机动车行驶警示系统

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随着人民生活水平的提高，越来越多的人拥有私家车。这使原本就不宽敞的道路变得更加拥挤，交通事故层出不穷，经过调查发现，汽车追尾事件在交通事故中经常发生，而这种情况发生的原因是，很多时候后车不知道前车是急刹车还是缓慢刹车造成。

本系统采用单片机作为控制核心，利用加速度传感器检测驾驶员刹车信号，系统采集到信息以后将相应的状况反映到车灯尾部的LED显示系统，如果有急刹车现象，也将促发红外发射传感器，当后面一部车也安装该系统时，后面车辆能发出语音提醒驾驶员注意。

1.整体设计

系统具体模块包括单片机控制单元、红外发射模块、红外接收模块、语音提示模块、刹车感应模块、LED显示模块、闪烁模块，如图1所示。

图1 系统框图

2.电路实现

根据设计要求，具体有7个模块，介绍如下：

单片机控制单元

本系统的核心元件是单片机，它担负信号和数据的采集、分析运算、输出控制等工作。在原本设计中我们选择的是ATMAL公司的89S52。电源原理图如下图2所示，我们这里选用的是78L05稳压管，因本系统对晶振要求不高，我们选用的是和DTMF解码电路合用晶振的方案，晶振频率是3.759MHz，复位电路采用上电复位方式。

图2 电源原理图

红外发射模块

使用微处理器的I/O口直接产生38KHz已调波，驱动红外发光二极管，发射红外数据。38KHz方波由CPU的定时器产生或由软件编程产生。

红外编码工作由软件完成，因此，红外编码方案可以任意设计，外部只需配接非常简单的硬件电路，大大降低了电路的复杂性，有利于降低成本，减小遥控器的体积。

图3 软件编码发射电路

红外接收模块

红外接收模块使用一体化红外接收器，集红外接收和放大于一体，不需任何外接元件，就能完成从红外接收到输出与TTL电平兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，接收电路如图4所示。

图4 TL1838接收电路

TL1838是黑色环氧聚光透镜，滤除了可见光的干扰。内含红外线PIN接收管、选频放大器和解调器。

当红外线发射器发出的信号经空间传送到TL1838时，它内部的PIN红外线接收管将红外线转换为电信号，该信号经选频放大、解调后由1脚输出与TTL电平兼容的电信号，该信号可以直接送入微处理器进行处理。

TL1838的输出波形如图5所示。当接收到频带内的红外信号时，TL1838接收器会输出低电平，否则数据高电平，从而“将时断时续”的红外信号解调成原来的连续方波信号。

图5 （a）已调制红外信号 （b）TL1838输出信号

TL1838的优点是稳定性好，抗干扰能力很强，电路非常简洁，成本又不高，适用于各种红外遥控和红外数据传输，是替代其它红外接收放大器的理想元件。而且它的工作电压是2.7～5.5V，有效传输距离为15M，是一款性价比很高的红外一体化接收头。

由于该方案电路又非常简单，硬件成本又很低，通过软件编程，使得红外编码非常灵活，所以采用该方案。

语音提示模块

语音提示模块采用ISD1420芯片，该芯片为美国ISD公司推出的产品，单片录放时间8 s～20s，音质好。ISD1420采用CMOS技术，内含振荡器、话筒前置放大、自动增益控制、防混淆滤波器、平滑滤波器、扬声器驱动及EEPROM阵列。最小的录放系统仅需麦克风、喇叭、两个按钮、电源及少量电阻电容。在录放操作结束后，器件自动进入低功耗节电模式，功耗仅0.5μA。

ISD1420系列有唯一的录音控制和边沿/电平触发两种放音控制。不分段时线路最简，也可按最小段长为单位任意组合分段，提供若干操作模式，大大提高了控制的灵活性。

ISD1420采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样直接存储在片内单个EEPROM单元中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调效果，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。采样频率为5.3kHz、6.4 kHz到8.0 kHz，对音质仅有轻微影响。片内信息可保存100年（无需后备电源），EEP-ROM单片可反复录音十万次。语音电路原理图如图6所示。

图6 语音电路原理图

刹车感应模块

刹车感应模块采用加速度计方式倾角传感器，基于ADI（analog devices，Inc）公司iMEMS集成微电子机械系统内核，当其处于水平安装时，测量范围是-30°～+30°，测角越是接近水平面其精度越高，可在1～5Hz/s编程设置其输出频率，输出频率越小其测量精度越高，经实际测量得知在-50°～+5°的测量范围内以1 Hz/s频率输出得到小于0.003°的测量精度，输出最高分辨率为0.001°，其原理如图7所示。

图7 加速度传感器原理图

LED显示模块

液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，在单片机应用系统中得到越来越广泛的应用，LCD1602液晶显示模块（其内部控制器为HD44780芯片）可以显示两行，每行16个字符，因此可相当于32个LED数码管，而且比数码管显示的信息还多。采用单+5V电源供电，电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。

1602液晶的控制管脚都接到了单片机管脚上，在功能设置指令中可以将液晶设为8位数据接口和4位数据接口，图8中采用的是8位的数据接口，当然也可以当四位数据接口来用。液晶电源正端接5V，负端接地，背光正端接5V，负端接地。此外，液晶的偏压管脚（VO）接到一个电位器的中间抽头，电位器的两端分别接5V和地，这样就可通过调节电位器来实现对1602液晶对比度的调节。经实验测试，1602液晶的偏压管脚的电压调节到0.3～0.4V时对比度效果最好，也可以将该管脚通过一个1k的电阻下拉到地。

图8 1602液晶与单片机的连接图

高频闪烁模块

闪烁电路通过S1来控制，S1为电子继电器，可以通过单片机控制其通断。如图9所示。

图9 闪烁电路

3.结束语

通过测试系统实现了警示功能，但在两车之间传递信号方面还需要进一步改进，做到相互通讯更加实时、准确。