設(shè)計題目智能化電機(jī)車防撞儀

智能化電機(jī)車防撞儀設(shè) 機(jī)車的距離車軸上的編測量速度信號發(fā)送給單片機(jī)由單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，做出，緊急停車等指令,最后還通過實驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行驗證。：防撞，單片機(jī)，傳感器，系A(chǔ)nti-collisiondevicedesignon ligent Withthedevelopmentofscienceandtechnology,allkindsof otivestechnologyandworkingvelocityhavebeenimproved,especiallyinhigh-speedrail,ithasreachedaveryhighlevel,butatthesametime,varioustypesofcollisionalsooccurred.Thus,therearehigherrequirementsatthe otives’reliability,securityandperformance.Inthispaper,startingfromtheactualdemand,accordingtotheactualsituationofthefactory,westartdesigninganinligentmotorvehiclecollisioninstrument.Inmypaper,webuildthehardwareandsoftwaredevelopmentwork.Itmeasuredthedistancebetweenthetwo otivesofthesametrackbylaserdistancesensor,thentheencoderontheaxlemeasurethespeed.Asignalissenttothemicrocontroller,theverifiedbyexperimentmodel.Experimentalmodel,whichissimilartotherangeofultrasonicsensorintheory,infraredtubeoverweightdiskspeed,signalbySCMprocessing,combinedwithotherauxiliarycircuit,runningingoodcondition,cangiveanalarmstopcommandtoverifythefeasibledesign.Thedesignofamicrocontrollercore,throughexperimentalverificationwithstableoperationandthebasicrealizationoftheintendedfunction,theoverallsystemdesignisreasonable.Moreover,withlowcost,highaccuracy,fullfunction,soitowngoodprospects. Anti-collision 目緒 引 課題研究目 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨 國外研究情 國內(nèi)研究現(xiàn) 課題的研究辦 課題的研究內(nèi) 硬件系統(tǒng)的搭 搭建硬件系統(tǒng)的原 電機(jī)車智能防撞系統(tǒng)的工作原 系統(tǒng)框架搭 單片機(jī)的選 測距傳感器的選 測距傳感器的比 DLS-A30激光測距傳感器的特點及應(yīng) DLS-A30激光傳感器與單片機(jī)的連 通訊接口設(shè) 速度傳感器的選 旋轉(zhuǎn)編的分 旋轉(zhuǎn)編的輸出信 差分轉(zhuǎn)換電路的設(shè) 光耦合 六路特觸發(fā)反相器 四倍頻電 復(fù)位電路及看門 輸出控制電 LCD顯示 系統(tǒng)軟件程序設(shè) 軟件設(shè)計概 軟件設(shè)計語言的確 Arduino程序設(shè)計基 Arduino開發(fā)環(huán) 系統(tǒng)功能模塊化設(shè) 程序設(shè)計的通用問 任務(wù)........................................................................................................長任務(wù)的安 系統(tǒng)功能的實 系統(tǒng)可靠性及設(shè) 硬件系統(tǒng)的設(shè) 軟件系統(tǒng)的設(shè) 智能防撞模型設(shè) 模型的工作原 超聲波傳感 基本工作原 主要參 實物及連 速度傳感 電機(jī)驅(qū) 功放電 藍(lán)牙無線傳 模型硬件搭 模型演 總 致 參考文 附 附錄 附錄 附錄 附錄 19781216開往徐州方向的368次列車發(fā)生碰撞，106人，輕傷171人，重傷47人；2009，12月22日早5：50分地鐵1號線突然發(fā)生供電觸網(wǎng)跳閘故障造成1號線停運(yùn)，在運(yùn)營調(diào)整恢復(fù)中，7點左右，兩輛列車發(fā)生了側(cè)面碰撞事故；2011723日晚上8時30分05秒，甬溫線浙江省溫州市甌江特大橋上，由南站開往福州站的D301次D301次四節(jié)車廂從橋上墜下。造成40人、172人受傷，中斷行車32小時35分，直接經(jīng)濟(jì)損失19371.65萬元；2014年7月22日下午，韓國太白市兩列客運(yùn)列車相撞，造成1人，92人受傷；2015年5月4日，墨西哥城當(dāng)日發(fā)生兩列地鐵列車12人受傷。因此，全世界都關(guān)注著車輛防撞技術(shù)，并加大投入，對車汽車安全技術(shù)正在從當(dāng)前的安全向主動防撞方向轉(zhuǎn)變，日產(chǎn)汽車對防撞技術(shù)的推進(jìn)非常積極。目前，除應(yīng)用于高端車的智能剎車輔助系統(tǒng)外，日產(chǎn)還開發(fā)出AEB單眼頭技術(shù)，這項技術(shù)更加具有經(jīng)濟(jì)性。單眼頭技術(shù)可探測前方的車輛及行人，2008EyeSight行車安全輔助系統(tǒng)，它能警示及介入預(yù)碰撞剎車，能夠同時掃描在它前方的四個車輛，警示當(dāng)前車輛，并在一定安在使用的eyesightv2系統(tǒng)中，EyeSight實現(xiàn)了對自行車及行人等目標(biāo)的識別與設(shè)備檢測和防災(zāi)等一系列的研究并取得了不錯的成果并隨著科技的進(jìn)步，21世紀(jì)以來，我國開始對高速列車進(jìn)行大量的仿真實驗，取得了極大進(jìn)展。在行車安全 編用ro計原理圖在板上焊好電路進(jìn)行編程驗證然后結(jié)合模型及硬件系統(tǒng)所需的激光傳感器編等的技術(shù)文檔和使用說明設(shè)計硬件電路編寫際產(chǎn)品的程序。⑵信號輸入單元能車距，車速等信號，實時發(fā)送至微控制中心，做出分析處⑶能根據(jù)實際情況，做出顯示，提示停車，強(qiáng)制停車等工作1.1電機(jī)距離5211.1電機(jī)距離5215431521741

1.2電機(jī)車停車距離⑴搭建硬件系統(tǒng)時，系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置的水平不僅需要滿足所必需的功能要⑵搭建儀器硬件應(yīng)該要盡量選擇典型的電路及常見的元件，并符合單片機(jī)的常規(guī)用法。這樣能夠使系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化，模型化，為系統(tǒng)的和改進(jìn)升級提供便利；⑶硬件系統(tǒng)的搭建應(yīng)該和軟件系統(tǒng)的設(shè)計一并考慮，硬件結(jié)構(gòu)與軟件系統(tǒng)會相互低成本，提高可靠性以及為系統(tǒng)的升級帶來便利。但由軟件實現(xiàn)的硬件功能，耗時成本、系統(tǒng)響應(yīng)速度、硬件等因素。能由硬件系統(tǒng)解決的問題，如果用硬件實現(xiàn)，CPU⑷整個系統(tǒng)相關(guān)器件性能匹配，盡量避免因性能差異過大使系統(tǒng)綜合性能降低甚⑸適當(dāng)添加一些硬件部分，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性及能力。例如電源可以穩(wěn)壓，⑹單片機(jī)外接較多電路時，要考慮其驅(qū)動能力，若驅(qū)動能力不足，則需增強(qiáng)總線驅(qū)動器，減少功耗，降低總線負(fù)載。到相對速度。同時在LCD顯示速度和距離。然后以算得的相對速度作為基準(zhǔn)，根據(jù)已知本系統(tǒng)的微處理器是ATMEL公司的ATMEGA328，距離測量單元是DIMETIX公司的DLS-A30激光測距傳感器，速度測量單元是光洋公司的KOYOTRD-J1000-RZ型增量式旋轉(zhuǎn)編，再結(jié)合功能能擴(kuò)展的電路及其接口電路，實現(xiàn)分析，故障分析。提示，強(qiáng)制停車等功能。編編2.1，單片機(jī)由于體積小功耗低低電壓易于產(chǎn)品化主要面向控制能力強(qiáng)，CPU是都有足夠的容量，看它的計算能力，針對實際需要，考慮單片I/O接口，過多，則浪費(fèi)單片機(jī)資源；過少，則不能滿足⑶可開發(fā)性：選用的單片機(jī)要有適用的開發(fā)，如程序開發(fā)工具、仿真調(diào)試等；⑷單片機(jī)的增強(qiáng)功能：看門狗，雙指針，實時時鐘，I2C,ISP⑶輸入電壓:7V⑷數(shù)字雙向IO:14個(其中6個提供輸出⑸模擬輸入腳：6IO3V3Flash大?。?2KSRAM大?。?KEEPROM大小:1K⑾時鐘頻率I2C總線接口⒁兩個定時器/WDT⒄使用ATmega16U2是USB接口，其特征包括8K/16KFlash,512字節(jié)EEPROM512SRAM(816UFlash容量)Boot-LoaderUSB4USB⑤操作電壓范圍為2.7V5.5V。2.7V時，最大工作頻率是8MHz；4.5V時，16MHz。ArduinoC51等傳統(tǒng)單片機(jī)具有很多優(yōu)勢，它完全不需要了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)和寄存器設(shè)置，只需要知道各個端口的作用即可。Arduino語言也只需掌握幾個指令即C語言編寫。Arduino完全開源，軟硬件完全開放，技術(shù)不做任何保留，所以，DIYI/OI/O設(shè)備都有庫文件可以調(diào)用，這樣在使用時編程很方便，給開發(fā)提供許多2.2ArduinoUnoR3一項表明:在情況下,如能提前給駕駛員0.5秒的反應(yīng)時間,就至少可此,世界各國對發(fā)汽車防撞技術(shù)的發(fā)展研究投人了大量的人力、物力與財力,而這一技術(shù)的關(guān)鍵通過在于車輛測距，提前預(yù)測,所以現(xiàn)在汽車上安裝了各種測距裝置,通過或自動進(jìn)行某項預(yù)定操作,以避免由于駕駛員疲勞、疏忽、誤判所造成的各項交通⑴超聲波測距如圖2.3所示超聲波測距就是利用物體對超聲波的反射特性來工作的超聲波向某一特定目標(biāo)所在方向發(fā)射超聲波在發(fā)射時刻的同時開始計時， ，途中如果碰到物就立刻反射回來，超聲波 圖2.3⑵測距：測距和超聲波測距類似，是利用目標(biāo)對所發(fā)出的電磁波進(jìn)行反⑶系統(tǒng)測距電荷耦合器件CCD（chargecoupledevice）常被應(yīng)用于系統(tǒng)。CCD機(jī)是用來模擬人眼的一種光電探測器,它具有小尺寸、輕質(zhì)量、低噪聲、大動被廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)。在汽車上常常使用于后視系統(tǒng)中,用來輔助駕駛員獲得后視死角信息,以避免撞物。①測距范圍：0.2-④供電范圍：9-⑤IP65⑦一次測量耗時約(sNbr+y)y:波特率，數(shù)據(jù)位，校驗位設(shè)置，詳見表zzz表2.1%%08N67E18N77E28N88N37E97E47E8N57E7E②測距單次測距，每次新的測距指令都會將當(dāng)前的測量數(shù)據(jù)清除出錯zzz③打開激光zzzzzz⑤停止/清除指令zzz⑥開始緩沖定。如果取樣時間設(shè)置為0，則以最快的速度進(jìn)量，每次發(fā)送指令，都是儀器 zzz⑦緩沖在發(fā)出sNf指令后，即開始緩沖，可最后一個的測量值xxxxxxxx距離，單位1/10mm zzz錯誤代碼圖2.4MAX232但是傳送速度較慢。不過，隨著運(yùn)算能力的不斷提高，串行通信能力也得到極大提高，非常適合于于工業(yè)控制。按照畢設(shè)要求，選用RS232串行通口。電源供電的電平轉(zhuǎn)換，體積更小，連接簡單，抗靜電干擾能力強(qiáng)。本文選用的是平轉(zhuǎn)換，還有一個電源電壓變換器，專門用來把+5V的輸入電源變成電平輸出所需中的C1、C2都選用1.0uF的電解電容，這樣能夠提高系統(tǒng)的能力。旋轉(zhuǎn)編的分旋轉(zhuǎn)編是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置，配合技術(shù)它能夠?qū)崿F(xiàn)快速調(diào)速，光電式脈沖信號以數(shù)字量形式輸出（REP。按工作原理，可分為增量式旋轉(zhuǎn)編和絕對式旋轉(zhuǎn)編。取每道刻線的通暗獲得一組唯一的二進(jìn)制編（格雷碼這就稱為n位絕對編。的唯一性都由機(jī)械位置決定無需也不需要找參考點而且不用一直計數(shù)這樣，編的特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了[2]。旋轉(zhuǎn)編的輸出信編信號輸出有方波（TTL、HTL）,正弦波（電流或電壓）,集電極開路（PNP、輸出信號變?yōu)槿M對稱信號。由于編型號不同，信號接口也不同，所以編的信本系統(tǒng)選用如本東洋公司的KOYOTRD-J1000-RZ型增量式旋轉(zhuǎn)編。它的主要別。先把編輸出的三組信號輸入到差分驅(qū)動器中，A與A-,B與B-,Z與Z-是對稱的，夠識別的TTL電平信號。并進(jìn)行光電防止輸入輸出信號之間的干擾；DS8820+5V圖 光耦合器（OC）亦稱光器，簡稱光耦。它是以光作為媒介來傳輸電信號。（LED由一個850nm波長ALGaAsLED圖2.66N137六路特觸發(fā)反相器圖2.7DS8820、6N137和74LS14光電后的正交方波通過QA740210進(jìn)行四倍頻后，得到加減計數(shù)信號，之后送⑴數(shù)字化微分電路：4路微分信號脈寬由主頻周期決定，因此，是一致的，而且可⑸CMOS4000CMOSLSTTL圖2.8QA740210系統(tǒng)的及停車LED顯示由單片機(jī)直接控制，不同情況使不同顏色的LED發(fā)光，并且時喇叭發(fā)出提示聲音。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行，D5輸出高電平，白色指示燈亮；機(jī)車正常行駛，D6輸出高電平，綠色指示燈亮；需要時，A0輸出，聲光，同 圖2.9及LED電路圖 圖2.10LCD1602軟件與硬件的結(jié)合就和我們一樣，如果硬件是我們的身體的話，那么軟件則相的能力，在軟件上也要有相應(yīng)的能力。使得C語言執(zhí)行效率大大提高。而且CArduino編程語言就是以Cvoidsetup(voidloop(（OUTPUT”⑷從不停歇的在arduino.cc官網(wǎng)。開發(fā)環(huán)境界面如下圖3.1所示圖3.1Arduino程序功能流程圖如圖3.2是否 否是否是圖3.2任務(wù)delay（；系統(tǒng)可靠性及設(shè)硬件系統(tǒng)的設(shè)板的質(zhì)量對能力影響非常大。印刷電路板設(shè)計通常有以下原則：在每個集成的Vcc和GND之間最好也跨接一個0.01~0.1μF的陶瓷電容。對抗噪能力軟件系統(tǒng)的設(shè)看門狗定時器（WDT，WatchDogTimer）實際上就是一個計數(shù)器，一般給看門狗①頭文件#include②初始化時調(diào)用看門狗初始化wdt_enable(WDTO_8S);WDTO_8S是定義自頭文件③loop表4.1中timeout可使用的常1看門狗定時器15ms2看門狗定時器30ms3看門狗定時器60ms4看門狗定時器120ms5看門狗定時器250ms6看門狗定時器500ms789ArduinoUNO ShieldL298N調(diào)速LEDArduinoUNO ShieldL298N調(diào)速LED圖5.1到3mm；模塊包括超聲波、與控制電路。⑴工作電流與電壓：15mA、⑶感測角度：不大于如圖5.2，VCC供5VGND為地線，TRIG觸發(fā)控制信號輸入，ECHO回響圖5.2HC-SR0410us的

840KHz

圖5.3HC-SRO4

圖5.4HC-SR04晰干凈、無抖動的數(shù)字方波電壓信號，單片機(jī)可以，能準(zhǔn)確測量出碼盤速度。 圖5.5圖5.6動2路直流電機(jī)，使能端ENA、ENB為高電平時有效，控制方式及直流電機(jī)狀態(tài)表如表5.1直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)使能端參數(shù)0XX100101110111本模型無需實現(xiàn)功能，而且受I/O接口數(shù)量影響，不能控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，直接將IN1,IN2借口分別給高電平和低電平，直接通過ENA，ENB接口給控制速度。圖 由于需要提示，電機(jī)發(fā)出的噪音，蓋過了普通蜂鳴器，所以采用大一點組成一個功放電路(如圖5.8)，A1口輸出，使黃燈閃爍，喇叭發(fā)出聲音，實現(xiàn)聲光。圖5.8及功放電路原理為了方便調(diào)試及控制，使用藍(lán)牙串口模塊進(jìn)行信號傳輸及程序。HC-06是一款速度，傳感器探測的距離速度信息通過藍(lán)牙實時返回給電腦（或。圖5.9藍(lán)牙串口模塊HC-圖5.10本模型依舊以ArduinoUNOR3為，為方便接線擴(kuò)展，使用shieldV5擴(kuò)展版，小接插線的電路，都焊在一塊板上，使電路更加精簡。圖5.11 圖5.12該小車模型通過藍(lán)牙傳口和電腦或等上位機(jī)通信，實時顯示速度和距離信息，通過發(fā)送一個速度信號給小車，小車將以給定的速度前進(jìn)，傳感器不停數(shù)據(jù)，通過自定義的設(shè)計參數(shù)表（表5.2），判斷繼續(xù)前進(jìn)還是或停車，并在上位機(jī)顯示”表小車停車距離（波當(dāng)給定一個速度（150），車子開始啟動前進(jìn)，當(dāng)前方物（墻壁）的距離小 圖5.13模型演示圖⑵結(jié)合C語言編程，軟硬件都能夠模塊化，便于修正及升級首先需要感謝的是我的導(dǎo)師程軍圣教授，在他的悉心指導(dǎo)下，我的模型及利的突破。還要感謝、李炳伸等同學(xué)對我的幫助，讓我在畢設(shè)中少走彎路。在此，謹(jǐn)向我的導(dǎo)師以及在畢業(yè)設(shè)計過程中給予我?guī)椭睦蠋煛⒅乱宰頪1]張承暢.高速公路汽車防撞研究[D].重慶：重慶大學(xué)[2].基于平臺羅經(jīng)的穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)研究[D].：電子科技大學(xué)[3]欒偉峰.基于工控機(jī)的高可靠光耦合器測試儀的研制[D].：交通大學(xué)[5].大型養(yǎng)路機(jī)械安全防撞設(shè)計驗證模型研究[R].西安：西安交通大學(xué)[9]祁志尚.全光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].：復(fù)旦大學(xué)[10]趙景波，王勁松，.Pro2004電路設(shè)計從基礎(chǔ)到實踐[M].：電子工業(yè)出[11]，吳明展，.Arduino一試就上手[M].：科學(xué)[12]赫.智能化電機(jī)車防撞系統(tǒng)的可行性研究[A].煤2009，[13]，黃席樾，罡.汽車防撞系統(tǒng)的研究與發(fā)展[J].計算機(jī)仿真2006,12,239-附錄/*智能化電機(jī)車防撞儀設(shè)計 LiquidCrystal #definepinA //編A接2號引腳，中斷#definepinB //B接3號引腳，中斷/*定義LED燈管腳int //int //int int //floatlongcount= //int //interror_count=0; intm=0;intk=0;intintchar //默認(rèn)13byte //char ///*電機(jī)車停車距離表/*進(jìn)制轉(zhuǎn)換，二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制/*voidBinary_to_Decimal(int{return/*緩沖void{{//傳入的字符while{}}}/*激光傳感器通信參量設(shè)置void{}/*清除激光緩存void{}/*打開激光void{}/*關(guān)閉激光void{}/*開始緩沖void{}/*緩沖void{}/*溫度測量void{for(intj=11;j>=4;j--)}/*速度測量void{/*此處不知車輪等參數(shù)，故僅是一個測試值}/*正常行駛指示燈void{}/*指示燈void{}/*停車指示燈void{}/*LED初始化void{}/*系統(tǒng)及硬件初始化void{{ //} //初始化串行端口，速率attachInterrupt(0,countA,FALLING);//下降沿觸發(fā)中斷attachInterrupt(1,countB,FALLING); // // //開始緩沖{ //初始化失敗，} MsTimer2::set(1000,SPEED); //中斷設(shè)置函數(shù)，每1s進(jìn)入一次中斷timemillis //}void{{ //緩沖 //無誤，往下執(zhí)行，有誤，重復(fù)for(intj=11;j>=4;j // //單位轉(zhuǎn)化為{{ //是否 //黃色指示燈， //黃燈滅, }}{Laser_temperature();測量溫度}lcd.print((char)0xDF); //喂作，使看門狗定時器復(fù)}/*中斷0調(diào)用函數(shù)void{if((millis()-time)>3) count++;time=}/*中斷1調(diào)用函數(shù)void{if((millis()-time)>3) count--;time=}附錄/*智能化電機(jī)車防撞儀模型設(shè)計 //#defineValue //#defineU_LEFT //左側(cè)U型測速模塊為2#defineU_RIGHT //右側(cè)U型測速模塊為3#defineSERVO //舵機(jī)引腳為4#defineMOTOR_L_F //左側(cè)前輪引腳為5#defineMOTOR_L_B //左側(cè)后輪引腳為6#defineMOTOR_R_B //右側(cè)后輪引腳為9#defineMOTOR_R_F10 #defineTRIG_PIN7 #defineECHO_PIN //定義echo引腳為8#defineFILTER_N SoftwareSerialBT(0,1); SoftwareSerialBT1(A4,A5);SR04Servointr_wheel=0; intl_wheel=0;floatr_velocity=0; floatl_velocity=0;longdistance; intval=0;intspeed_l_f=0; intspeed_l_b=0;intspeed_r_f=0;intintaverage_speed=0;byteON=0;intFilter_Value; intspeed1=0;intspeed2=0;intspeed3=0;intspeed4=0;booleans=0;floatvelocity(int{//(n/20)裝的圈數(shù),直徑是//速度的計算公式應(yīng)該為 即floatvel=Value*n;returnvel;}void{int intaverage_speed; BT.print("");/*BT1.print("SPEED=");r_wheel=0;l_wheel=}/*限幅濾波法（又