基于单片机的车辆安全驾驶预警系统设计

阮赛赛

【摘 要】随着科学技术的发展，人们乘坐的交通工具日益多样化，其中安全是一个重要的课题，有必要设计一种车辆安全驾驶预警系统。本系统以单片机为核心控制器件，利用霍尔传感器、激光测距传感器等等采集车辆信息，经单片机处理、运算，实时反映车辆周围障碍物（其他车辆）距离，并使用LCD液晶显示屏显示数据，为司机提供判断依据，保证行驶安全。

【关键字】STC12C5A60S2单片机;霍尔传感器;激光测距传感器;LCD显示屏

中图分类号： TP368 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）34-0022-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.34.006

Design of Vehicle Safety Driving Warning System Based on Single Chip Microcomputer

RUAN Sai-sai

（Anhui Xinhua University， Hefei Anhui 230088， China）

【Abstract】With the development of science and technology， people take the increasingly diverse means of transport， safety is an important subject， it is necessary to design a vehicle safety driving warning system. This system takes the single-chip microcomputer as the core control device， USES hall sensor， laser ranging sensor and so on to collect the vehicle information， through the single-chip processing， calculation， real-time reflection of the vehicle around the obstacle （other vehicles） distance， and USES the LCD to display the data， to provide the driver with a basis for judgment， to ensure the safety of driving.

【Key words】STC12C5A60S2 Single-chip Microcomputer; Hall Sensor; Laser Ranging Sensor; LCD Display

0 引言

随着我国科技与经济的快速发展，人们的出行方式日益多样化，但是也带来了一个重要的问题，怎么能提高出行的安全。根据统计，中国的交通事故发生率是世界上最多的国家，每年大约有50万起交通事故，因道路交通安全事故伤亡人数超过20万人。对公路交通事故的分析表明，80%以上的交通事故由司机反应不及时引起，65%的车辆相撞属于追尾相撞，如果司机能够提前1～2S意识到危险情况，并及时采取措施，绝大多数的事故是可以避免的[1]。

为了人们的出行安全，许多汽车制造商想尽一切办法保护司机和乘客的安全，比如采用安全气囊保护和安全带保护等等[2]，但这只是被动防御安全事故，当事故来临时安全防护可能失效，预防事故比防御事故更可靠，本次探讨的课题是怎样在事故发生前去预防。

因此，本文设计一种基于单片机的车辆安全驾驶系统，对于因司机看手机、聊天等外界干扰导致的车祸，针对性开发了一种基于单片机的车辆安全驾驶预警系统，预防由于车速过快或车距过近的安全事故。

1 系统方案设计

本系统以STC12C5A60S2单片机作为核心控制芯片，主要是运用激光测距传感器去测量车辆前方障碍物的距离，通过单片机的处理对数据做出判断，从而去提醒司机是否需要减速。本系统除了对车距进行预警外，对车辆本身的速度也有预警功能，系统采用霍尔传感器去测量车辆速度，当达到限制速度时会提醒司机减速行。此系统会将速度和车距显示在LCD液晶显示屏上，以供司机进行驾驶判断，除此之外此系统安装了温度传感器，可以在LCD液晶显示屏上显示车辆室内气温。其系统总体框图如图1所示。

2 系统硬件设计

基于单片机的车辆安全驾驶预警系统的设计，要达到提醒驾驶者危险距离的功能，首先其激光测距传感器的精度要高。本次使用的是相位激光测距模块，它具有精度高，测量时间短等优点[3]。

相位激光测距模块采用LDB6 X851，它的工作电压为5V，具有发射激光和接受激光两个镜头，能够准确测量距离。

霍尔传感器的作用是测量速度，其能够在磁铁经过传感器时输出一个高电平，使用单片机检测单位时间高电平的数量，从而计算出速度，本设计选用FC-03霍尔传感器。

温度传感器能测量车内温度，当车内温度过高时会发出警报，本设计选用DS18B20温度传感器。

液晶显示屏实时显示速度、距离和温度，本设計选用OLED液晶显示屏。

按照图1中系统各模块关系，设计系统硬件电路并连接实物，如图2所示。

3 系统软件设计

本次软件设计采用C语言为程序语言，它具有易编写，结构简单灵活等特点。程序的编译使用Keil公司研发的Keil uVision5编译软件，使用时应使其程序0错误0警告方可下载程序到单片机内。主程序设计流程图如图3所示。

4 系统调试

经实物测量，测速模块、测距模块均能正常运行，实现了预期功能，在预期功能上添加温度测量和报警。当速度、距离或温度有一个超过阈值时，警报响起，提示灯点亮。

经测量，当车辆距离未超过事先设定的阈值1m时，警报不会报警，提示灯不点亮，当超过阈值时，警报响起，提示灯点亮，距离测量实际误差2cm以内。

经测量，当车速不超过事先设定的阈值20m/s时，警报不会响起，提示灯不会点亮，当超过阈值时，警报响起，提示灯点亮，速度测量误差1m/s以内。

5 结论

本系统以单片机为核心控制器件，利用霍尔传感器、超声波传感器等等采集车辆信息，经单片机处理、运算，实时反映车辆周围障碍物距离与速度，并利用LCD液晶显示屏实时显示车况。本系统具有危险预警（给出建议调整速度和位置）、自动减速的功能，保证行驶安全。

【参考文献】

[1]刘军辉，陈宏滨.基于FMCW雷达测距的车辆防碰撞系统[J].桂林电子科技大学学报，2016，36（5）：349-354.

[2]郝玉楠，纪昕洋，马晴.基于超声波测距技术的车辆防剐蹭预警系统的设计[J].电子测试，2018，（12）：33，32.

[3]胡伟伟，李永亮等.远程激光测距技术及其进展[J].激光与红外，2019，49（3）：273-281.

[4]陶超.基于光电传感器的雷达测速仪检定系统的设计[D].郑州：郑州大学，2009.

[5]徐伟.基于单片机设计的高速公路测速仪[J].常熟理工学院学报（自然科学版），2007，21（10）：85-87，91.