畢業(yè)設(shè)計-基于can總線的安全車距保持系統(tǒng)設(shè)計-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 充足的時間采取相應(yīng)的措施，從而提高交通安全、降低惡性交通事故發(fā)生率、減少生命財產(chǎn)損失將起到重要作用。對高速公路事故進(jìn)行調(diào)查分析，可知追尾事故居各種事故之首，而且多為惡性事故，所造成的事故損失及人員傷亡最大，所以預(yù)防高速公路交通事故主要應(yīng)從預(yù)防追尾碰撞入手。顯然，在我國高速公路追尾碰撞頻繁、惡劣的情況下，研究開發(fā)碰撞避免系統(tǒng)具有極大的現(xiàn)實意義和廣闊的應(yīng)用前景。 。 第二章 高速公路安全車距模型的建立 高速公路上行車的理想交通條件是，在同一車道上，同向行駛的車輛均為單一的小客車，以相同的速度， 連續(xù)不斷的行駛，各車輛之間保持著一定的車頭間距，構(gòu)成一種穩(wěn)定的交通流。這樣就產(chǎn)生了兩個概念，一是提醒報警距離，該報警距離計算需要考慮駕駛員的反應(yīng)時間；另一是危險報警距離，該距離計算不需要考慮駕駛員的反應(yīng)時間。隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展， CPU 已經(jīng)變成低成本器件。通過編程，單片機(jī)自動處理，用脈沖的周期 T 乘以脈沖數(shù) n 就得到發(fā)射紅外線到接收紅 外線的時間差 t，即： nTt? （式 32） 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 XII 頁 式代入（ 31）式就得測量距離。考慮到該系統(tǒng)是要應(yīng)用在汽車上的，確定了 使用兩控制器來完成該系統(tǒng)的功能，一個控制器實現(xiàn)紅外傳感器測距的處理，相當(dāng)于 CAN 總線的節(jié)點，另外一個控制器模擬汽車的主控器，兩控制器之間就需要 CAN 總線實現(xiàn)通信連接。 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 XIV 頁 低壓交流電源整流電路 濾波電路電壓調(diào)整電路輸出比較控制 反饋網(wǎng)絡(luò)參考基準(zhǔn)電路 圖 直流穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)圖和穩(wěn)壓過程 如圖 所示電路為輸出電壓 +5V、輸出電流 的穩(wěn)壓電源。而電路中的 C2 和 C4 是對電源具有濾波作用。一般有透明、黑色和深藍(lán)色等三種。紅外接收頭的主要參數(shù)如下： 工作電壓： ～ 工作電流： ～ 接收頻率： 峰值波長： 980nm 靜態(tài)輸出：高電平 輸出低電平：≤ 輸出高電平：接近工作電壓 其內(nèi)部框圖如圖 所示。其電路圖如圖 所示。 NC1R2REB3DE4D5GND6GND7NC8Y9Z10B11A12NC13VCC14U3SP491ETXKGNDVDDR9 470ΩR10 470ΩVDDGNDVDDD21N4148D31N414812345J1CON5GNDR11120ΩRXK 圖 串口通信接口電路 由于上位不能識別 RS422 的電平，則在 SP491E 芯片處理后的電平需經(jīng) RS422 到RS232 的專門轉(zhuǎn)換器完成該電平的轉(zhuǎn)換。 COFF 或 ELF 文件可以載入 MPLAB IDE 中進(jìn)行測試和調(diào)試，或使轉(zhuǎn)換實用程序?qū)OFF或 ELF文件轉(zhuǎn)換為 Intel﹫ hex格式，以便載入命令行模擬器器件編程器。 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 XXIII 頁 開 始是 否 任 意 的 T X R E Q 位 都 置 1 ？清 零 T X A B T 、 T X L A R B 和T X E R R是 否 C A N 總 線 可 用 以 開 始 發(fā) 送 ？是 否 T X R E Q 置 0 且A B A T 置 1 ？檢 查 T X P R I 1 ： 0 以 確 定 具 有 最 高優(yōu) 先 級 報 文開 始 發(fā) 送 （ S O F ）報 文 是 否 發(fā) 送 成 功 ？ 設(shè) 置 T X E R R 置 1設(shè) 置 T X R E Q 置 1產(chǎn) 生 中 斷 是 否 T X n I E 置 1 ？是 否 T X L A R B 置 1 ？在 發(fā) 送 過 程 中仲 裁 失 敗是 否 T X R E Q 置 0 或T X A B T 置 1 ？中 止 發(fā) 送 設(shè) 置T X A B T 置 1設(shè) 置 T X B U F E 置 1結(jié) 束YNYNYNNYNYYNNY 圖 CAN 發(fā)送子程序流程圖 紅外發(fā)送和接收程序流程圖 紅外光發(fā)射的頻率為 ，利用定時器的定時功能把 RB3 口的輸出為 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 XXIV 頁 頻率的脈沖信號，紅外的信號經(jīng)障礙物的發(fā)射后被紅外接收管接收，使紅外接收管輸出低電平，單片機(jī)識別到該低電平時轉(zhuǎn)到輸入捕捉中斷程序，再根據(jù)距離計算計算出當(dāng)前的距離。焊接好電路板還要檢查線路是否都正確，焊點是否有虛焊等。 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 XXVIII 頁 圖 “ ”工程編譯成功界面 在剛開始使用 MPLAB IDE 時如果編譯有包含 ， ， 等頭文件的工程時， Output 界面里出現(xiàn) BUILD FAILED，還提示相應(yīng)的未定義初始化函數(shù)的一些變量或函數(shù)名稱。 CAN 總線通訊，并設(shè)計了各模塊之間的通訊規(guī)約，使系統(tǒng)通信更具有靈活性和可靠性。但本系統(tǒng)成本低、精確度較高、功能多、具有廣闊的市場，完成這個難題是很有現(xiàn)實意義的。 感謝 XXX 等幾位老師在系統(tǒng)調(diào)試中對我熱心的幫助，在他們細(xì)心的指導(dǎo)下自己學(xué)到了很多東西。在系統(tǒng)中設(shè)定一個臨界距離，當(dāng)車距小于該臨界距離時自動啟動超聲波測距，而大于該臨界車距時又轉(zhuǎn)換到紅外測距。 這些問題有待進(jìn)一步研究、探討。 具體如下： ，把系統(tǒng)劃分為主控單元子系統(tǒng)、紅外測距子系統(tǒng)。 的子文件 Source Files， Header Files， ,Library Files， Linker Scripts 中添加相應(yīng)的文件，添加完后如圖 所示。 開 始程 序 初 始 化狀 態(tài) 指 示 燈 滅禁 止 AD 模 塊啟 動 定 時 器 1使 能 UART1 發(fā) 送 圖 主控制單元主程序流程圖 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 XXVI 頁 第六章 系統(tǒng)調(diào)試 開發(fā)板上提供了系統(tǒng)中所需要的串口通信模塊、 CAN 模塊，而且把許多 I/O 引出來了，只需要把焊接的紅外測 距電路和報警電路連接到開發(fā)板上即可。本系統(tǒng)中，采用了 Microchip 公司的 dsPIC30F4012 作為整個系統(tǒng)的 CPU，要使用該單片機(jī)的 CAN 模塊、定時器、 ADC 模塊、 I/O 口。 LS1SpeakerQ32N39041KR13GNDVDDRB5 圖 報警電路圖 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件開發(fā)工具介紹 編程一般用匯編語言或 C 語言，兩者的區(qū) 別是：用 C 語言編程，是用高級語言來編寫，簡單易學(xué)，不用自己考慮系統(tǒng)自定義寄存器問題，系統(tǒng)自動生成，尤其是數(shù)字運算比較容易實現(xiàn)；用匯編語言編寫具有指令快、效率高、代碼少等特點，編程比較麻煩，數(shù)學(xué)運算程序需要自己編寫。 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 XIX 頁 R8100R710KU1ARX RXKVDDR13100R1210KU1ATX TXKVDD 圖 上拉電阻的 電路圖 經(jīng)過上拉電阻后的信號 RXK 和 TXK 送到滿足 RS422 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的 SP491E 芯片引腳 R和 D。 DS1LED11KR25Q1NPN1100R24SONIC_OUTVDDGND 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 XVIII 頁 圖 紅外發(fā)射電路 （ 2）紅外光接收和處理原理如圖 所示。 接收 電路的紅外接收管是采用成品的一體化接收頭，如圖 所示。電路中的電阻 R4， R5 是 CAN 總線的終端匹配電阻，電容 C3 是起到濾波的作用。本穩(wěn)壓電源可作為 TTL 電路或單片機(jī)電路的電源。在后面的各節(jié)中將詳細(xì)介紹各模塊的硬件電路的設(shè)計思路和所實現(xiàn)的功能。 d s P I C 3 0 F系 列 單 片機(jī)紅 外 發(fā)射 管紅 外 接收 管C A N模 塊前車解 碼 處理 電 路報 警 電 路 圖 紅外測距子系統(tǒng)框圖 主控制單元子系統(tǒng)的總體設(shè)計 主控制單元子系統(tǒng)所要完成功能是接收距離信息采集單元發(fā)過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷目前行車的安全狀況，同時把處理結(jié)果發(fā)送給制動和油門子系統(tǒng)。 表 汽車各種測距方式的主要技術(shù)參數(shù)對比表 探測方法 紅外線 超聲波 激光雷達(dá) 毫米波雷達(dá) 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 XI 頁 探測方法 紅外線 超聲波 激光雷達(dá) 毫米波雷達(dá) 最大探測 距離（ m） 最大 10m 最大 10m 最大 150m，由激光驅(qū)動功率決定 ≥ 150m，由波束寬度和接收機(jī)靈敏度決定 分辨率 10mm 差 最小 1mm 10mm 響應(yīng)時間 （ ms） 受聲速的限制 慢， 一般為 1s 快， 一般 10ms 快， 一般為 1ms 傳感器臟、濕度的影響 一般 差 差 好 環(huán)境適應(yīng)性 惡劣天氣適應(yīng)性性差，穿透能力強(qiáng) 惡劣天氣適應(yīng)性性差，穿透能力強(qiáng) 惡劣天氣適應(yīng)性性差，穿透能力強(qiáng) 惡劣天氣適應(yīng)性性強(qiáng)，穿透能力強(qiáng) 硬件價格 低 低 較高 較低 從表中可以看出，超聲波與紅外線測距技術(shù)在探測距離可能受到限制，但紅外線作為 一種特殊的光波，具有光波的基本物理傳輸特性 — 反射、折射、散射等，也不會影響周邊環(huán)境，且由于其技術(shù)難度相對不太大，構(gòu)成的測距系統(tǒng)成本低廉，性能優(yōu)良，便于民用推廣，所以選擇了紅外測距。一個子系統(tǒng)為 CAN 節(jié)點控制器，它采集和處理距離信 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 X 頁 號，還可實現(xiàn)串口通信和報警，然后再通過對 CAN 模塊的設(shè)計，將系統(tǒng)各部分作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點掛接在 CAN 總線上。要避免同向行駛的兩車相撞，就需要實時判斷兩車的相對距離 d 是否為安全距離，故兩車不發(fā)生追尾的條件是： 1dd? （式 21） 式中， 1d 為臨界行車安全車距，指兩車不致相撞的最短距離，可見建立防撞數(shù)學(xué)模型的關(guān)鍵是求 1d 。 ，制定了各子系統(tǒng)之間通訊的通訊規(guī)約，并用 C 匯編語言設(shè)計了系統(tǒng)的主控單元子系統(tǒng)軟件和紅外測距子系統(tǒng)中紅外通訊數(shù)據(jù)發(fā)送單元軟件。 本課題旨在結(jié)合中國道路交通安全實際，對汽車防撞報警系統(tǒng)所涉及的相關(guān)理論及技術(shù)問題進(jìn)行研究，開