电动车智能安全辅助系统-最新年文档

电动车智能安全辅助系统

为了减少电动车事故的发生，给拥有电动车的用户提供安全感，本文介绍的安全辅助系统是一种简单可靠、使用方便且价格低廉的电动车智能安全辅助系统，具有很高的应用价值。

1系统总体设计方案

本系统主要应用在电动自行车上，将本系统的装置安装在电动车上，就可以通过数码管动态跟踪显示当前车速；并通过LCD

显示器显示与行车前方的车辆或者障碍物的距离。对距离上限、中限、下限值等参数设定；可以对距离、时间、定时等报警允许参数设置；最大量程及最小分辨率均由用户设置；支持增值测距功能。行车时如果与前车间距低于当前车速规定的安全距离时，声音报警提醒驾驶者减速防止追尾前车，并亮起尾灯提醒后面的车辆防止追尾。预留升级空间，未来的市场化产品可以添加语音模块以实现语音提示预警。

根据产品性价比和实际需要，选用STC所研制的单片机芯片

STC15F2K60S2具有大容量2048字节片内RAM数据存储。属于1个时钟/机器周期，增强型8051内核，速度比传统8051快7〜12倍，速度也比STC早期的1T系列单片机（如STC12/11/10系

列）的速度快20%。并且具有宽电压工作特性，电压范围可在5.5〜3.8V。内部高精度R/C时钟，± 1海飘（-40C〜+85C）,

常温下温飘5%。，可彻底省掉外部昂贵的晶体时钟，内部时钟从

5MHz-35MHz 可选。内部高可靠复位，ISP 编程时

程，无需编程器 / 仿真器。

开发使用软件环境：本设计采用 keiluVision4 烧录程序以及 Protel99se 制板软件，上位 机

选择安装Windows764位操作系统的PC 机。

本系统添加超声波测距模块和电动车电机控制模块， 实时显 示行车过程中的车速，并采用车速的 1/10 作为安全距离，通过 测距模块检测当前车距和安全距离，从而实现碰撞检测预警系 统。系统由超声波测距模块、电机控制模块，单片机最小系统， 辅助电路（复位电路和晶振电路）及 LCD 和数码管显示模块等。

如图 1 所示：

图 1 系统总体设计结构方框图

2 硬件电路设计方案

本系统的硬件电路主要是主板设计以及超声波和电机测速

的设计安装等。主板设计主要完成的任务是 STC15F2K60S 单片 机外围电路、电机驱动模块，超声波测速模块、液晶模块等的设 计。

2.1 电机驱动模块。 采用双电机驱动小车作为电动自行车的

替代实验方案。 为避免分立原件搭建电机驱动电路工作性能不够

稳定，易出现硬件上的故障，本系统使用 L298N 芯片驱动电机，

L298N 具有高电压大电流的全桥驱动芯片，输出电压最高可达

8 级复位门槛 电压可选，彻底省掉外部复位电路。在系统可编程

/ 在应用可编

开发环境， stc-isp-15xx-v6.21

50V,可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的

IO 口提供信号，而且带有使能端，方便PWM调速，电路简单，

性能稳定，使用比较方便。L298N芯片可以驱动两个二相电机，

也可以驱动一个四相电机，正好符合小车两个二相电机的驱动要

求。

2.2 超声波测速模块。本系统选用US-100超声波测距模块

可实现2cm-4.5m的非接触测距功能，拥有2.4〜5.5V的宽电压输入范围，静态功耗低于2mA自带温度传感器对测距结果进行

校正，同时具有GPIQ串口等多种通信方式，内带看门狗，工作稳定可靠。本系统的电动车超声测距系统共有2只超声波换能

器(俗称探头)，一只声电换能器，一只电声换能器，布置在电动车的前方仪表盘位置上。能检测出前进方向上与前方障碍物距离，通过与单片机连接的1602LCD显示器显示此距离，系统采用一片STC15F2K60S单片机对超声波信号进行采集。速度计算算

法为：轮子直径*3.14/10 格码盘=6.5Cm*3.14/10约=2cm即一个

脉冲走2CM距离具体程序中0.5s 计算一次当前车速，count1 为

左轮接收到的脉冲数具体公式： (( count1 *2 ))/0.5S=(count1*4 ) CM/S车速显示选用数码管，采用两片74HC595来控制共阳极8

段数码管字符显示当前车速，整数部分三位，小数部分一位，显示速度的单位为厘米每秒，在6V电压作用下实测最大速度为

7.0cm/s，在5V电压作用下实测最大速度为 6.0cm/s，加上负荷

速度会有所降低，在实验中采用等比例放大来显示，

2.3液晶显示模块。车距显示模块选用LCD1602 1602液晶

模块内部的字符发生存储器（CGRQM 已经存储了 160个不同的

点阵字符图形。这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、 常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，

比如大写的英文字母“ A ”的代码是01000001B （41H ），显示时 示之前对正确初始化， 其读写操作、 屏幕和光标的操作都是通过 指令编程STC15F2K60S 来实现的。

2.4 预警模块。 预警模块选用蜂鸣器， 当小车离障碍物的距 离预定距离时，置SP K 伪低电平，蜂鸣器发出报警；当小车距 离障碍物的距离预定距离时，置 SPK1为高电平，蜂鸣器停止报 警。当小车距离障碍物的较短距离时，蜂鸣器放出长报警。

3 系统软件设计

智能电动车安全辅助系统的控制中心是 STC15F2K60S 单片

机，主要对超声波测速模块采集到的信息进行处理分析，

时小车将发出警报。但当两车（或车和物）之间的距离小于最小 安全距离时，系统则自动将小车停车。两车（或车和物）之间的 距离小于设定安全距离， 但司机已经做出了相应的操作时， 则系模块把地址41H 中的点阵字符图形显示出来即可。

LCD1602在显

将车速

实时显示在数码管上， 进而发出对电机的控制命令， 实现对电动

车车速的控制。 软件设计主要围绕测速监测和控制上。 系统通过

信号监测，信号处理等子功能模块，当两车（或车和物）

之间的 距离小于设定安全距离时， 而司机没有作相应的操作 如刹车等）