呂星晨+楊國(guó)靜+宋浩

摘 要：在彎道會(huì)車時(shí)，由于各種建筑物的遮擋，車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)就進(jìn)入了視線盲區(qū)，駕駛員經(jīng)常無(wú)法看到前方是否有車輛通過(guò)，交通事故時(shí)有發(fā)生?，F(xiàn)設(shè)計(jì)了一種新型彎道車輛會(huì)車警示系統(tǒng)，該系統(tǒng)由安裝在減速帶上的壓電傳感器來(lái)啟動(dòng)系統(tǒng)并通過(guò)壓電片發(fā)電為系統(tǒng)提供一定電能，通過(guò)雷達(dá)檢測(cè)彎道兩向是否有來(lái)車，以單片機(jī)STC89C52為核心構(gòu)成信號(hào)處理電路。

關(guān)鍵詞：彎道；減速帶發(fā)電；車輛警示系統(tǒng)；單片機(jī)

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）10-0071-01

1 研究背景

從目前對(duì)交通事故的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果中，可以看出，由于彎道引發(fā)的事故比例占據(jù)了較高的一部分，造成了巨大的人員、財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)社會(huì)造成了一定危害。例如2015年3月2日深夜，河南林州五龍鎮(zhèn)小虎山在盤山公路發(fā)生一起特大交通事故，造成20人身亡，13人受傷。類似事故數(shù)不勝數(shù)。

針對(duì)該種現(xiàn)象，我國(guó)現(xiàn)有的解決措施有：（1）在轉(zhuǎn)彎處放置指示牌，由交通信息牌來(lái)提供前方的路況信息。（2）通過(guò)安裝凸面鏡來(lái)增大駕駛員視野，該凸面鏡在視野不好的環(huán)境中，例如霧天、傍晚，效果尤為不明顯；且由于長(zhǎng)時(shí)間暴露在外，凸面鏡表面沾滿灰塵，看不清凸面鏡中的圖像。

2 設(shè)計(jì)原理

2.1 設(shè)計(jì)思路

本文旨在為公路彎道提供一套完整的、節(jié)能的車輛警示系統(tǒng)。結(jié)合盤山公路的特點(diǎn)，我們?cè)诠窂澋乐皟上蚍謩e布置具備發(fā)電功能的壓電減速帶，為系統(tǒng)提供一定的能量，同時(shí)作為系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)發(fā)生裝置；其次，我們采用雷達(dá)定點(diǎn)檢測(cè)，用來(lái)檢測(cè)對(duì)向來(lái)車信號(hào)，并將信號(hào)傳送至系統(tǒng)中央處理器STC89C52單片機(jī)進(jìn)行處理，處理后的信息反饋到信號(hào)警示燈，通過(guò)警示燈警示駕駛員。

2.2 設(shè)計(jì)方案

2.2.1 系統(tǒng)組成及工作原理

系統(tǒng)組成及工作原理框，該系統(tǒng)的主要功能是警示駕駛員在彎道轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)注意安全，控制行駛速度，從源頭上預(yù)防交通事故。在轉(zhuǎn)彎處的兩向分別放置監(jiān)測(cè)警示系統(tǒng)，每邊控制一個(gè)警示燈。采用壓電傳感器作為系統(tǒng)開(kāi)關(guān)元件，用雷達(dá)對(duì)車輛進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)其中一方有車輛通過(guò)減速帶時(shí)，壓力作用于減速帶一側(cè)壓電發(fā)電片，通過(guò)變換電路將其轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)送單片機(jī)STC89C52進(jìn)行處理，啟動(dòng)系統(tǒng)。雷達(dá)啟動(dòng)工作后，檢測(cè)到駛向轉(zhuǎn)彎處的車輛時(shí)，則將處理結(jié)果通過(guò)單片機(jī)STC89C52發(fā)送到對(duì)方系統(tǒng)；如果是離開(kāi)轉(zhuǎn)彎處的車輛，壓電片僅起發(fā)電作用，則不發(fā)射任何信息。對(duì)方系統(tǒng)接收到信號(hào)后，控制警示燈閃爍 以提示駕駛員注意安全會(huì)車。在轉(zhuǎn)彎處，如果只有同方向行駛的車輛出現(xiàn)時(shí)，警示燈保持持續(xù)亮狀態(tài)，不閃爍（如圖1）。即當(dāng)有一組車輛同時(shí)同方向經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)彎處時(shí)，警示燈不閃爍。

2.2.2 減速帶及壓電發(fā)電片

（1）減速帶。減速帶采用普通減速帶橡膠材料，壓電發(fā)電片沿著減速帶橫向布置，由壓電片直徑可以計(jì)算，橫向可以布置175個(gè)陶瓷壓電發(fā)電片，縱向采用V字形布置兩排壓電片，不僅大大提高發(fā)電效率，而且提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。即系統(tǒng)不會(huì)因左右兩邊壓電片都被壓時(shí)而產(chǎn)生錯(cuò)誤的信息，只有壓一邊時(shí)系統(tǒng)才啟動(dòng)。減速帶具有方向性，進(jìn)入警示區(qū)時(shí)壓第一個(gè)減速帶的第一個(gè)壓電片時(shí)啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行警示，離開(kāi)警示區(qū)時(shí)壓第二個(gè)減速帶的第一個(gè)壓電片時(shí)不產(chǎn)生警示，不啟動(dòng)系統(tǒng)。避免了離開(kāi)警示區(qū)時(shí)壓壓電片還會(huì)產(chǎn)生警示，造成系統(tǒng)錯(cuò)亂。（2）壓電發(fā)電片。按照電壓的高低把多個(gè)陶瓷按要求方向?qū)⑾嗤膲弘娞沾梢圆⒙?lián)或者串聯(lián)的方式經(jīng)過(guò)高頻大功率二極管接入蓄電池或者儲(chǔ)能電容[2]。

2.2.3 STC89C52單片機(jī)信號(hào)處理

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)車輛信號(hào)的處理及傳輸控制采用STC89C52單片機(jī)，該單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，尋址方式簡(jiǎn)單，I/O口驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，外圍電路簡(jiǎn)單，便于開(kāi)發(fā)。STC89C52單片機(jī)在掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止，穩(wěn)定可靠。STC89C52抗干擾能力強(qiáng)， 含有看門狗定時(shí)器，可以有效地防止程序失控。

3 創(chuàng)新特色及優(yōu)勢(shì)

（1）系統(tǒng)體積小，功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，節(jié)能環(huán)保，可自發(fā)電；（2）系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，成本低，且可大大提高盤山公路行車安全性；（3）系統(tǒng)產(chǎn)生的意義重大，可減少交通事故發(fā)生率。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年因盤山公路彎道發(fā)生的車輛側(cè)翻、相撞造成的直接人員傷亡達(dá)和經(jīng)濟(jì)損失巨大，采用本系統(tǒng)，可以直接減少?gòu)澋澜煌ㄊ鹿蕦?dǎo)致的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)

[1]陳金山.山區(qū)公路彎道路段車輛行駛特性及安全對(duì)策研究.重慶大學(xué)，2013.

[2]佟剛.壓電發(fā)電及自供能裝置的研究.吉林大學(xué).機(jī)械設(shè)計(jì)及理論，2007.

[3]姬玉芳.基于壓電效應(yīng)的壓電發(fā)電技術(shù)研究，2011.