傳感器及兩個視覺攝像頭傳感器對車輛兩個A柱盲區進行障礙物進行監測，數據經控制單元處理，由兩個顯示模塊和一個語音模塊對駕駛人員進行提示和顯示。其原理框架圖如圖1。

其工作原理為：考慮到車輛布線，本系統供電采用DC12V的電源供電。通過電位器檢測方向盤的轉角，當電位器轉動角度大于15度的時候，對應的開啟左邊或者右邊的攝像頭和顯示器。同時對應側的超聲波模塊同時開啟測量距離，當檢測到2米內有物體的時候通過語音模塊報警提示。

當方向盤轉動角度小于15度的時候攝像頭不開啟。（也就是控制繼電器吸合，設備有兩個攝像頭和兩個顯示器，分別防止在左邊和右邊）。

2系統設計

2.1硬件設計

STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M 內核STM32系列的32位的微控制器，程序存儲器容量是64KB，工作電壓為2V-3.6V，工作溫度為-40℃- 85℃，其可靠請及耐候度完全滿足本系統的需要[2]。

電位器需要具備識別到方向盤初始位置的功能，系統每次開機之后可能面臨無法識別初始位置的問題，所以電位器需要帶刻度，即每次指到0度的時候要恰好處于中間位置。判斷方向盤轉動方向的時候要根據電阻值判定，而不是電阻值的增量。本系統選用RV24（10K）電位器。

考慮到本系統的安全需要，超聲波模塊選用電應普H01型，其設備參數具有精度高，數據穩定等特點，能夠滿足本系統的需要。

攝像頭選用選用CST-214，其視角為170°，具有自動調焦和自動感光功能。通過對五種車型（包括一輛依維柯及一輛50T及重貨）的測試，其圖像范圍能夠完全覆蓋A柱盲區。

VS1053語音芯片其工作溫度、A-加權、信噪比等參數能夠完美的與本系統STM32F103C8T6兼容，且滿足在實車上的要求，成為本系統的首選。

考慮到駕駛人員的需要及后續在實車上的調試等因素，本系統所用顯示模塊屏幕不應大于3.3英寸，同時應具有彩色圖像輸出。本系統選用的DMTFT-28是一款2.8寸TFT彩色觸摸液晶屏，同時支持3.3V和5V工作電壓，所需要IO口較少等特點[3]。

2.2電路板設計

電路板設計是較為重要的一步，考慮到本系統需要，基本要求如下：（1）超聲波模塊采用直接焊接的形式固定在電路板上。（2）電位器通過XH2.54接口插接在電路板上，要求線長約為80cm。（3）繼電器直接焊接在電路板上，繼電器的接線端子采用5.0的端子。板子上接兩個繼電器，每個繼電器走線上至少能承受1A的電流。（4）語音芯片直接焊接在板子上。（5）語音模塊需要加一個功放模塊放大聲音后再接喇叭，功放也放在板子上，喇叭直接用XH接口接在電路板上。其原理圖如圖2。

3開發工具

在設計過程中，盡量制作電路板而不去購買是經濟且可靠性最好的方式。在畫PCB板時，我們使用Protel公司開發的Altium Designer，該軟件具備較高的開發效率。軟件的開發則使用簡單易上手的Keil。

參考文獻

[1]金小紅，陳興煌.基于CATIA的車側盲區輔助影像系統設計[J].機電技術，2014（1）：83-84，92.

[2]何桂發.淺談汽車駕駛盲區與行車安全[J].科技信息，2011（24）：157.

[3]王麒麟.如何防范行車中的視線盲區[J].人民公交，2011（5）：63.

收稿日期：2020-02-05

作者簡介：趙連強（1982—），男，河南新鄉人，研究生，講師，研究方向：汽車傳感器應用。

Design of Vehicle A-pillar Blind Zone Detection System Based on Single Chip Computer

ZHAO Lian-qiang 1， GUO Hai-jie 2

（1.Department of Informatics， Beijing City University， Beijing 101300;

2.Senior Technical School， Human Resources and Social Security Bureau， Shunyi， Beijing 101301）

Abstract： Before a vehicle turns or enters a curve， the driver's field of vision will be partially blocked by the A-pillar， resulting in a visually blind zone， which can easily cause traffic accidents. In view of this situation， this system designs a visual early warning device for the A-pillar blind zone in the car. The device uses two ultrasonic sensors and cameras located on both sides of the vehicle to display and assist alarms for people and objects in the blind area of the A-pillar， and displays them through the LED screen located inside the vehicle.

Keywords： A-pillar blind zone; ultrasonic sensor; visual warning