基于智能測(cè)距下的車輛管理系統(tǒng)的作用價(jià)值探討

唐思均

（宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院，宜賓 644000）

1 引言

隨著我國(guó)在近年來(lái)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的背景下，汽車市場(chǎng)也隨之快速的擴(kuò)大，私家車已經(jīng)成為了人們出行所必不可少的交通工具。在全國(guó)范圍內(nèi)中國(guó)千人汽車保有量達(dá)到了一百四十輛，甚至在中國(guó)發(fā)達(dá)的東南沿海城市一個(gè)家庭擁有兩輛以上的車輛也已經(jīng)是不足為奇了。過(guò)快的車輛增長(zhǎng)速度使得整個(gè)城市的交通變得過(guò)于擁擠了。隨之產(chǎn)生的各種安全問(wèn)題也是越來(lái)越多。車輛在保證駕駛的基本功能的同時(shí)保證與之相關(guān)的人員的安全和和諧的人車關(guān)系也是第一要?jiǎng)?wù)，因此提高行車安全性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是具有極高必要性的，也是汽車工程設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的課題。這是一個(gè)充滿前景而又大有可為的方向。也是對(duì)我國(guó)建設(shè)一個(gè)和諧安全的以人為本的社會(huì)環(huán)境做出了貢獻(xiàn)。

2 基于智能測(cè)距下的車輛管理系統(tǒng)的作用探析

2.1 智能測(cè)距的要求

能夠保證較低的開(kāi)發(fā)成本的前提下，完成整個(gè)超聲波測(cè)距防撞系統(tǒng)的功能構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)在汽車后方有障礙物接近時(shí)的對(duì)其與汽車之間距離的測(cè)量并提供預(yù)警能力。在超聲波發(fā)射模塊中運(yùn)用555時(shí)基電路來(lái)構(gòu)成超聲波載波信號(hào)發(fā)生器。在超聲波接收模塊中運(yùn)用sony 生產(chǎn)的CX20106A 紅外線檢波芯片對(duì)超聲波回波進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)單片機(jī)輸出中斷信號(hào)，并對(duì)該超聲波接收模塊電路進(jìn)行仔細(xì)分析，設(shè)計(jì)出恰當(dāng)?shù)挠布娐凡⑹蛊湓鲆婵烧{(diào)。最后運(yùn)用四位八段數(shù)碼管對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行顯示。

2.2 基于智能測(cè)距下的車輛管理系統(tǒng)的工作原理

超聲波是指頻率超過(guò)20khz 的聲波，其頻率突破了人耳能獲得的上限而得名為超聲波。它具有方向性好、透過(guò)性強(qiáng)的特點(diǎn)也能夠易于取得較為聚集的聲能。超聲波測(cè)距運(yùn)用了超聲波在大氣等介質(zhì)中傳播速率較為固定，且當(dāng)超聲波碰到物體以后會(huì)反射的特性。以此可以將其運(yùn)用到測(cè)距當(dāng)中，且其與目標(biāo)物非接觸的特性，符合倒車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，但也可搭配溫度補(bǔ)償模塊來(lái)進(jìn)一步提高該系統(tǒng)的精度要求。超聲波在15℃一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下為傳播速率為340m/s，環(huán)境溫度以及空氣密度的因素會(huì)影響到超聲波在空氣中的傳播速率，但考慮到車輛倒車只需要了解周圍一米至兩米左右的距離以內(nèi)是否存在障礙物即可，距離較短，精度要求也只需要厘米級(jí)，因此只需要將室溫下的超聲波速度作為標(biāo)準(zhǔn)即可。從超聲波換能器發(fā)射超聲波到超聲波接收模塊對(duì)單片機(jī)輸入中斷信號(hào)為止的時(shí)間記為“T”，由此可知，超聲波在空氣中傳播了T/2。類似于雷達(dá)系統(tǒng)。我們就能夠獲得汽車到目標(biāo)物之間的距離數(shù)據(jù)，即：L=340*T/2。這些數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)AT89C51進(jìn)行處理即可，最后再由顯示模塊進(jìn)行距離顯示。

2.3 基于智能測(cè)距下的車輛管理系統(tǒng)的作用

超聲波測(cè)距的方法是運(yùn)用了超聲波遇到障礙物會(huì)反射的特性，通過(guò)計(jì)算發(fā)射超聲波的時(shí)間點(diǎn)和接收到反射回來(lái)的超聲波回波的時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間差來(lái)獲得與目標(biāo)障礙物之間的距離數(shù)據(jù)。首先通過(guò)單片機(jī)產(chǎn)生超聲波發(fā)射信號(hào)，當(dāng)由555定時(shí)器構(gòu)成的時(shí)基電路接收到該信號(hào)時(shí)，在555定時(shí)器的4管腳處產(chǎn)生一個(gè)高電平使其開(kāi)始工作并在3管腳去輸出占空比為百分之五十的40kHz的超聲波信號(hào)，并通過(guò)反相器將信號(hào)輸出給發(fā)射頭，發(fā)射出去的超聲波在遇到障礙物后反射回來(lái)之后由cx20106a 組成的超聲波接收模塊進(jìn)行檢波整形并將中斷信號(hào)傳遞給單片機(jī)。單片機(jī)通過(guò)對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的分析獲得車輛到障礙物之間的間距數(shù)據(jù)并顯示在顯示模塊上。并通過(guò)蜂鳴器來(lái)對(duì)危險(xiǎn)距離進(jìn)行報(bào)警。對(duì)于超聲波發(fā)射和接收裝置采用了常見(jiàn)的分體式傳感器T/R40。

3 結(jié)束語(yǔ)

該超聲波測(cè)距防撞系統(tǒng)使用了AT89C51單片機(jī)、555定時(shí)器、CX20106A 紅外線檢波芯片、74HC04反相器芯片、T40-10超聲波傳感器、4位陽(yáng)級(jí)數(shù)碼管、74LS2443態(tài)八位緩沖器以及其他一干元器件來(lái)完成整個(gè)硬件設(shè)計(jì)，其中555定時(shí)器74HC04和傳感器構(gòu)成了超聲波發(fā)送模塊的主要部分，CX20106A 和傳感器構(gòu)成了超聲波接收模塊，數(shù)碼管、74LS244和三極管等組成了顯示模塊，這些模塊通過(guò)AT89C51單片機(jī)整合而成，并通過(guò)C 語(yǔ)言編程來(lái)完成整個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)。其具有足夠高的精度和穩(wěn)定性和較低的成本達(dá)到了超聲波倒車測(cè)距防撞系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)要求。雖然本案的設(shè)計(jì)已經(jīng)做到了大部分的考慮，但這些還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，單個(gè)探頭對(duì)整個(gè)汽車后方并不能做到全面精確的測(cè)量，通過(guò)在車后對(duì)稱布置兩枚超聲波發(fā)射傳感器然后對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行三角函數(shù)的處理是可能更加周全的汽車與障礙物之間距離的參數(shù)的。超聲波的速率也與空氣濕度有關(guān)系，為了獲得更高的精確度溫度數(shù)據(jù)也是可以引入的一個(gè)數(shù)據(jù)。汽車在行使過(guò)程中本身就是具有一定的速度的，這也是需要考慮到的一個(gè)方面。