陳浩 馬艷 郝亮 胡治華 曹景勝

（1.遼寧工業(yè)大學(xué)；2.錦州漢拿電機(jī)有限公司）

汽車視野安全在整個主動安全性中占有相當(dāng)重要的地位，駕駛員在駕駛過程中，有80%的信息是靠視覺得到的。正常行駛的過程中，駕駛員周圍有近1/6的環(huán)境被完全忽略，一輛汽車大概有60°的死角，其臨近車身附近的盲區(qū)更大[1]。因此，為了保障更好的行車安全，給汽車“掃盲”起到了至關(guān)重要作用。文章采用單片機(jī)AT89C51作為處理器，在倒車行駛時保證后視鏡不動。在燈光組合開關(guān)加裝系統(tǒng)控制開關(guān)，以當(dāng)前車速和轉(zhuǎn)彎角度為限制對后視鏡實(shí)現(xiàn)視野合理調(diào)整，同時也要保證不會出現(xiàn)新的視野盲區(qū)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了汽車轉(zhuǎn)彎行駛時“掃盲”的良好效果，對行車安全起到了積極作用。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

視野拓展系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖，如圖1所示。其主要原理是在燈光組合開關(guān)處加裝控制開關(guān)，控制系統(tǒng)左右換向，增加小型發(fā)電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)相匹配，在發(fā)電機(jī)輸出端口串聯(lián)接入運(yùn)放電路與電阻，在電阻兩端增加車速測量端口，將車速測量端口引入系統(tǒng)主板，將車速信號輸入處理器中，對采集到的信號進(jìn)行運(yùn)算處理，運(yùn)算結(jié)果控制后視鏡轉(zhuǎn)動角度和轉(zhuǎn)動速度，從而實(shí)現(xiàn)視野的自動拓展。

圖1 視野拓展系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

視野拓展系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖，如圖2所示。

圖2 視野拓展系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖

該拓展系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)作為微處理器[2]，配有開關(guān)傳感器檢測電路和繼電器驅(qū)動電路等，通過接收傳感信號，采用相關(guān)算法對汽車視野盲區(qū)系統(tǒng)進(jìn)行智能控制，對視野提前預(yù)警判斷，其最小系統(tǒng)電路，如圖3所示。

圖3 視野拓展最小系統(tǒng)電路圖

電源模塊主要是將外部直流電壓穩(wěn)壓為系統(tǒng)中使用的電壓，本次設(shè)計使用的是LM7805直流穩(wěn)壓芯片，穩(wěn)壓效果良好[3]。它可以輸入一個直流穩(wěn)壓電源、輸出電壓為5 V，可為單片機(jī)運(yùn)行提供所需的電壓。

該設(shè)計中電源部分電路原理圖，如圖4所示。

圖4 視野拓展系統(tǒng)電源模塊電路圖（12～5 V穩(wěn)壓電路）

文章采用ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的8通道A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器[4]，其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

ADC0809的接線方式，如圖5所示。

圖5 視野拓展系統(tǒng)ADC0809部件電路圖

本次設(shè)計采用了一個ULN2003芯片驅(qū)動3個單刀雙擲繼電器（RELAY-SPDT），通過繼電器開關(guān)的通斷去驅(qū)動后視鏡電機(jī)電源，使后視鏡正常轉(zhuǎn)動。ULN2003電路，如圖6所示。

圖6 視野拓展系統(tǒng)ULN2003電路圖

本系統(tǒng)通過控制繼電器的通斷來控制后視鏡電路，從而達(dá)到控制后視鏡擺動的角度。通過控制繼電器的吸合時間來控制后視鏡驅(qū)動電路的吸合，從而確定后視鏡的擺角。本設(shè)計繼電器控制模塊電路，如圖7所示。

圖7 視野拓展系統(tǒng)繼電器端口控制電路圖

由于獨(dú)立鍵盤具有節(jié)省I/O口以及編程簡便等優(yōu)點(diǎn)，因此本系統(tǒng)采用獨(dú)立鍵盤作為測試鍵盤。在燈光組合開關(guān)上增加左右轉(zhuǎn)向微動開關(guān)進(jìn)而對左右換向行駛的信號進(jìn)行檢測，并將改變鍵盤狀態(tài)的高低電平輸入單片機(jī)進(jìn)行信號運(yùn)算，讓單片機(jī)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的信號處理并傳輸?shù)綀?zhí)行機(jī)構(gòu)上。獨(dú)立鍵盤的原理電路，如圖8所示。

圖8 視野拓展系統(tǒng)的系統(tǒng)按鍵電路圖

此外，驅(qū)動電機(jī)采用日本原裝的美上MITSUMI直流發(fā)電機(jī)。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)軟件主要編寫測速模塊的返回值，并加以處理，將處理后的車速值傳入到系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)去執(zhí)行和動作。

在構(gòu)建完成系統(tǒng)硬件及通過后視鏡角度測試試驗(yàn)后，使用嵌入式C語言來編寫本系統(tǒng)的軟件程序。采用模塊化軟件設(shè)計，編寫了初始化程序、AD轉(zhuǎn)換程序、按鍵程序及繼電器控制程序等。系統(tǒng)軟件總體流程，如圖9所示。

圖9 視野拓展系統(tǒng)的軟件流程圖

系統(tǒng)經(jīng)初始化以后，主程序通過調(diào)用各子程序完成預(yù)定動作，達(dá)到控制繼電器的導(dǎo)通與斷開的目的。

4 結(jié)論

對于轉(zhuǎn)彎情況下汽車后視鏡轉(zhuǎn)動角度是經(jīng)過精確的實(shí)車測量得到，該系統(tǒng)中的單片機(jī)通過轉(zhuǎn)向、方向盤轉(zhuǎn)向角度及車速進(jìn)行監(jiān)控和采集，在不增加新的視野盲區(qū)前提下，對后視鏡角度進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)，以便拓展轉(zhuǎn)向過程中的后方視野。這套系統(tǒng)的研發(fā)充分證明了用低成本、高科技的手段增強(qiáng)駕駛員駕駛的舒適性和安全性是可行的，此套系統(tǒng)有利于實(shí)車匹配的應(yīng)用和推廣。