许文娟+赵秋芳+郝鹏飞
摘 要：随着汽车工业的迅猛发展，汽车保有量逐年增加。汽车不仅给人们的生活带来方便，同时由于汽车引发的事故也越来越多。这些交通事故主要是车辆和车辆的碰撞、车辆和行人的碰撞。大量研究数据表明，交通事故的引发主要由于驾驶员驾驶过程中疲劳，从而引起注意力转移，导致汽车出现追尾或不按正常的道路路线行驶。研究表明，在引发的各类交通事故中，如果在出现事故前1秒钟，驾驶员能够及时采取制动措施，就能减少80%以上的交通事故。为此，论文研究了汽车防碰撞预警执行系统，该系统是基于超声波测距，以单片机为CPU。在车辆行驶的过程中，不断检测和计算汽车前方或后方行人、车辆或建筑物的距离，通过将传感器采集到的实时数据传送CPU，当结果显示前方或后方距离接近制动车距时，系统便向蜂鸣器发出报警信号，促使驾驶员及时采取措施，防止交通事故发生。该系统可以降低交通事故发生率，从而提高汽车行驶的安全性。
关键词：单片机 防撞预警 超声波 微处理器
中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（b）-0129-03
Abstract：With the rapid development of automobile industry， car ownership increases year by year. They not only bring convenience to people's life， also bring more and more accidents. The traffic accident is mainly collision of vehicle and vehicle， collision of vehicle and pedestrian. A large amount of research data show that traffic accidents mainly due to fatigue driving. Leading to attention， car crash or not drive on the normal road route. The research shows that all kinds of traffics can reduce 80% if the driver brake in 1 second before an accident. The paper studies the vehicle collision warning execution system based on microcontrollers. the system tests and calculates the distance of people， car and structure in the process of vehicle .The sensors collect real-time data and transmit to CPU. When the results show that the front or rear distance closer to the braking distance. System will send alarm signal to buzzer and the driver brake the vehicle traffic accidents wil be prevented. The system can reduce the incidence of traffic accidents and improve the safety of the car.
Key Works：Single chip；Anti-collision warning；Ultrasonic；Microprocessor
近期，我國的汽车行业取得了较大发展，汽车在满足人们生活的同时，也带来了更大挑战。汽车行驶速度越来越快，这就会使交通事故率大大增加，从而导致大量财产损失。相关数据表明，我国每年都会有10万人死于交通事故中，有40万左右受伤于交通事故中，导致财产损失近亿元[1]。所以交通事故问题已经引起人们的重视。导致交通事故的原因主要有疲劳驾驶、违章行驶和酒驾等。交通事故都是发生在一瞬间，如果在这一瞬间之前1秒钟，对车辆采取报警措施或者制动措施，便会使交通事故大大降低[2]。所以研究车辆的防碰撞预警系统可以降低车辆行驶过程中的碰撞率，从而提高车辆行驶的安全性。
本系统包括传感器测距发散接受装置，CPU中央处理装置，执行制动装置。可以有效辅助驾驶员行驶，在与周围的建筑物、行人或者车辆接近制动距离时，可以及时向驾驶员发出报警信号，如果驾驶员没有及时做出制动动作，系统还会及时发出信号控制车辆执行制动动作，从而使交通事故大大降低[3]。
1 超声波测距原理
一般人的耳朵能够听到的声音为20Hz～20kHz，超声波指的是大于20kHz的声音。超声波分为功率超声和检测超声，其应用非常广泛，包括工业、医疗、生物等各个行业[4]。超声波的测距原理见式（1）。
式中，D为被测车辆与周围物体的距离；
C为超声波在空气中传播的速度，受温度的变化而变化，具体参数设置如表1所示；
T为超声波接收信号经历的时间。
超声波传感器具有两个功能，集产生超声波和接收超声波为一体。系统采用16MM防水型超声波传感器，其参数如下：频率为40±0.5kHz；灵敏度为-7.5Pa；最大输入电压140vp-p（10%工作周期）；工作温度-35℃～80℃；外壳材料为铝[5]。汽车在行驶中，前、后、左、右方都会碰到障碍物，故在车辆前方和后方分别安装4个传感器，在左侧和右侧分别安装3个传感器。任意一个传感器在接近制动车距时都会发出报警信号。endprint
2 系统的硬件设计
汽车防碰撞预警执行系统由4个模块组成，即超声波测距模块、声响报警装置、控制模块和紧急制动模块。系统硬件模块如图1所示。
汽车防碰撞系统预警执行系统执行过程中分为两个阶段，首先是预警阶段，当超声波测距模块测得周围障碍物的距离接近预警距离时，声响报警装置就会接受此信号，从而使得声响报警装置发出声响，向驾驶员报警车辆周围会有障碍物，驾驶员及时控制车辆减速。其次是紧急制动阶段，当超声波测距模块采集到的数据达到危险距离时，因为还要预留出驾驶员的反应和判断时间，或者有时因为惊吓误踩加速踏板等情况，已经来不及对车辆做出制动措施。此时，系统就会执行紧急制动模块，在驾驶员未做出任何回应的情况下使车辆减速直至停车。这样就大大降低了交通事故率，对汽车的安全驾驶具有深远的意义。
3 系统的软件设计
系统的硬件部分中超声波传感器采集的信号由软件部分进行处理，由系统的软件部分实现数据的分析与应用。系统运行后，首先检测传感器的工作状态，如处于正常状态，则开始测距，测得的数据传给控制模块。当测试数据大于设定的制动车距，则系统不会报警。当测试车距小于设定的制动车距时，系统发出报警信号，当测试车距接近危险距离时，系统会启动紧急制动模块。
超声波测距模块接收的信号传给控制模块，控制模块接收数据后启动声响报警模块和紧急制动模块，程序设计流程图如图2所示。
4 结语
论文研究了汽车防碰撞预警执行系统，该系统可以辅助驾驶员的安全驾驶。当超声波测距传感器测得数据接近设定距离时，就会发出报警信号，促使驾驶员及时做出制动反应，当传感器测得的数据大于设定距离时，驾驶员来不及做出反应，系统会直接采取制动措施，从而大大降低了事故率，提高了汽车驾驶的安全性。
参考文献
[1]任卫军，王飞，史先信，等.基于虚拟墙的汽车起重机吊装防碰撞技术[J].机械工程学报，2015，51（7）：162-168.
[2]胡瑜.汽車防碰撞系统的应用与研究[J].机械工程与自动化，2010（4）：214-216.
[3]于广鹏，谭德荣，杨明红，等.汽车防碰撞预警系统设计[J].农业装备与车辆工程，2015，53（3）：1-4.
[4]贾蕴发，刘杨，李超，等.基于多传感器的汽车防碰撞及行人保护预警设计[J].农业装备与车辆工程，2015，53（12）： 56-59.
[5]阮观强.智能防碰撞报警制动系统的研究与开发[J].煤炭技术，2012，31（4）：221-222.endprint
