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      基于12C5A60S2單片機安全汽車后視鏡的視角分析

      2016-12-13 04:02:00杜龍龍湖州職業(yè)技術學院
      大陸橋視野 2016年20期
      關鍵詞:電位器后視鏡盲區(qū)

      杜龍龍 / 湖州職業(yè)技術學院

      基于12C5A60S2單片機安全汽車后視鏡的視角分析

      杜龍龍 / 湖州職業(yè)技術學院

      當前汽車后視鏡絕大數(shù)以固定居多,在轉(zhuǎn)彎或者泊車時不能實時根據(jù)人的需求進行角度的變換和設置,這就造成了人們使用的不便,尤其是在一些較狹窄的路段,由于盲區(qū)的存在,造成了不少交通事故。本設計擬采用STC公司研發(fā)的60S2高速實時控制芯片消除盲區(qū),從而提高駕車者的安全保障,消除安全隱患。

      汽車后視鏡;盲區(qū);單片機

      1.引言

      隨著人民經(jīng)濟水平的不斷提高,家用轎車已普及到千家萬戶。然而隨著汽車數(shù)量的增加,交通事故也與之劇增。根據(jù)交通局的統(tǒng)計結果,汽車的交通事故有74.5%發(fā)生在轉(zhuǎn)向和并道的時候,而這很大一部分原因是因為后視鏡無法調(diào)整,在人眼的盲區(qū)無法覆蓋的視線里釀成了事故和慘案。當前汽車后視鏡絕大數(shù)以固定居多,在轉(zhuǎn)彎或者泊車時不能實時根據(jù)人的需求進行角度的變換和設置,這就造成了人們使用的不便,尤其是在一些較狹窄的路段,由于盲區(qū)的存在,造成了不少交通事故。

      針對現(xiàn)存的問題,運用光的傳導性對后視鏡盲區(qū)進行了一些列分析,擬采用基于單片機MCU控制技術及傳感器技術對目前常見家用轎車后視鏡進行修正和改進,從而提升駕駛員的行車安全保障。

      2.系統(tǒng)分析與總體設計

      2.1設計思路

      目前市場上的轎車后視鏡大多都是固定的,不能根據(jù)轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)自動地調(diào)節(jié)方向和角度,轎車變向或者改道的時候存在極大的安全隱患。本設計擬對轉(zhuǎn)向盤角度改變引起的輸出電壓的變化進行AD采集,通過電壓的輸出變化,實時地控制反光鏡的轉(zhuǎn)向角度,以方便司機在轉(zhuǎn)向的時候可以消除盲點,消除安全隱患。

      2.2系統(tǒng)功能模塊劃分

      從系統(tǒng)的功能性來劃分,我們可以劃分成完整的七個功能模塊。我們根據(jù)這些功能需求,設計出系統(tǒng)所需的功能模塊,如圖1所示。

      圖1 系統(tǒng)框圖

      汽車方向盤在轉(zhuǎn)動的過程中,不斷改變電壓信號,由單片機實時采集,通過AD轉(zhuǎn)換得來的電壓值實時與門限值比較,當電壓小于下限或者大于上限門限電壓時,用MCU控制步進電機驅(qū)動模塊,驅(qū)動步進電機進行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的工作,以轉(zhuǎn)動后視鏡達到相應角度的調(diào)節(jié)目的。

      3.硬件設計

      3.1單片機最小系統(tǒng)

      本設計主控芯片采用了單片機STC12C5A60S2

      (1)電容C8、C9和晶振組成時鐘電路;

      (2)R1、C1、S1組成單片機的復位電路;

      (3)片內(nèi)具有10位精度的ADC,轉(zhuǎn)換速度可達250K/S;

      (4)片內(nèi)有EEPROM,可用于保存采集的電壓信號;

      (5)帶有2路PWM功能。

      3.2 方向盤電位器電壓輸出模塊

      單圈電位器具有線性度好,采樣精確,可靠性高等優(yōu)點。事實上,車輛在行駛過程中并道或者轉(zhuǎn)彎時方向盤轉(zhuǎn)動的角度不會大于360°,故本設計采用旋轉(zhuǎn)角度小于360°的方向盤。

      本設計運用一個單圈電位器與方向盤的轉(zhuǎn)向軸相連,通過轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)控制電位器兩端輸出電壓的變化。當轉(zhuǎn)向軸右轉(zhuǎn)時,電位器的電阻減小,輸出電壓變小,反之,當轉(zhuǎn)向軸左轉(zhuǎn)時,電位器的電阻增大,輸出電壓變大。如圖2所示。

      圖2 電位器輸出電路

      由于車內(nèi)電瓶電壓為12V,而單片機進行AD轉(zhuǎn)換的電壓必須是5V以內(nèi)的,故在此設計了一個5V穩(wěn)壓電路給電位器供電,同時也可滿足單片機的工作電壓要求,如圖6中所示可采用7805穩(wěn)壓芯片來實現(xiàn)。

      3.3 電機選擇

      方案一:

      直流減速電機。這種電機是指減速機和電機(馬達)的集成體。這種集成體通常也可稱為齒輪馬達或齒輪電機。減速電機具有如下特點:

      (1)占用空間小,承載能力強。

      (2)能耗低,性能好,運行效率高達95%。

      (3)經(jīng)過精密加工,可適應強,只要搭配相應聯(lián)軸器就能直接使用,使用范圍非常廣泛。

      但是直流減速電機精度低,可控性差,不能精確控制旋轉(zhuǎn)角度,不適用在旋轉(zhuǎn)角度較為精密的場合。

      方案二:舵機。這種電機是船舶上的一種大甲板機械,具有扭矩大,功率高等優(yōu)點,常用于船舶或者航天設備,或大型機械設備,而在家用設備中并不適用。

      方案三:

      步進電機。以單位電磁脈沖信號為單位步距角的電機元件。一個脈沖信號就行進了一個步距角。

      這種電機具有精度高,不受外接負載影響的優(yōu)點,本項目設計控制的汽車后視鏡的運動,需要精確的角度,消除特定的盲區(qū),故選擇方案三,本設計擬采用2BYGH47步進電機。

      4.軟件設計

      (1)當采集電壓值大于左邊門限電壓值時,存取AD值,執(zhí)行下一步:當?shù)诙尾杉妷褐荡笥诘谝淮坞妷褐禃r,左后視鏡向外翻轉(zhuǎn),當?shù)诙尾杉妷褐敌∮诘谝淮坞妷褐禃r,左后視鏡回正;

      (2)當采集電壓值小于右邊門限電壓值時,存取AD值,執(zhí)行下一步:當?shù)诙尾杉妷褐敌∮诘谝淮坞妷褐禃r,右后視鏡向外翻轉(zhuǎn),當?shù)诙尾杉妷褐荡笥诘谝淮坞妷褐禃r,右后視鏡回正;

      (3)當采集到的電壓值在平衡范圍之內(nèi),則存取AD值,制動電動機;

      完成以上步驟,重新回到初始起點,重新采集AD值。

      5.總結與展望

      本項目的實施和推廣極大提高了駕駛的安全性,一定程度上杜絕了由于后視鏡盲區(qū)造成的安全事故,如果在社會上進行推廣,必然在汽車行業(yè)里有很大的需求,帶來可觀的經(jīng)濟收益。

      針對實際中產(chǎn)生的問題,基于對過程和需求的分析,對汽車外后視鏡進行了優(yōu)化和改進,在一定程度上解決了由盲區(qū)帶來的安全隱患。但是由于不同車身長度的不同,駕駛室的大小,在安裝該裝置時還需要進行角度調(diào)試。當然現(xiàn)實中的安全問題是個復雜的事情,技術只能作為一種輔助。所以僅靠技術層面的解決是遠遠不夠的,他需要司機和道路行人的共同努力才行。如果所有人都能做到不搶道,不違章,相信不該發(fā)生的意外就會大大減少。人們的出行將會更加的安全舒心。

      [1]吳佳林,孔軍.汽車后視鏡盲區(qū)及預測方法[J].武漢理工大學學報(信息與管理工程版),2010,32(6):958-961.DOI:10.3963/ j.issn.1007-144X.2010.06.026.

      [2]趙宇峰.汽車后視鏡盲區(qū)檢測及預警關鍵技術研究[D].鄭州大學,2008.

      [3]程凱常.基于球面反射的汽車后視鏡最優(yōu)參數(shù)的設計[J].科學家,2016,4(2):41-42.DOI:10.3969/j.issn.1673-9671.2016.02.029.

      [4]劉軍.淺談汽車后視鏡視野測試方法[J].山東工業(yè)技術,2015,(16):292-294.

      [5]王楠,白晶,張守武等.汽車電動外后視鏡的改進設計[J].北京工業(yè)職業(yè)技術學院學報,2014,13(4):15-18.DOI:10.3969/ j.issn.1671-6558.2014.04.004.

      [6]陳浩,馬艷,郝亮等.汽車駕駛員視野拓展系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].汽車工程師,2016,(6):19-23.

      課題項目:

      本文為湖州職業(yè)技術學院校級課題項目,基于單片機的汽車后視鏡的安全優(yōu)化和編號2016JC04。

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