基于无线通信的山路盲区弯道会车提示系统设计

邹浙湘，王 倩，郭 莹

(北京理工大学 珠海学院，广东 珠海 519085)

基于无线通信的山路盲区弯道会车提示系统设计

邹浙湘，王 倩，郭 莹

(北京理工大学 珠海学院，广东 珠海 519085)

文中设计的山路拐弯盲区会车提醒系统设置在公路两边，一部分是装载在车辆上。利用单片机、红外发射器和红外接收器构成车辆探测模块，采用无线通信的nRF905单片射频收发器，传输信息到车载路况提示系统上，ISD 语音芯片进行语音播报，液晶显示模块显示数据信息。通过该系统，驾驶员可获得相关路况信息以进行预判，达到降低发生事故、确保山路行车安全的效果。

会车提示；STC89C52；ISD语音播报；nRF905无线通信

由于山区公路，因山体遮挡的原因众多弯道存在盲区，因此无法看到对面来车情况，尤其是个别驾驶员过弯时不减速，加大了交通事故的发生几率，损害人员安全与财产[1-3]。加建山路的安全设施对于保障该区域行车安全，减少事故几率是必要的。设置提前告知司机前方可见度低区域交通情况的设施，以便驾驶员进行预判，有足够时间反应[4-6]。设计山路盲区弯道会车提示系统将交通状况尽早传输给行车司机，提前做出判断，保证行车安全，避免发生交通事故。

1 总体设计

山路拐弯盲区遇车提示系统包括汽车单片机、探测模块、nRF905通迅模块、显示部分和语音播报模块构成[7-9]。系统连接框图，如图1所示。

图1 系统原理图

图2为系统平面布置图，在弯道入口提前设置汽车探测装置和信息发布板，并处以间隔安装两对包括发射器与接收器的探测设备，发射器发光束穿过整条道路。实现探测设备和提前处理并播报路况的功能，信息得到及时公布，司机可于到达入口遇车前看到区域内迎面来车提示数据。红外线发射到接收管上，与其连接的I/O口引脚处于高电平，一旦有汽车经过从而阻挡原有光线，接收管无法收到，原先的引脚变换成低电平，如此根据引脚的电平高低变化，单片机便可判断出区域内汽车剩余情况。由于汽车驶入和离开时分别通过汽车探测设备的顺序是有先后差异的，单片机判断电平高低变化顺序来计算区域内汽车数量[10]。

如车辆开进弯道之前经过汽车探测设备，系统判断出是进入弯道的话，计算所收集到的信息后，计数程序根据之前原有数据上加上1，此时进入弯道的汽车总数为X，出口处播报“对面来车X辆，减速慢行”，且车上所载的无线通信系统接收此信息后，通过语音提示来提醒驾驶员，以免错过路边提示板上的信息。当这辆车开出弯道时，经过另一组汽车探测设备，系统判断出是离开的车辆，在汽车数上减去1，则显示屏上的X值相应减去1其他不变。路面宽至可两车并列行驶的情况下，驾驶员看到提醒后可适当减下速度，若道路窄至不能允许两辆汽车并排，则驾驶员看到后可先停下，等到迎面行驶的汽车离开后，再继续行驶[11-14]。

图2 系统平面布置图

2 系统硬件电路设计

系统选择STC89C52单片机，采用红外线收发管构成的汽车探测模块，利用 nRF905无线通迅来将信息传达给司机，液晶显示器能发布信息、语音播报等[15]。

2.1 单片机外接电路设计

为实现系统功能，单片机与电脑之间的数据传送，系统采用RS232异步串行通信。单片机的串行通信输入口从RXD连至MAX232第一组收发器的输出端口Rlout以达到收取电脑输入的信息，电脑的串行数据输出端口T1OUT连接到MAX232第一组收发器的数据输入端口Rlin，用于向单片机发送串行数据。串行通信模块电路图，由图3所示。

图3 串行通信电路

2.2 车辆检测电路的设计

设计中通过图4所示的汽车监测电路进行运作，利用一个发光二极管，再连接一个上拉电阻，构成红外发射模块；通过CR20F20光敏晶体管接入一个上拉电阻，构成红外接收模块。当有汽车经过红外线发生器和接收器时隔绝了光束，汽车开走后，光束重新照在接收器上，激光束被遮住时，接收器接收不到激光束，电平发生变化，数据由I/O口进行采集。单片机判断电平的变化顺序，便可计算区域内车辆情况。其中，探测器1～4分别连接单片机P3.4、P3.5、P3.6、P3.7端口。设计考虑到山内生物所存在的可能性误判，可通过设定探测器离地面的高度来消除不稳定因素。

图4 红外收发对管电路

2.3 无线通信电路设计

采用nRF905无线通讯芯片通信，该无线通讯收发电路连接图如图5所示。无线模块与STC89C52连接引脚情况，如图6所示。

图5 nRF905无线通信模块

图6 无线通迅与单片机连接

2.4 液晶显示电路设计

不仅是在发送板上采用LCD屏显示信息，由于考虑到驾驶员在行驶的状况下易漏听车况播报，设计中在车载的接收板块中同样加入液晶屏。图7为液晶部分与单片机相连的接口电路。

图7 液晶显示模块电路

2.5 语音播报模块

图8为ISD4004原理图，从图中可看到，单片机P2.3接引脚SS，控制ISD4004是否通选；P2.3接引脚MOSI串行输入，语音芯片从此端口读入数据，MISO负责向单片机输入信号，由于在本系统中无需录音功能，因此将语音信息预先录入即可；P2.5连接SCLK串行时钟输入端用于同步信息传输。ISD4004的AUOUT引脚负责语音信号输出，通过LM386功率放大器接至扬声器进行播报；IN+与IN-引脚连接录音电路，加入电容自动静噪，同时通过充放电的延迟影响。

图8 ISD4004接口电路

3 软件设计

若要单片机执行指令，就需要软件与硬件部分相结合。软件通过主程序才能有效调度各子程序，文中先假定一边为入口而剩下的一边为出口来说明。对于信号发送板，单片机通过检测器的电平变化顺序来判断弯道区域的车辆是驶入或是驶出并将数据反映到显示屏上。对于车辆驶入与驶出的判断，首先定义显示屏1处为入口，显示X值，显示屏2处为出口，显示Y值。入口处的显示屏用于显示对侧来车情况，即有车从弯道经过时X值根据检测器引脚高低电平变化顺序改变，当检测器4先灭3后灭即进入弯道区域时X加1，检测器2先灭而1后灭即有车驶出弯道区域时X减1；同理，可知检测器1先灭2后灭时Y加1，检测器3先灭4后灭时Y减1。当入口处汽车进入信号成立，即检测器1号先灭，2号后灭时，单片机通过无线通迅模块发出地址和数据，由装载在行驶车辆上的接收板接收数据。

图9 发送板主程序流程图

而对于车载单片机而言，通过无线接收到数据之后显示在LCD液晶屏上并通过ISD4004语音模块进行播报，如图10所示。

图10 接收板主程序流程图

4 测试应用

通过探测器测试经过弯道区域的汽车，分别对一辆汽车进入弯道和离开弯道进行试验。同时对硬件的通信范围进行测试，且在不同距离进行测试，以中国公路标准为参考，取双向4车道宽度15 m为上限来测量。经过实际操作，检测模块算法无误，无线模块通信有效距离理论上至少100 m，而实际上10 m之内信号稳定对于山路弯道通车距离可以实现测量。

表1 出入弯道试验数据统计

5 结束语

本文设计的山区弯道盲区会车提示系统原理简单、成本低、适应各种气候条件的红外线探测模块，采用无线通信与液晶显示的方式，使驾驶员能直观、及时地获得交通信息。经过实践测试，系统实现了弯道区域车辆监控、信息发布等功能，达到了警醒驾驶者的效果，并在一定程度上降低了盲区会车的风险，提升了行车安全性。

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Design of Cabling Prompting System in Mountainous Area Based on Wireless Communication

ZOU Zhexiang，WANG Qian，GUO Ying

(School of Industrial Automation,Beijing Institute Technology of Zhuhai,Zhuhai 519085,China)

This design of the mountain road turning blind car will remind the system set on both sides of the road, part of the load in the vehicle. Using the microcontroller, infrared transmitter and infrared receiver constitutes a vehicle detection module, using a wireless communication nRF905 monolithic RF transceiver, transmission of information to the car traffic prompt system, ISD voice chip for voice broadcast, the LCD display module the data information. Through the system, the driver can obtain the relevant traffic information to predict, to reduce the occurrence of accidents, to ensure the safety of road traffic effect.

traffic information system; STC89C52; ISD voice prompt; nRF905

2016- 12- 12

邹浙湘(1983-)，女，硕士，讲师。研究方向：汽车电控技术。

10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2017.09.024

TN926; TP277

A

1007-7820(2017)09-085-04