智能车距离控制系统设计

□科研设计成果□

doi：10．3969/j．issn．1671-1041．2011．05．007

仪器仪表用户

智能车距离控制系统设计

1121

秦连升，曹诗咏，李明海，王玉博

（1．西南石油大学电气信息学院，610500；2．中海油湛江分公司，524057）成都，湛江，

摘要：本文设计了一种智能车的距离控制系统，采用GPS定位，超声波测距，步进电机控制车距等达到距离控制的目的。本GPS定位装置、8255扩展I/O口电路、LCD液晶显示、系统电路主要由AT89S52单片机、步进电机、语音装置、超声波传感距离测量及控制，以及紧急语音报警等功能。器和人体红外传感器组成。系统可实现位置显示、关键词：单片机；GPS定位；超声测距；距离控制中图分类号：TP212．9

文献标志码：A

Designofintelligentvehicledistancecontrolsystem

QINLian-sheng，CAOShi-yong，LiMing-hai2，WANGYu-bo

（1．SchoolofElectricalEngineeringandInformation，SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500，China；

2．ZhanjiangBranchCompanyofChinaNationalOffshoreOilCorporation，Zhanjiang524057，China））

Abstract：Thispaperdesignsanintelligentvehicledistancecontrolsystem．Inordertoachievethepurposeofdistance

control，weuseGPSpositioning，ultrasonicranging，andsteppermotorcontrollingcardistance．ThissystemismainlycomposedoftheAT89S52microcontrollercircuit，theGPSpositioningdevice，thesteppermotor，the8255expansionI/Oportcircuit，theLCDliquidcrystaldisplay，thevoicedevices，theultrasonicsensorsandtheinfraredbodysensors．Thesystemcanachievethepositiondisplay，thedistancemeasurementandcontrol，andtheemergencyvoicealarmandotherfunctions．

Keywords：microcontroller；GPSpositioning；ultrasonicranging；distancecontrol

0引言

随着汽车工业的发展，智能型小车也逐渐受到人

自动驾驶则是人们对小车技术的急切要们的关注，

如何实现一种在行车过程中，能够使小求。所以，

则是自动驾驶的一项关车达到智能距离控制的目的，

键技术。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介

因而超声波经常用于距离的测质中传播的距离较远，

量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实

［2］

现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，而且硬件容易实现，因此在自动驾驶技术的研制上也得到了广泛的应用。

［1］

并通过8255扩展I/O口电路驱动LCD液晶显示器，

显示出车辆的当前位置、时间、海拔高度信息，这是实时监测车子状态的一种关键指标。本系统还特别安装了人体红外传感器，它可判断车子前方是否有人，然后通过单片机驱动语音装置，使车子进行紧急语音提醒。智能车距离控制系统总体设计框图如图1所示

。

1总体设计方案

图1

智能车距离控制系统总体设计框图

LED本系统主要由超声波测距、步进电机控制、

显示以及报警电路组成。系统的控制核心是由AT89S52单片机实现的。单片机输出脉冲驱动超声波发送器发送超声波、接受超声波，通过计算求出被测距离，通过单片机驱动LED数字显示。然后调整

控制车子与障碍物保持一定的步进电机的旋转步数，

安全距离。当距离超过限制时，驱动蜂鸣器发出报

警。GPS定位装置能够帮助用户准确定位当前位置，

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2硬件电路设计

智能车距离控制系统主要由五部分单元电路组成，分别是：AT89S52单片机最小系统，超声波测距系GPS定位系统，统，步进电机控制系统，报警系统。下面将一一介绍各部分电路。

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仪器仪表用户2．1

AT89S52单片机最小系统

主控制器主要由单片机AT89S52、振荡器和复

□科研设计成果□

位电路3部分组成，它是单片机工作的必要组成部分，又称为单片机最小系统。它是整个测距系统的也是整个系统的核心部分。在测距系统控制中枢，

中发挥重要的作用：控制超声波的发射；处理超声波接收电路信号；时间转化成距离的数据处理；步进电机的控制；GPS信息的处理；发送位置信息到LCD去显示等。AT89C52单片机，是一种低功耗、高性能的含有8k字节快闪可编程/擦除只读存储8位数据总线器的单片机，计数精度达μs，

［3］

。有

图2

超声波发射接收电路

能同时进行串行一个可编程全双工串行通信接口，

发送和接收。2．2

超声波测距系统

超声波是指频率高于20kHz的机械波。超声波

超声波在均匀媒质里的传播速度测距的主要原理是，

不随声波频率的变化而变化，只要计算出超声一定，

波从A地传播到B地的时间，就能计算出AB两地之间的距离

［4］

2．3步进电机控制系统

步进电机是纯粹的数字控制电动机。它将电脉

冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机

［5］就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。通过单片机按顺序给绕组施加有序的脉冲电流，就可

。为了以超声波作为检测手段，必须产

生超生波和接收超声波。超声波测距系统包括超声

波发射电路，超声波接收电路，这两个电路主要由LM386和CX20106A这两块芯片及其外部电路组成。LM386具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，利用LM386的驱动放大功能将单片机产生的40kHz方波使得硬件电路相对简单。CX20106A是一放大输出，

款红外线检波接收的集成电路，考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz与测距超声波频率40kHz较为

可以利用它作为超声波检测电路。实验证明，接近，

它其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。

单片机AT89S52控制振荡源发出40kHz的脉冲信号，由于单片机端口产生的方波信号太弱了，需放大该信号。放大后的脉冲信号驱动超声波发送器，发出超声波。单片机在发送第一个超声波脉冲的同时启动定时器T0计时，工作在方式1。当超声波遇到该回波被超声波接收器接收。超障碍物后产生回波，

声波接收电路通过超声波传感器接收回波信号并将其滤波放大，之后将放大的信号整形为数字信号，作为中断信号送STC89C52RC外中断器，使其产生中断，关闭定时器，停止计时。这样可以得到从发射超声波到接收到超声波的时间T。然后利用公式S=CT/2求出被测距离，还要通过程序进行距离值的修正，然后将距离数值送LCD显示。超声波发射接收电路，如图2所示

。

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以控制电机的转动，从而实现数字—角度的转换。转

动的角度大小与施加的脉冲数成正比，转动的速度与脉冲频率成正比，而转动方向则与脉冲的顺序有关。单片机将超声波的测量值与实际要控制的距离值进行比较，然后驱动步进电机正反转控制，达到距离控制的目的。图3显示了步进电机的控制电路。由单

P1．2、P1．3、P1．4发出的控制信号经光电片机P1．1、

IN2、IN3、IN4隔离后分别向驱动芯片L298N的IN1、

端口，经过L298N的整流放大，将单片机发送来的弱

电信号转化为步进电动机正常运行所需的一定幅值

再由其输出口OUT1－OUT4输出到步的脉冲信号，

进电动机，而OUT1－OUT4分别接步进电动机的A、

B、/A、/B，从而驱动步进电动机运行

。

图3步进电机控制图

2．4

GPS定位系统

GPS优点很多，如全天候、全球覆盖、三维定速定

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□科研设计成果□

时高精度、快速省时高效率、应用广泛多功能等，这使

［6］

得GPS应用相当广泛。本文的GPS模块选了EB－3531，GPS装置接收多颗卫星的定位信息，进行处8250实现串并转理后按一定的格式输出串行数据，换，通过总线与单片机通信，最后通过8255驱动LCD液晶显示时间、经度、纬度、高度。

液晶屏分四行显示：

第一行时间：TIME：年月日时分秒第二行经度：LONG：+经度值+E/W

第三行纬度：LAT：+纬度值+N/S

第四行高度：HIGH：高度值+高度单位M+定位有效A：0/1（1时有效）2．5

报警系统

为了使系统更完美，本文还添加了报警系统。人的安全是第一重要的，在车子行驶的过程中，如果车子前方有人，报警系统就会发出警报的话，那将减少很多交通事故。由此，本系统设计了人体红外报警系统部分。人体红外传感器用于检测人体发出的特定

［7］

进行非接触式距离较远的检测，当波长的红外线，

系统检测出车子周围有人体发出的特定波长的红外

线后，然后使单片机产生中断，最后驱动语音芯片执行语音报警提示。另外当车子与障碍物的距离超过

会产生中断，驱动蜂鸣器发出报警。限制时，

仪器仪表用户

超声波发射子程序的作用是通过P1．2口在定时器的设定时刻取反交替产生的高低电平输出方波脉

冲。为避免从发射头发出的超声波直接被接收头作为回波接收，在调用定时器中断子程序后设置0.2ms的延时，主程序检测到回波接收成功后将计数器T0中的值T0按公式计算即可得测量距离。将所得的距离值与设定值进行比较，控制步进电机的运动，控制距离值。然后将所得数值通过P0口直接传入液晶显示。显示程序将接收到的时间、经纬度、海拔信息通过8255传入液晶显示。中断子程序流图如图5所示

。

3软件设计框图

图5

中断子程序流图

智能车距离控制系统的程序流程图如图4所示。

系统软件主要由主程序、初始化程序、超声波发射子GPS信息接收子程序、中断子程序、显示子程序程序、

8255，组成。系统上电后首先初始化，初始化8250、设置定时器、计数器工作方式，设置GPS模块输出格

式，打开总中断，显示端口清零等

。

4结束语

本文成功设计了智能车距离控制系统，该系统可

自带的GPS用于自动驾驶过程中的距离控制单元，

定位系统，能完成车子当前位置，时间，海拔高度信息

的准确显示；人体红外报警系统可实现车子周围的人体判别，也是自动驾驶的一项很重要技术。总之，该系统的设计对自动驾驶技术的发展有很大的推进作用。□

参考文献

［1］乔维高，徐学进．无人驾驶汽车的发展现状及方向

［J］．上海汽车，2007，（7）：40-13．

［2］沈俊霞，杨德．单片机在超声测距系统中的一种应用

［J］．电子科技，2005，（5）：41-43．

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2007：60-65．京航空航天大学出版社，

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J］．电子测试，2010，（1）：55-58．设计［

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．船舶电子工程，2008，（8）：控制系统的设计［J］

图4

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智能车距离控制系统程序流程图2011

No．5

204-206．

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□科研设计成果□

基于GPRS的电缆防盗报警系统

王

1

捷，王

彤

2

（1．辽宁机电职业技术学院信息系，丹东118009；2．辽宁机电职业技术学院黄海汽车学院，丹东118009）

摘要：探讨了基于GPRS的电缆防盗报警系统检测方法。该检测方法在实时检测电缆供电、被盗及报警方面效果显著。其电缆起始端安装电力线载波接收报警主机，报警主机内采用GPRS通讯模方法是在电缆的尾端安装电力线载波发射设备，

块，当发生电缆被盗、断路等现象时，第一时间向特定的手机及互联网发出报警。克服了人工巡查时间无法保证，劳动强度大的缺点。

关键词：GPRS；收发；通讯；防盗；报警中图分类号：TP271．4

文献标志码：A

CableguardagainsttheftandalarmsystembasedonGPRS

WANGJie1，WANGTong2

（1．LiaoningJidianPolytechnicDepartmentofInformatics，Dandong118009，China；2．LiaoningJidianPolytechnicofHuanghaiEngineeringVehicleCollege，Dandong118009，China）

Abstract：ThispaperdiscussesthedetectionmethodofcableguardagainsttheftandalarmsystembasedonGPRS．Thisdetectionmethodhasasignificanteffectonreal-timedetectionalarm．Theprocessistoadoptinstallingtransceiveronthetailendofthecableandalarmingmainframeontopofthecable．AlarmingmainframeadoptsGPRScommunica-tionmoduletosendoutalarmtospecificmobilephoneorinternetassoonasthecableisstolenorcircuitbroken．Itover-comestheweaknessofunwarrantedfactitiouspatroltimeandheavylabourintensity．Keywords：GPRS；receive；communications；guardagainsttheft；alarm

0引言

目前，供电电缆的防盗普遍采用人工巡查的方

式，由于线路多，距离远，环境恶劣，很难及时发现电缆断路及被盗。本设计采用在电缆尾端安装发射设备，电缆起始端安装报警主机的方法，信息通过电缆传递，当报警主机超时未收到发射设备的信号时，启动GPRS将电缆被盗或断路的时间、线路等信息传递到手机及互联网的方法。由于及时检测到发生了问题，节省了大量的巡查时间及人力，为及时维修、破案、抓获犯罪分子提供时间保证。

在电缆起在需要防盗的电缆尾端安装发射设备，

始端安装接收设备。发射设备定期发出特定的编码信息，安装在电缆起始端的报警主机超时未收到发射设备的编码信息时，报警主机将启动GPRS将电缆被盗或断路的时间、位置、线路编码等信息通过公网传

［1］

输到手机及互联网。

发射编码信息的发射电路采用电力线载波技术，通过电力线传输事先设定的编码，传输距离大于5千米。电力线载波接收模块接收到编码信息后，经单片机解码确定接收数据的状态，确认电力线处于

［2］

1GPRS的电缆防盗报警系统设计方案

1）

设计方案

正常状态。

2）本文设计的GPRS的电缆防盗报警系统具有以下功能：

），据采集、智能仪器设计及控制技术研究；曹诗咏（1987-女，在读硕士研究生，主要从事仪表自动化的研究；李明海（1984-），男，中海石油（中国）有限公司湛江分公司涠洲油田作业区，主要从事油田仪表自动控制系统研究。04-12收稿日期：2011-

［6］Parkinsson，B．W．andSpilker，J．J．Jr，GlobalPositioning

System：TheoryandApplications，vol．1，AmericanInstituteofAeronauticsandAstronautics［M］，1996：20-23．

［7］何希才．传感器及应用电路［M］．北京：电子工业出版社，

2001：87-90．

），作者简介：秦连升（1986-男，在读硕士研究生，主要从事数欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息

EICVol．182011No．523

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wfwj.html