设计智能化电机车防撞仪

机车的距离车轴上的编测量速度信号发送给单片机由单片机对数据进行处理，做出，紧急停车等指令。最后还通过实验模型进行验证。Anti-collisiondevicedesignon ligent :Withthedevelopmentofscienceandtechnology,allkindsof technologyandworkingvelocityhavebeenimproved,especiallyinhigh-speedrail,ithasreachedaveryhighlevel,butatthesametime,varioustypesofcollisionalsooccurred.Thus,Therearehigherrequirementsatthe otives’reliability,securityand otiveanti-collisiontechnologyhasarousedtheattentionoftheworldtoacceleratethestudyof otiveonactivedefenseandpassivedefense.Currentlytheresearchonthesafetyofthemotorvehicleisprimarilyforhigh-speedotivesand otiveactivesafetypassiveprotection.Inthispaper,startingfromtheactualdemand,accordingtotheactualsituationofthefactory,westartdesigninganinligentmotorvehiclecollisioninstrument.Inmypaper,webuildthehardwareandsoftwaredevelopmentwork.Itmeasuredthedistancebetweenthetwo otivesofthesametrackbylaserdistancesensor,thentheencoderontheaxlemeasurethespeed.Asignalissenttothemicrocontroller,themicrocontrollertoprocessthedataandmakealarm,emergencystopcommand.Finally,Itisalsoverifiedbyexperimentmodel.Thedesignofamicrocontrollercore,throughexperimentalverificationwithstableoperationandthebasicrealizationoftheintendedfunction,,theoverallsystemdesignisreasonable.Moreover,withlowcost,highaccuracy,fullfunction,soitowngoodprospects.:Anti-collision,SCM,sensor,绪 引 课题研究目 国内外研究概况及发展趋 国外研究情 国内研究现 课题的研究办 课题的研究内 硬件系统的搭 搭建硬件系统的原 电机车智能防撞系统的工作原 系统框架搭 单片机的选 测距传感器的选 测距传感器的比 DLS-A30激光测距传感器的特点及应 DLS-A30激光传感器与单片机的连 通讯接口设 速度传感器的选 旋转编的分 旋转编的输出信 差分转换电路的设 光耦合 六路斯密特触发反相器 四倍频电 复位电路及看门 输出控制电 2.12LCD显示 通过程序控制，在LCD上显示速度，距离及温度信息 系统软件程序设 软件设计概 软件设计语言的确 Arduino程序设计基 Arduino开发环 系统功能模块化设 程序设计的通用问 任务..................................................长任务的安 系统功能的实 系统可靠性及设 硬件系统的设 软件系统的设 智能防撞模型设 模型的工作原 超声波传感 基本工作原 主要参 实物及连 速度传感 电机驱 功放电 蓝牙无线传 模型硬件搭 总 致 参考文 附 附录 附录 附录 附录 19781216开往徐州方向的368次列车发生碰撞，106人，轻伤171人，重伤47人；2009，，在运营调整恢复中，7点左右，两辆列车发生了侧面碰撞事故；2011723日晚上8时30分05秒，甬温线浙江省温州市瓯江特大桥上，由南站开往福州站的D301次列车由后方与杭州站开往福州南站的D3115次列车发生同向动车组列车追尾事故，后车D301次四节车厢从桥上坠下。造成40人、172人受伤，中断行车32小时35分，直接经济损失19371.65万元；2014722日下午韩国江原道太白市两列客运列车相撞，造成1人，92人受伤；2015年5月4日，墨西哥城当日发生两列地铁列车12头技术，这项技术更加具有经济性。单眼头技术可探测前方的车辆及行人，并2008EyeSight介入预碰撞刹车，能够同时扫描在它前方的四个车辆，警示当前车辆，并在一定安在使用的eyesightv2系统中，EyeSight实现了对自行车及行人等目标的识别设备检测和防灾等一系列的研究并取得了不错的成果并随着科技的进步，编，用pro设计原理图，在板上焊好电路，进行编程验证。然后结合模型及硬件系统所需的激光传感器编等的技术文档和使用说明编写实际产品的程序⑵信号输入单元能车距，车速等信号，实时发送至微控制中心，做出分析处⑶能根据实际情况，做出显示，提示停车，强制停车等工作1.1机距离机车相对速 521.1机距离机车相对速 521距 54311.2机车停车距离机车相对速 521停车距 741⑴搭建硬件系统时，系统的扩展和配置的水平不仅需要满足所必需的功能要⑵搭建仪器硬件应该要尽量选择典型的电路及常见的元件，并符合单片机的常规用法。这样能够使系统标准化，模型化，为系统的和改进升级提供便利。⑶硬件系统的搭建应该和软件系统的设计一并考虑，硬件结构与软件系统会相互低成本，提高可靠性以及为系统的升级带来便利。但由软件实现的硬件功能，耗时成本、系统响应速度、硬件等因素。能由硬件系统解决的问题，如果用硬件实现，CPU⑷整个系统相关器件性能匹配，尽量避免因性能差异过大使系统综合性能降低甚⑸适当添加一些硬件部分，增强系统稳定性及能力。例如电源可以稳压，⑹单片机外接较多电路时，要考虑其驱动能力，若驱动能力不足，则需增强总线驱动器，减少功耗，降低总线负载。到相对速度。同时在LCD显示速度和距离。然后以算得的相对速度作为基准，根据已知本系统的微处理器是ATMEL公司的ATMEGA328，距离测量单元是DIMETIX公司的DLS-A30激光测距传感器，速度测量单元是光洋公司的KOYOTRD-J1000-RZ型增量式旋转编再结合功能能扩展的电路及其接口电路实现分析，故障分析。提示，强制停车等功能。编编RS-232C2.1，单片机由于体积小功耗低低电压易于产品化主要面向控制能力强，CPUI/O(3)可开发性：选用的单片机要有适用的开发，如程序开发工具、仿真调 ⑷单片机的增强功能：看门狗，双指针，实时时钟，I2C,ISP综上考虑本硬件系统选择以ATMEL公司的ATMEGA328为的ArduinoUnoR3开发板，它有十四个数字输入输出IO,六个模拟输入IO,16MHz的晶体，USB接口，电源微处理器操作电压输入电压:7V数字双向IO:14个(其中6个提供输出模拟输入脚：6IO3V3Flash：32KSRAM：2KEEPROM:1K时钟频率I2CWDT，使用ATmega16U2是USB接口，其特征包括8K/16KFlash,512EEPROM512SRAM16UFlashBoot-LoaderUSB4USB2.7V5.5V。2.7V8MHz,4.5V16MHz。Arduino单片机相对C51等传统单片机具有很多优势，它完全不需要了解内部结构可，而且指令的可读性强，其他部分都用C语言编写。Arduino完全开源，软硬件完全开放，技术不做任何保留，所以，DIY性能很强。很多传感器等I/O设备都容易买到，而且大部分I/O设备都有库文件可以调用，这样在使用时编程很方便，给开发提供许多2.2ArduinoUnoR3一项表明:在情况下,如能提前给驾驶员0.5秒的反应时间,就至少术的关键通过在于车辆测距，提前预测,所以现在汽车上安装了各种测距装置,通2.3和物之间的实际距离。这就是时间差测距法。 图2.3⑵测距：测距和超声波测距类似，是利用目标对所发出的电磁波进行反⑶系统测距电荷耦合器件CCD（chargecoupledevice）常被应用于系统。CCD机是用来模拟人眼的一种光电探测器,它具有小尺寸、轻质量、低噪声、大动 后视系统中,用来辅助驾驶员获得后视死角信息,以避免撞物DLS-A30⑴DLS-A30①测距范围：0.2-②精度③串行接口：RS232和RS422④供电范围：9-⑤IP65⑦一次测量耗时约(sNbr+y)输入指令N:仪器编码（0-y:波特率，数据位，校验位设置，详见表成功出错zzz表2.1%%08N67E18N77E28N88N37E97E47E8N57E7E②测距单次测距，每次新的测距指令都会将当前的测量数据清除N:仪器编号（0-出错:zzz③打开激光N:仪器编号（0-成功出错zzz④关闭激光输入指令成功出错zzz⑤停止/清除指令N:仪器编号（0-成功出错zzz⑥开始缓冲定。如果取样时间设置为0，则以最快的速度进量，每次发送指令，都是仪器输入指令N：仪器编码（0-成功出错 取样时间，单位10ms，（如果设置为零，则为最大测量频率zzz⑦缓冲在发出sNf指令后，即开始缓冲，可最后一个的测量值N：仪器编码（0-xxxxxxxx1/10mm zzz错误代码DLS-A30单片机与激光传感器之间通过RS232串口连接，连接电路如图2.5图2.5MAX232极大提高，非常适合于于工业控制。按照毕设要求，选用RS232串行通口。公司设计的MAX232换，还有一个电源电压变换器，专门用来把+5V的输入电源变成电平输出所需要的+-10V的C1、C2都选用1.0uF的电解电容，这样能够提高系统的能力。旋转编的分旋转编是用来测量转速的装置，配合技术它能够实现快速调速，光电式旋（REP编。⑴增量式旋转编⑵绝对式旋转编取每道刻线的通暗获得一组唯一的二进制编（格雷码这就称为n位绝对编的唯一性都由机械位置决定无需也不需要找参考点而且不用一直计数这样，编的特性、数据的可靠性大大提高了[5]。旋转编的输出信编信号输出有方波（、L）,正弦波（电流或电压）,集电极开路（PNPNPN）,推拉式等多种形式，如果要使输出为TTL电平，则需要用到双差分线驱动器，将输出信号变为三组对称信号由于编型号不同信号接口也不同所以编的信号接收设备接口应与其对应。本系统选用如本东洋公司的KOYOTRD-J1000-RZ型增量式旋转编。它的主要别。先把编输出的三组信号输入到差分驱动器中，A与A-,B与B-,Z与Z-是对称的，够识别的TTL电平信号。并进行光电防止输入输出信号之间的干扰；DS8820图2.7DS8820光耦合器（OC）亦称光器，简称光耦。它是以光作为媒介来传输电信号。它（LED由一个850nm波长ALGaAsLED和一个集成检测器组成，它的集成检测器由光敏二极管，②具有高输入输出③转换速率高达④扇出系数为图2.86N137六路斯密特触发反相器本系统采用德州仪器公司的SN74LS14反相器。其供电电压是+5V

图2.9DS8820、6N137和74LS14

图2.10QA740210由于ArduinoUNOR3开发板自带复位电路和WDT系统 且时喇叭发出提示声音 图2.11及LED电路图2.12LCD (b)连线图2.12LCD1602软件与硬件的结合就和我们一样，如果硬件是我们的身体的话，那么软件则相的能力，在软件上也要有相应的能力。Arduino编程语言就是以CArduino⑴Arduinovoidsetup(voidloop(（OUTPUT（INPUT例如⑷从不停歇的现无限循环，而在Arduino里面，只需要将指令放在loop()Arduino 程序功能流程图如图3.1是否距离数否警距离表是是否 是强制停速度信图3.2任务delay（；系统可靠性及设硬件系统的设板的质量对能力影响非常大。印刷电路板设计通常有以下原则：在每个集成的Vcc和GND之间最好也跨接一个0.01~0.1μF的陶瓷电容。对抗噪能力软件系统的设看门狗定时器（WDT，WatchDogTimer）实际上就是一个计数器，一般给看门狗一作为AVR单片机，Arduino①头文 #include ③loop循环时喂狗即可表3.1wdt_enable(timeout)timeout1看门狗定时器15ms2看门狗定时器30ms3看门狗定时器60ms4看门狗定时器120ms5看门狗定时器250ms6看门狗定时器500ms7看门狗定时器1s8看门狗定时器2S9看门狗定时器4S看门狗定时器8S时，系统控制部分发出信号，控制喇叭及LED灯，并显示信息。如果两车牙将相关到其他设备上显示（电脑或者。3mm；模块包括超声波、与控制电路。⑴工作电流与电压：15mA、⑵感测距离⑶感测角度：不大于如右图接线，VCC5VGND，TRIG，ECHO 图5.1HC-SRO4实物及脉冲时序图图5.2HC-SR04晰干净、无抖动的数字方波电压信号，单片机可以，能准确测量出码盘速度。 图5.3速度传感器原理图及码盘图5.4本模型采用的是L298N双H桥直流电机驱动。供电范围为+5V-+35V。该驱动板可驱动2路直流电机，实物图使能端ENA、ENB为高电平时有效，控制方式及直流电机表5.1 接将IN1,IN2借口分别给高电平和低电平，直接通过ENA接口给控制速度图5.5L298N由于需要提示，电机发出的噪音，盖过了普通蜂鸣器，所以采用大一点

图5.5及功放电路原理为了方便调试及控制，使用蓝牙串口模块进行信号传输及程序。HC-06是一款图5.6HC-本模型依旧以ArduinoUNOR3为，为方便接线扩展，使用shieldV5扩展版，小车模型买来组装好，再把各个模块布局好，按设计好的电路连线，LED及其不能直接插线的电路，都焊在一块板上，使电路更加精简。图5.7图5.8⑴开放先进的Arduino平台，比C51⑵结合C语言编程，软硬件都能够模块化，便于修正及升级⑶Arduino首先需要感谢的是我的导师程军圣教授，在他的悉心指导下，我的模型及在此，谨向我的导师以及在毕业设计过程中给予我帮助的老师、致以最[4]张承畅.高速公路汽车防撞研究[D].重庆：重庆大学，2005.[5]王文.基于平台罗经的稳定平台控制系统研究[D].：电子科技大学[6]栾伟峰.基于工控机的高可靠光耦合器测试仪的研制[D].交通大学，2009.[8][R].附录/*智能化电机车防撞仪设计 LiquidCrystal #definepinA //编A接2号引脚，中断#definepinB //B接3号引脚，中断/*定义LED灯管脚int //int //int //指示int //floatlongcount= //int //interror_count=0; intm=0;intk=0;intintchar //默认13byte //char ///*电机 停车距离表/*进制转换，二进制转换为十进制/*voidBinary_to_Decimal(int{return/*缓冲void{{//传入的字符while{}}}/*激光传感器通信参量设置void{}/*清除激光缓存void{}/*打开激光void{}/*关闭激光void{}/*开始缓冲void{}/*缓冲void{}/*温度测量void{for(intj=11;j>=4;j--}/*速度测量void{/*此处不知车轮等参数，故仅是一个测试值}/*正常行驶指示灯void{}/*指示灯void{}/*停车指示灯void{}/*LED初始化void{}/*系统及硬件初始化void{{ //} attachInterrupt(0,countA,FALLING);//下降沿触发中断attachInterrupt(1,countB,FALLING); // // //开始缓冲{ //初始化失败，} MsTimer2::set(1000,SPEED); //中断设置函数，每1s进入一次中断timemillis //}void{{ //缓冲 for(intj=11;j>=4;j--) //单位转化为{{ //是否 //黄色指示灯， //黄灯灭, }}{Laser_temperature();测量温度}lcd.print((char)0xDF); //喂作，使看门狗定时器复}/*中断0调用函数void{if((millis()-time)>3) count++;time=}/*中断1调用函数void{if((millis()-time)>3) count--;time=}附录/*智能化电机车防撞仪模型设计 //#defineValue //#defineU_LEFT //左侧U型测速模块为2#defineU_RIGHT //右侧U型测速模块为3#defineSERVO //舵机引脚为4#defineMOTOR_L_F //左侧前轮引脚为5#defineMOTOR_L_B //左侧后轮引脚为6#defineMOTOR_R_B //右侧后轮引脚为9#defineMOTOR_R_F10 #defineTRIG_PIN7 #defineECHO_PIN //定义echo引脚为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)装的圈数,直径是//速度的计算公式应该为 即floatvel=Value*n;returnvel;}void{int intaverage_speed; BT.print("");/*BT1.print("SPEED=");r_wheel=0;l_wheel=}/*限幅滤波法（又称程序判断滤波法#defineFILTER_A20intFilter(){intNewValue=if(((