基于ArduinoUNO大型汽车盲区检测与报警装置的设计

张哲 陈丽银 汪栋 覃耀 黄世玲

摘 要：以Arduino UNO芯片为核心，结合人体探测模块和超声波模块，设计了一种汽车安全驾驶辅助装置。通过Arduino IDE软件对Arduino UNO芯片进行编程，实现对人体探测模块和超声波模块所采集到的数据进行处理，并将处理后的信号发送给LCD1602液晶进行显示和蜂鸣器发出报警。本产品具有成本低且可靠性高等特点。

关键词：Arduino UNO芯片；红外人体探测；超声波测距；驾驶辅助装置

中图分类号：TP277 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）28-0049-02

Abstract： With the Arduino UNO chip as the core， and based on the human detection module and ultrasonic module， a vehicle safety driving assistant device is designed. The Arduino UNO chip is programmed by Arduino IDE software to process the data collected by human detection module and ultrasonic module， and the processed signals are sent to LCD1602 liquid crystal for display and buzzer alarm. This product has the characteristics of low cost and high reliability.

Keywords： Arduino UNO chip； infrared human detection； ultrasonic ranging； driving assist device

1 概述

近些年，因為经济的快速发展和工业运输的需要，大型车辆的数量持续上升，从而导致了大型车辆事故不断发生，造成巨大经济损失的同时还引发严重人员伤亡。其中，由于大型车辆车驾驶员注意力不集中、轮内轮差以及后视镜盲区等问题的存在，很可能会与行人在转弯的时候发生碰撞事故，造成十分严重的后果。因此，作为一种能有效降低交通事故发生率的汽车安全驾驶辅助技术越来越多的受到人们关注[1]。目前在各种汽车安全驾驶的辅助技术中，存在行车记录仪和倒车雷达。行车记录仪现已具有较为先进的技术性能，却只能停留在记录部分行车数据上[2]。而倒车雷达需要时常去清洁，受雨雪、冰雪或泥水覆盖传感器时，传感器就会失灵[3]。随着科技的发展，本设计利用人体探测模块和超声波模块作为传感器，并采用复合算法，使报警的准确性大大提高。

2 总体方案设计

本设计总体方案框图如图1所示，分为人体探测模块、超声波模块和以Arduino UNO为核心的三个部分。蜂鸣器和液晶显示器接在Arduino UNO上，超声波模块和人体探测模块所采集到的数据，通过Arduino UNO分析处理后显示在液晶显示器上，并判定蜂鸣器是否应该发出警报，从而提醒驾驶员注意盲区有人。

3 硬件电路设计

3.1 人体探测模块介绍

本设计采用人体探测模块的型号为DYP-ME003，它具有以下功能特点：

（1）全自动感应：当感应范围内探测到有人时输出高电平， 感应范围探测人离开后则自动进行延时并关闭高电平，输出低电平。

（2）两种触发方式：（通过跳线选择）

a.不可重复触发方式：检测到人体输出的高电平后，当延迟时间结束时，输出将自动由高电平向低电平转变。

b.可重复触发方式：探测到人输出高电平后，在延时时间内，如果有人仍在其感应范围内，输出将保持高电平，只有当人离开后才延时将高电平变为低电平。

（3）工作电压范围宽：默认工作电压 DC4.5V-20V。

（4）低功耗：静态电流<50μA，非常适用于干电池供电的自动控制产品。

（5）输出高电平信号：易于与各种电路连接。

3.2 超声波模块介绍

本设计中使用的超声波模块为HC-SR 04，该模块可检测出2cm～400cm的非接触距离，测距精度可达3mm。该模块包括控制电路、超声波发射机和接收器。其基本工作原则如下：

（1）采用单片机的I/O端口触发模块控制触发范围，给出10 US以上的高电平信号。

（2）该模块可自动发射频率为40khz的8个方波，并自动检测信号是否返回。

（3）通过单片机的IO口ECHO 输出高电平，高电平持续的时间为超声波从发射到返回的时间。测试距离=（高电平时间*声速（340M/S））/2。

3.3 液晶显示器介绍

LCD 1602液晶广泛应用。原有的LCD 1602液晶采用HD 44780控制器。现在各厂商的LCD 1602模块基本兼容，所以特点基本相同。其主要技术参数有：

4 ARDUINO UNO程序设计

4.1 开发工具介绍

Arduino是一款开源电子原型平台，具有便捷灵活、方便上手的优点。其分为硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE）。于2005年冬季由一个欧洲开发团队开发。

该开发平台具有特点如下：

（1）跨平台：Arduino IDE在三大操作系统MacintoshOS、Linux和WindowsX上工作得很好，与大多数只能在Windows上开发的控制器不同。

（2）简单明了：基于ProcessingIDE开发的Arduino IDE。相对于初学者来说，有足够的灵活性，同时也很容易掌握。Arduino语言的开发是以布线语言为基础的，它是AVR-GCC库的二次封装，不需要太多的编程基础和单片机基础，通过简单学习后，你也可以快速的进行开发。

（3）开放：Arduino的硬件电路图、原理图、IDE软件和核心库文件都是开源的，原始设计和相应的代码可以在开源协议的范围内任意修改。

（4）快速发展：Arduino不仅是一个优秀的硬件开发平台，也是世界上最受欢迎的开源硬件，也是硬件发展的一大趋势。Arduino的简单开发方式使开发人员更加注重创意和实施，能够更快地完成自己的項目开发，大大缩短开发周期，节约了学习的成本。

由于Arduino的种种优势，专业硬件开发者已经越来越多的开始使用Arduino来开发他们的项目、产品；软件开发者越来越多的使用Arduino进入硬件、物联网等开发领域；在大学里很多专业也开展了Arduino相关课程。[4]

4.2 Arduino UNO程序功能

通过Arduino IDE软件对Arduino UNO芯片进行编程。当超声波模块探测到障碍物距离达到设定值时，超声波的输出引脚输出一个高电平给Arduino UNO芯片，并把探测到的距离值在LCD1602液晶上显示；当人体探测模块探测到有人体动作时，人体探测模块的输出引脚输出一个高电平给Arduino UNO芯片。当Arduino UNO芯片接收到这两个引脚同时高电平输入时，蜂鸣器立即发出报警。

5 结束语

本文介绍了一种新型的汽车安全驾驶辅助装置设计方案，采用Arduino IDE软件对Arduino UNO进行编程，对两个传感器的数据进行处理，通过LCD1602液晶进行显示，并判断蜂鸣器是否发出报警。该设计具有成本低，可靠性高等特点，为以后汽车安全驾驶辅助装置的设计提供了一个新的思路。

参考文献：

[1]洪志福.大型车辆右侧盲区行人碰撞预警方法的研究[D].江苏大学，2016.

[2]贺湘泉，鲁礼堂.浅谈汽车行车记录仪在道路交通管理中的应用[J].湖南现代道路交通，2002（3）：14-16.

[3]刘海峰.汽车倒车雷达系统全接触[J].汽车电器，2007（12）：5-8.

[4]陈吕洲.Arduino程序设计基础[M].北京航天航空出版社，2014：5-6.

[5]邓湘鸿.先进驾驶辅助系统技术发展与标准法规研究[J].科技创新与应用，2013（19）：40-41.

[6]周全.基于LabVIEW的汽车倒车显示与报警设计[J].科技创新与应用，2014（07）：32-33.