汽车驾驶员视野拓展系统的设计与实现*

陈浩 马艳 郝亮 胡治华 曹景胜

（1.辽宁工业大学；2.锦州汉拿电机有限公司）

汽车视野安全在整个主动安全性中占有相当重要的地位，驾驶员在驾驶过程中，有80%的信息是靠视觉得到的。正常行驶的过程中，驾驶员周围有近1/6的环境被完全忽略，一辆汽车大概有60°的死角，其临近车身附近的盲区更大[1]。因此，为了保障更好的行车安全，给汽车“扫盲”起到了至关重要作用。文章采用单片机AT89C51作为处理器，在倒车行驶时保证后视镜不动。在灯光组合开关加装系统控制开关，以当前车速和转弯角度为限制对后视镜实现视野合理调整，同时也要保证不会出现新的视野盲区，进而实现了汽车转弯行驶时“扫盲”的良好效果，对行车安全起到了积极作用。

1 系统总体设计

视野拓展系统总体架构框图，如图1所示。其主要原理是在灯光组合开关处加装控制开关，控制系统左右换向，增加小型发电机与减速机构相匹配，在发电机输出端口串联接入运放电路与电阻，在电阻两端增加车速测量端口，将车速测量端口引入系统主板，将车速信号输入处理器中，对采集到的信号进行运算处理，运算结果控制后视镜转动角度和转动速度，从而实现视野的自动拓展。

图1 视野拓展系统总体架构框图

2 系统硬件设计

视野拓展系统硬件设计框图，如图2所示。

图2 视野拓展系统硬件设计框图

该拓展系统以AT89C51单片机作为微处理器[2]，配有开关传感器检测电路和继电器驱动电路等，通过接收传感信号，采用相关算法对汽车视野盲区系统进行智能控制，对视野提前预警判断，其最小系统电路，如图3所示。

图3 视野拓展最小系统电路图

电源模块主要是将外部直流电压稳压为系统中使用的电压，本次设计使用的是LM7805直流稳压芯片，稳压效果良好[3]。它可以输入一个直流稳压电源、输出电压为5 V，可为单片机运行提供所需的电压。

该设计中电源部分电路原理图，如图4所示。

图4 视野拓展系统电源模块电路图（12～5 V稳压电路）

文章采用ADC0809是美国国家半导体公司生产的8通道A/D模数转换器[4]，其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

ADC0809的接线方式，如图5所示。

图5 视野拓展系统ADC0809部件电路图

本次设计采用了一个ULN2003芯片驱动3个单刀双掷继电器（RELAY-SPDT），通过继电器开关的通断去驱动后视镜电机电源，使后视镜正常转动。ULN2003电路，如图6所示。

图6 视野拓展系统ULN2003电路图

本系统通过控制继电器的通断来控制后视镜电路，从而达到控制后视镜摆动的角度。通过控制继电器的吸合时间来控制后视镜驱动电路的吸合，从而确定后视镜的摆角。本设计继电器控制模块电路，如图7所示。

图7 视野拓展系统继电器端口控制电路图

由于独立键盘具有节省I/O口以及编程简便等优点，因此本系统采用独立键盘作为测试键盘。在灯光组合开关上增加左右转向微动开关进而对左右换向行驶的信号进行检测，并将改变键盘状态的高低电平输入单片机进行信号运算，让单片机实现相应的信号处理并传输到执行机构上。独立键盘的原理电路，如图8所示。

图8 视野拓展系统的系统按键电路图

此外，驱动电机采用日本原装的美上MITSUMI直流发电机。

3 系统软件设计

本系统软件主要编写测速模块的返回值，并加以处理，将处理后的车速值传入到系统执行机构去执行和动作。

在构建完成系统硬件及通过后视镜角度测试试验后，使用嵌入式C语言来编写本系统的软件程序。采用模块化软件设计，编写了初始化程序、AD转换程序、按键程序及继电器控制程序等。系统软件总体流程，如图9所示。

图9 视野拓展系统的软件流程图

系统经初始化以后，主程序通过调用各子程序完成预定动作，达到控制继电器的导通与断开的目的。

4 结论

对于转弯情况下汽车后视镜转动角度是经过精确的实车测量得到，该系统中的单片机通过转向、方向盘转向角度及车速进行监控和采集，在不增加新的视野盲区前提下，对后视镜角度进行精确的调节，以便拓展转向过程中的后方视野。这套系统的研发充分证明了用低成本、高科技的手段增强驾驶员驾驶的舒适性和安全性是可行的，此套系统有利于实车匹配的应用和推广。