设计背景
车辆追尾是一种常见的交通事故。有数据显示,在道路交通事故中,汽車追尾约占70%以上,在高峰时段或是高速公路上更容易发生多车追尾造成重大伤亡,而有些死伤恶性交通事故,初始也只是由一起小小的追尾引起的。2011年,全国共发生涉及人员伤亡的道路交通事故210812起,造成62387人死亡、237421人受伤,超速行驶仍是机动车肇事的主要原因。
设计目的/解决思路
本项目旨在防止因行跟车距离过近,反应不及时或超速导致的追尾事故。发明者在学习单片机的过程中,正好学到了超声波测距的应用,于是决定利用超声波测距来解决这个问题。
在车的前方和后方各放置一个超声波探头,前方探头测前车距离,根据车速与车距公式,当汽车达到一定车速和车距时对车辆予以减速。后方探头测量后车车距,当距离过近时点亮刹车灯发出警告。
研究方法
研究中主要使用了“理想模型法”,使用模型小车对真实的车辆进行模拟,在模型车上安装Arduino单片机和超声波探头进行实验,使用“实验验证法”测试自己的想法是否可行。在实验设备的调试过程中还用“控制变量法”排除了实验设备的各种软硬件问题,最后完成了实验模型的制作。
项目设计方案
1.Arduino UNO R3 (图1)
Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本,作为Arduino平台的参考标准模板。UNO的处理器核心是ATmega328,同时具有14路数字输入/输出口(其中6路可作为PWM输出),6路模拟输入,一个16MHz晶体振荡器,一个USB口,一个电源捅座,一个ICSP header和一个复位按钮。
2.HC-SR04超声波测距模块(图2)
HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能,测距精度可达高到3mm;模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。
3.Cherokey 4WD小车(图3)
Cherokey 4WD小车提供了Arduino电源接口,可以直接安装Arduino UNO、Arduino Leonardo、Arduino Mega等,小车还提供了蓝牙接口、Xbee接口等支持多种模块配合Arduino芯片可以实现各种智能小车的搭建。
4.HC-06蓝牙模块
无线收发;低功耗;高性能无线收发系统;低成本;应用领域广。
项目实现与测试
(一)小车装置整体图示(图4)
(二)手机遥控监控实现
下载手机软件“蓝牙串口通信助手”——BluetoothSPP.apk。在手机上打开“蓝牙串口通信助手”按照软件指示打开手机蓝牙与蓝牙模块HC-06完成匹配。即可通过手机与小车上的Arduino通信,遥控小车行驶并查看小车反馈信息如当前速度、行驶状态(前进、后退、左转、右转)、前超声波探头数据、后超声波探头数据等。
(三)编写关键代码
(四)测试
1.防追尾限速测试
图5为视频截图当小车离前方障碍物过近,先降速,最后停止。
2.防被追尾警示测试
图6为视频截图当小车后车离小车过近,小车后LED灯点亮警示后车保持车距。
项目总结
项目完成了一辆小车用来模拟真实情况下的驾驶,共完成了防追尾限速和防被追尾警示两项任务,确保了项目能够在真实的情况下能起到避免交通事故的作用。
本项目的实施成本低且效果好,目前市场上还没有这种装置的产品。希望本项目能够在未来应用到实际车型当中。