车辆安全预警自动控制系统的设计.pdf
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1、SOFTWARE2023软 件第 44 卷 第 9期2023 年Vol.44,No.9作者简介:张耀文(1994),女,江苏徐州人,本科,助教,研究方向:计算机软件。车辆安全预警自动控制系统的设计张耀文(江苏省徐州经贸高等职业学校,江苏徐州 221000)摘要:车辆安全预警自动控制系统对保障车辆的安全具有至关重要的作用。本文以保障车辆安全为核心,在分析系统功能需求的基础上,设计了系统总体方案,并对路边设备单元、安全自动控制单元、底板系统其他电路、车载处理单元进行电路板设计。基于此,本文选择 STM32F103 和 STC12C2052AD 单片机作为控制器,在设计环境、程序总体设计框图、关键通
2、信协议方面,设计系统软件。关键词:车辆安全;预警自动控制系统;系统设计中图分类号:TP277 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1003-6970.2023.09.041本文著录格式:张耀文.车辆安全预警自动控制系统的设计J.软件,2023,44(09):155-157Design of Automatic Control System for Vehicle Safety Early WarningZHANG Yaowen(Jiangsu Xuzhou Higher Vocational School of Economics&Trading,Xuzhou Jiangsu
3、 221000)【Abstract】:The automatic control system for vehicle safety warning plays an important role in ensuring the safety of vehicles.Based on the analysis of the functional requirement of the system,the overall design scheme of the system is designed,and the circuit boards of the roadside equipment
4、 unit,the safety automatic control unit,other circuits of the backplane system,and the on-board processing unit are designed.Based on this,this article selects STM32F103 and STC12C2052AD microcontrollers as controllers,and designs system software in terms of design environment,overall program design
5、 diagram,and key communication protocols.【Key words】:vehicle safety;early warning untomatic control system;system design设计研究与应用0 引言车辆的安全行驶不但可提升汽车的使用寿命,还可保证驾乘人员的生命安全,智能化的车辆安全预警自动控制系统可确保车辆在行进途中平安、顺畅的驾驶,打造高质量的驾乘感,全面保障生命财产的安全1。因此,本文分析了车辆安全驾驶过程中,对预警和自动控制系统需求,设计了具体实施方案,并进行电路板、系统软件设计,旨在对车辆安全预警自动控制系统的研究与开发予
6、以借鉴和参考。1 系统功能需求分析本文所研究的车辆安全预警自动控制系统(以下简称系统)是指汽车在行进过程中,可时刻对车内车外的信息收集与分析,从而决定车辆的行进或停止等状态的综合管理系统。当对车内外的信息统一收集、汇总,并进行科学的分析时,通过系统独特的方式告知驾驶员,比如语音、声光等。若汽车在行进过程中出现紧急情况,系统可通过对情况紧急程度的分析,对车辆采取强制其降速或停车等手段,来保证车辆及驾驶员的安全。基于上述内容,对本系统在功能上提出了具体要求:(1)收集车辆在行驶过程中的相关参数。如,速度、载重、主要部件温度等;(2)探查即将通行路段的信息。如,道路的等级、弯道、坡道等;(3)获取所
7、在区域或即将到达区域的环境情况。如,温度、湿度、雨雪量等;(4)安全预警提示功能。如,语音、蜂鸣、屏幕显示等;(5)在不同车辆与道路间进行信息传递;(6)可控制车辆减速或停车;(7)对收集的数据和信息进行高速运算,第一时间检测出车辆运行中存在的安全隐患。实现高速运算,根据理论模型判断危险状态2。2 系统总体设计方案系统共有以下几个模块组成,每个模块都具有不同的功能。(1)路边单元。该单元主要负责采集和存储道路数156软 件第 44 卷 第 9 期SOFTWARE据信息,通过无线模块传输数据。主要采集道路环境信息,如温度、温度等。车载处理单元。该单元在系统中担负的任务最为艰巨,负责数据采集(速度
8、、载重、重要部件温度等)、报警提示(语音、蜂鸣、屏幕显示等)、信息通讯(无线接收数据、串口发送指令、GPS定位与通信等)等内容。(3)安全自动控制单元。该单元需按指令完成对车辆减速及制动的任务。当遇到紧急情况时,系统通过串口传信该单元,根据接收到的减速或制动任务,控制车辆节气门和制动踏板等,并通过传感器检测相关任务的执行情况。(4)车载系统的总体连接方案。这一方案对系统中的模块进行了明确的划分,并在相互间建立健康的连接。为提高系统的性能,运用模块设计方案,对车载单元在硬件连接上采用了集散式系统的设计方案。它最大的特点是综合信息处理和分布控制各司其职,内容由模块本身完成,过程中的信息和数据的传递
9、通过单、双通信接口完成。这种设计方案有两个特点:一个是简化了系统运行流程;另一个是在系统的运行中,可实时与各模块建立联系,做到了模块中软、硬件的独立性。3 系统电路板设计3.1 路边设备单元电路板设计3.1.1 电源系统设计单片机中最小的系统通常情况下是晶振电路、复位电路和微控制器。目前可查到的信息中保留复位电路并且不用电容,电阻接地的情况只有晶振频率在 12MHz以下时才可以。本系统设计中所选择的为 12MHz 外部晶振。在设计最小系统时,由于资源足够所以在 LED提示电路上增加了电阻和发光二极管。设计中,通过观察 LED 的闪烁情况,来判断系统是否运行。3.1.2 单片机 STC12C20
10、52AD 最小系统通常情况下,微控制器、复位电路和晶振电路是单片机中最小的系统。根据相关资料显示,当晶振频率在12MHz 以下时,可以不用电容,电阻接地,建议保留复位电路。本系统设计中所选择的为 12MHz 外部晶振3。由于资源足够,设计最小系统时,在 LED 提示电路上增加了电阻和发光二极管。设计中,通过观察 LED 的闪烁情况,来判断系统是否运行。3.1.3 路边单元外设电路和接口(1)温湿度传感器接口电路。路边设备通过 DHT11传感器采集温湿度信息,其外部接口为四针单排插针,数据引脚直接至单片机,同时,在数据引脚增设一个上拉电阻可增强数据传输的稳定性。在电源和引脚间增加一个电容,可去耦
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