一种汽车行驶信息接收与发送器的设计

维普资讯 http://www.cqvip.com 《装备制造技术）２００７年第１２期　一种汽车行驶信息接收与发送器的设计　吕栋腾，潘冬　（陕西国防工业职业技术学院机电系，陕西西安７１０３００）　摘要：设计了一种简易汽车行驶信息接收与发送器。该装置采用红外传感器和８９Ｃ５１微控制器来实现汽车的转向、刹车、超车等信息检　测。本系统采用脉冲个数编码，并在软件编制过程加入码宽检测程序。减少了由于干扰和误传产生的错误编码和无效编码。　关键词：单片机；汽车行驶信息；红外接收器　中图分类号：ＴＰ２１２　文献标识码：Ａ　文章编号ｔ１６７２—５４５Ｘ（２００７）１２－－０００９—０２　汽车超车及转弯时经常出交通意外，特别是雨雾天气。转　中ＰＯ．３用于前车左转弯提示，Ｐ０．４用于前车右转弯提示，ＰＯ．５　向及刹车指示灯能见度小，使驾驶员不能及时了解前后车的行　用于后车超车提示，ＰＯ．６用于前车刹车提示。当某一输出端口　车意向。本文设计了一种汽车间行驶信息红外线自动接收发送　为低电平时，相应的发光二级管亮并发出声响提醒。本车行驶　电路，能自动显示前后车的转向及刹车情况并用声响提醒，对　信息的发送时从Ｉ＞３．５（Ｔ１）输出，是一组调制频率为４０ｋＨｚ的方　提高汽车安全具有一定的意义。选择了汽车左转弯、右转弯和　波脉冲，通过三极管放大，由安装在汽车前后位置的红外发射管　刹车三种汽车行驶状态作为发送信息，接收信息有前车左转　发出。　弯、前车有转弯、前车刹车和后车超车等四种显示信息。在汽车　１．２数据帧的编码格式及发送／接收过程　行驶中，当前车转弯、刹车或后车超车时都能在本车上显示并　本系统采用脉冲个数编码，分别代表左转弯，右转弯，刹车　发出声响提醒。　三种状态。其中左转弯为２个脉冲，右转弯为５个脉冲。刹车为　８个脉冲。为了增加接收的可靠性，第一位码宽为３ｍｓ。其余的　１系统概述　为ｌｍｓ，数据帧间隔大于ｌＯｉｎｓ，如图２所示。　如图１，本系统采用８９Ｃ５１作为主控制芯片。时钟振荡电　路中选用１２ＭＨｚ的石英晶体作为晶体振荡器，其中补偿电容　采用３０ｐＦ的瓷片电容。红外接收与发送装置采用通用远红外　接收解调一体化产品。上电复位采用简单的ＲＣ电路，片外存　储器选择引脚（ＥＡ）接正电源，使用片内程序存储器。　图２脉冲编码图　竺：　竺　Ｐ　ｐ１　０．Ｐ０１　０ｉ　．２　当单片机检测到ＰＯ．０～ＰＯ．２端口为低电平时，先设置发　送标志，然后依次发送数据帧。发送数据时，中断将被禁止。当　匣　］＝　ＲＳＴ　刹车转向开关闭合时，数据帧将被重复连续地发射，直到开关　松开为止。　卜　Ｐ３　５仃Ｐ　１　３．ｎｔｌ　当红外线接收器输出数据帧脉冲时，第一位码的低电平将　启动中断程序，实时接收数据帧。在数据帧接收时，中断将被关　图１系统硬件框图　断，并且对第一位（起始位）码的码宽进行验证。若第一位低电　１．１输入输出系统接口电路　平码的脉冲宽度小于２ｍｓ，将作误帧处理。当数据帧间隔位大　输入接口电路有处理红外线接收的红外接收器及用于转　于１０ｍｓ时，结束接收，然后根据累加器Ａ中的脉冲个数，使相　向，刹车信号输入的电平转换电路。采用的红外接收器为三引　应的输出口（ＰＯ．３一ＰＯ．６）为低电平，驱动显示及信响电路。　脚结构，一个引脚接地，一个引脚接电源，信号脚可直接接单片　机。Ｐ１．０、Ｐ１．１分别用于接收后车的行驶信号及前车的行驶信　２系统软件实现　息。当转向开关或刹车开关闭合时，其ＰＯ．０、ＰＯ．１、ＰＯ．２三端口　相应的电平变为零，ＰＯ．０为左转弯输入，ＰＯ．１为右转弯输入，　２．１初始化程序设计　ＰＯ．２为刹车。　将Ｐｏ～Ｉ＞３口置输入状态，堆栈指针设于７０Ｈ处，定时器　单片机从ＰＯ．３～ＰＯ．６输出前后车行驶信息提示信号，其　Ｔ１为８位自动重装初值模式，定时时间为１３ｐ．ｓ，用于４０ｋＨｚ　收稿日期：２００７—１０－１９　作者简介：吕栋腾，男，陕西国防工业职业技术学院机电系教师。研究方向为机电系统控制。　９　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｅｑｍｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＮＯ．１２，２００７　的红外线信号调制。　用外部中断１接收。由于外部中断０的优先级高于外部中断　２．２主程序设计　１，在同时有前后车发出信息的条件下，前车接收信息的概率要　顺序检测ＰＯ．０～ＰＯ．２端口，若某端口为低电平，则转送发　大大高于后车，因此，在两个中断程序的设计中，每个中断程序　射程序。结束延时６０ｍｓ，再转检测程序循环。流程如图３。　执行一次，均需让出中断优先权，这样使接收前后车的概率基　本相同。　３．２本车信息的发送与前后车信息接收的时间分配问题　本系统单片机发送一次信息时，时间最短为１５ｍｓ（左转弯　信号），最长需要４８ｍｓ（￣时发车刹车及右转弯信号）。当汽车　又要接收又要发送信息时，起始位的发出时机是相当重要的。　如果在发本车行驶信息时，前后车刚好发出信息，由于中断屏　蔽将错过时机，接收不到前后车发出的行驶信息。为了解决这　一问题，通过调整，在信息发送后插入延时时间，以增加接收概　率。通过实验及延时时间的调整，证明在延时时间为６０ｍｓ时，　接收和发送都能满足使用要求。延时时间太短，接收性能低；延　图３主程序流程图　时时间太长，发送率变低。当延时时间为６０ｍｓ时，发送与接收　２．３中断接收程序　的时间比例适合，可以接收到前后车的行驶信息。　外部中断０接收前车信息码，外部中断１接收后车信息　当采用一块单片机分时完成接收和发送功能时，接收的成　码。当外部中断允许并且红外线接收头输出脉冲编码时，中断　功率会受到一定的影响；如果采用两片单片机分别负责发送和　程序实时接收编码并且对脉冲个数进行计数，根据脉冲个数分　接收工作，则能到达１００％实时信息接收。　别控制Ｐ０．３～Ｐ０．６显示端口。　２．４信息码发送程序　４结束语　将扫键程序中脉冲的个数设定值调入寄存器，控制发射脉　冲个数，其中第一个脉冲宽度位３ｍｓ，其余为ｌｍｓ，发送完后延　本系统采用电能驱动，结构简单，成本低廉，噪音低，不妨　时１０ｍｓ作为结束标志。当发送编码时，开启定时中断Ｔ１，以实　碍司机的正常驾驶。经过多次调试，证明该系统运行稳定，可靠　现４０ｋＨｚ的编码调制。　性达到设计要求，市场应用前景广阔。　参考文献：　３系统调试中的问题及解决方法　【１］１李群芳，等．单片微型计算机原理与接口技术【Ｍ］．北京：电子工　业出版社．２００５年．　３．１接收前后车信息的概率比问题　［２］何立民．单片机高级教程：应用与设计［Ｍ】．北京：北京航空航天　在本系统中，前车信息采用外部中断０接收，后车信息采　大学出版社，２０００年．　Ａ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｆｏｒ　Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　Ｔｒａｎｓｍｉｔ　ａｎｄ　Ｒｅｃｅｉｖｅ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｌ　ｎ　Ｄｏｎｇ－ｔｅｎｇ，ＰＡＮ　Ｄｏｎｇ　（Ｓｈａｎｎｘｉ　ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｘｉ　Ｘｉ’ａｌｌ　７１０３００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ＭＣＵ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｖａｒｉｅｔｉｅｓ　ｓｅｎｓｏｒｓ　ａｒｅ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｉｎｃｌｕｄｅｓ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｅｎｓｏｒ，ｔｒａｎｓｍｉｔｓ　ａｎｄ　ｒｅｃｅｉｖｅｓ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｅｓｎｓｏｒ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　ｒｅａｌｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｆｎｏｒｍａｔｉｏｎ．Ａｔ　ｔｈｅ　Ｆ￣ＩＴＩｅ　ｔｉｍｅ．ｔｈｅ　ｓｉｍｐｌｅ　ｓｏｕｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｏｆ　Ｂｕｚｚｅｒ　ｎａｄ　ＬＥＤ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ａｎ　ｏｕｔ—　ｐｕｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＭＣＵ　ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｅｎｓｏｒ　．，。、。　。　－．＇’＿．．－．．。～．．，。。ｒ　’　，　。　．．　。～．．　，．　。、。，。、。　。～　。～．　’～。，’～　。‘～．　。．．．　。　・．．　．．，　．，‘～．，　．　。～。　’～．．，　。，。～．．．＇’～．．　。～．，。　。’．．　’～．。　。、　。～．．　“。　。　．．　’～．．　。～．　。～．．　。～．，。～。，。．．．　。　。　．　。、。，。～．，　～　［上接第５页］　Ｄｙｎａｍｉｃｓ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐｌａｎａｒ　Ｓｉｘ－ｂａｒ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｗｉｔｈ　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｄｒｉｖｅｎ　ＷＡＮＧ　Ｈｕｉ－ｒａｎ，ＷＡＮＧ　Ｚｉ—ｗｅｎ　（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＨｅｂｅｉＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＴａｎｇｓｈａｎＨｅｂｅｉ　０６３００９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｌａｎａｒ　ｓｉｘ－ｂａｒ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｗｉｔｈ　ｈｙｂｒｉｄ　ｄｒｉｖｅｎ　ｈａｓ　ｔｗｏ　ｄｅｇｒｅｅ－ｏｆ－ｆｒｅｅｄｏｍ，ａｎｄ　ｉｓｔ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｍｏｄｅｌ　ｉｓ　ａ　ｈｉｇｈｌｙ　ｎｏｎ－Ｈｎｅａｒ　ａｎｄ　ｓｔｒｏｎｇ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｙｂｒｉｄ　ｄｒｉｖｅｎ　ｓｉｘ－ｂａｒ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　Ｌａｇｒａｎｇｅ　ｅｑｕａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｈｔｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｍｏｄｅ１．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｌａｎａｒ　ｓｉｘ－ｂａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍ；Ｌａｇｒａｎｇｅｅｑｕａｔｉｏｎ；Ｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌ