基于MSP430的智能汽车防撞系统.doc

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张坤徐慧摘要:采用激光测距传感器和霍尔传感器,在MSP430控制下测试即时的车速和车辆前方障碍物的距离,单片机根据当时车速按预先的设计自行设置即时行车安全距离,并使之与采集回来的即时距离作比较。当前方车辆与本车辆的距离小于即时行车安全距离时,进行报警。并且单片机通过控制显示模块显示当前的速度、理论安全距离、实际距离。便于驾驶员更好了解信息。
关键词:MSP430;激光测距;霍尔传感器;智能汽车防撞系统
中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-3044(2013)28-6385-04
随着人们的生活水平不断提高,我国的汽车拥有量逐年上升。交通安全问题越来越得到人们的重视,其中高速公路交通事故由于其高致死率更是人们首先关注的问题。引发交通事故的原因有很多,但归根结底是因为当时车辆与前方物体间的距离没达到安全距离。经研究表明,当车速不同时,行车的安全距离也不一样,因此我们需要一款可以根据车速自动判断行车距离是否达到安全值的测距仪。
1总体设计
系统开始工作时,测速模块开始检测汽车轮胎的转速,将数据送给MSP430后计算出此时的车速,与此同时测距模块开始工作,把检测到的数据(前方车辆或障碍物的距离)传递给单片机。单片机通过处理、分析、计算和比较输入的信息完成碰撞预测和判断功能,并在危险的时候做出警报。同时单片机通过显示模块显示当前的速度、理论安全距离、实际距离。
2测速模块

这个系统所用的转速测量方法是M法(测频法)。转速的定义是指单位时间内轮子所转圈数。这在转换过程中是一种重复运动,并且是有规律可循的。如果把一块永磁钢安装在车轮轮胎的边沿上,在汽车开动的时候,这个永磁钢会随着车轮同时转动。由于霍尔效应,在这个时候,固定在一边的霍尔器件会由于受磁钢的磁场影响会输出频率和转速成正比的脉冲信号。下式表达的是信号周期(t)与电机的转速(N)关系:
其中:N表示车轮的转速;p为车轮转一圈的脉冲数;t为输出信号周期。

图2是测速电路的信号采集部分,为了滤去电源尖啸使霍尔元件稳定工作,我们将电容c2并联在电源输入端。我们使用的霍尔元件为HGCS3020,为了滤去波形尖峰我们在HGCS3020的3端口(输入端)与地之间加一个电容(C3)。我们在LM324的输出端(端口1)接一个电阻R2(作为上拉电阻),这样就构成一个比较器。我们将电位器Rp1与HGCS3020的输出电压进行比较,通过端口1将得出高低电平信号送给单片机。同时为了保证获得良好数学信号我们用C4来进行波形整形。
3激光测距模块

开始我们在起始点向目标发射一束短而强的激光脉冲,然后光功能接收器会接收到光脉冲发射到目标上后反射回的一小部分激光。假定从开始发射激光脉冲到接收器接收到反射信号的时间间隔为t,那么我们可知两点间的距离D为:

首先我们需要产生一段脉冲(用555定时器作为主要器件),我们将脉冲的占空比设为50%,将它的频率设为500HZ。然后将这段脉冲延时4次,每次的延时时间为7ns。接下来把得到的结果做一次异或操作,使得输出的脉冲脉宽为28ns,频率为1KHZ。这段脉冲就叫窄脉冲。然后再经过半导体激光器传递给功率放大电路将信号放大后送给脉冲激光二极管发射出去。图3为发射电路框图。

一般来说,正常情况下我们所接受到的激光回波信号会十分微弱,这会使我们的检测工作变得十分困难。造成这种情况的原因是由于光信号从发射点出去到达接收点的路程中往往自身会产生衰减并且目标物也会使其发生漫反射。因此我们需要一个较为灵敏的接收传感器。雪崩二极管的内部增益有很高,还有非常快响应速度,所以这里选择雪崩二极管作为光敏接收器。
我们用AGC宽带放大器、跟随放大器和光电传感器组成接收电路。一般来说,由于接收到的激光回波信号强度与测量点与目标之间的距离值呈反比关系。我们在测距时将AGC信号控制放大器的增益丛5~8db逐渐增加到38db以上,~15MHz,这样可消除放大器放大远距离回波信号产生的失真。
往往经放大以后的回波信号会变得不规则,这是被测目标的远近目标特性不一致所引起的,为保证控制电路可靠工作,就必须将它们整形,使之成为概述很陡、宽度和幅度一定的矩形脉冲。
4时间间隔测量电路设计和软件实现
由于激光脉冲在空中的传输过程中会产生衰减和畸变,从而导致接收到的脉冲与发射脉冲在幅度和形状上都有很大的不同。这样就会给很难确定起止时刻,这样所产生的测量误差就是我们所说的漂移误差,此外,由于输入噪声引起时间波动也会给测量带来误差。因此本文用前沿时刻鉴别法来减小误差。
该部分电路核心器件是德国ACAM公司的通用TDC家族的TDC-GP2。TDC-GP2具有比之前产品更高的精度和更小的封装,并且还拥有高速脉冲发生器,停止信号使能,温度测量和时钟控制等功能。
图4为TDC-GP20和MSP43的连接图,要想完成单片机与TDC-GP2的数据通讯,TDC-GP2的通讯接口SPI可直接与MSP430的SPI口相连,我们可以通过SPI口控制TDC-GP2的工作。另外START、STOPT1、STOPT2分别为TDC-GP2的三个使能端,它们与单片机的三个IO口相连,通过控制使能端的开关来控制TDC-GP2是否能接受外来的信号(就是开始/截止信号),这样就可以达到控制TDC-GP2何时开始时间测量的目的。在这里直接由单片机给出START信号给TDC-GP2的。STOPT1和STOPT2都是截止信号,前者来自于前段的驱动电路(指激光管的驱动电路),后者来自与接收电路。
通过上式可以计算TDC所测量的时间差。再通过公式S=(T*c)/2(c为光速)即可计算出距离。
参考文献:
[1]李文娟,海霞,,2007(6):80-81.
[2]邓玉元,,2006,24:25-26.
[3],2006(9).
[4]王丽,许安涛,[J].焦作大学学报,2007(4).
[5][D].西安:西安电子科技大学,2006.
[6][M].北京:北京航空航天大学出版社,