汽车驾驶辅助系统设计分析方案

关键词：单片机 OMO2传感器 汽车
1、设计背景4
2、系统方案4
2.1 微控制模块5
2.2光学传感器芯片及鼠标控制器5
2.3 P/S2信协议原理6
2.4 OMO2数据处理7
2.5 电机驱动的设计8
2.6 系统显示模块9
3、产品简介9
4、产品特色12
5、总结12
参考文献:13
附录：14
1、
汽车电子是车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的总称。车体汽车电子控制装置车身电子ECU）。汽车电子最重要的作用是提高汽车的安全性、舒适性、经济性和娱乐性。汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命，汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志，是用来开发新车型，改进汽车性能最重要的技术措施。汽车制造商认为增加汽车电子设备的数量、促进汽车电子化是夺取未来汽车市场的重要的有效手段。
2.3 P/S2信协议原理
鼠标与单片机的数据通信方式采用PS/2通信协议。根据协议要求，单片机对鼠标的控制只需把时钟线拉低最少100us以上来禁止其通信，并且单片机拉低数据线使之处于请求发送状态。如图2所示，当时钟线升为高电平后被PS/2设备重新拉低，即可开始单片机向鼠标的通信。
2.2光学传感器芯片及鼠标控制器
这款光学OMO2传感器是一款针对个人计算机所配置的非接触式光电鼠标芯片。它集成有数字信号处理器<DSP）、双通道正交输出端口等。在芯片底部有一个感光眼，能够不断的对物体进行拍照，并将前后两次图像送入DSP中进行处理，得到移动的方向和距离。DSP产生的位移值，转换成双通道正交信号，配合鼠标控制器，将双通道正交信号转结成单片机能够处理的PS/2数据格式。设备安装在一套塑料的光学透镜设备上，并一个配备有一个高强度的LED。此外，它可提供高达400点/英寸的分辨率以及16英寸/秒以内的速度检测。图1为鼠标芯片的安装装配图。因OM02芯片为COMS 型传感器，因此必须配备有与之相适应的高强度发光二极管，发射角度与底板夹角30°～45°范围内。在标准安装配合后，底板距离工作表面的有效距离在0mm～2mm内，OM02芯片可进行正常的数据接收检测。
2、系统方案
我们设计的本系统是采用模拟方式来演示的：我们用直流电机来模拟成汽车发动机，当该直流电机的阻力增大时就相当于汽车发动机的负载增加，此时单片机通过增加PWM波占空比来调节直流电机的输出功率从而保证电机的转速不会减小。我们在步进电机上接上一个底板来模拟汽车地盘，当整个系统与水平面有一定倾角的时候这个底板通过调节角度来始终保持水平，这样就相当于当汽车转向的时候通过调节地盘的角度来改变合力的方向。我们将灯也接在步进电机上，当转向的角度发生改变时步进电机通过转动一定的角度来改变灯照射的范围从而消除盲区。我们用了两个OMO2传感器，其中一个OMO2传感器实时测量直流电机的转速，当转速低于设定的转速时则单片机会自动增加PWM波的占空比。还有一个传感器是用来测量向心力，用了两个橡皮筋将OMO2传感器固定，当受到到的力不平衡时OMO2传感器将会有一定的位移并且根据弹簧的比例系数该位移量是和向心力成正比的。单片机通过采集OMO2传感器的位移量来确定向心力从而调整地盘转动的角度。
我们设计的汽车驾驶辅助系统，有两个OMO2传感器、一个直流电机、两个步进电机、一块c8051f020的核心板和一块12864构成。该系统由OMO2传感器采集的数据送入单片机核心板经过单片机处理后实现对电机的控制。
当本系统启动时，12864会显示直流电机的转速和输入电机的PWM占空比，当增大直流电机的阻力时，单片机给直流电机输入PWM波的占空比会自动增大，从而稳定直流电机的转速。按下按键1，该系统会调节到转向模式。当系统在转向模式时，转动轮子前大灯会以一定的角度跟着方向盘转动，以达到提前改变灯向。当行驶在弯道时，为了事人们坐的更舒服，整个系统的倾角会发生一定的改变，底盘会根据车速和弯道的弧度，检测到向心力的大小，从而自动调节整个底盘的角度进而使底盘的合力垂直于底盘的平面。
2.1 微控制模块
C8051F020是一种集成度高、功能强的单片机芯片，适合于要求可靠性高、速度快和扩展功能强的应用系统。与以前的51系列单片机相比，C8051F020增添了许多功能，同时其可靠性和速度也有了很大提高。
C8051F020的JTAG逻辑还可为在系统测试提供边界扫描功能。通过边界寄存器的编程控制可以对所有器件引脚、SFR总线和I／O口的弱上拉功能实现观察和控制。由于C8051F020是51单片机中速度最快的单片机，本系统采用C8051F020单片机大大提高系统反应时间。又有51的内核方便的移植其他的51程序缩短了开发周期。同时C8051F020的JTAG逻辑使整个系统的调试更加简单明了。
尽管现在的汽车电子已经很发达了，但是还有一些问题还没有很好的解决。比如很多新手在驾驶手动挡的汽车时由于油门和离合器的结合不好而导致突然熄火，这种情况如果发生在中途行驶时尤其在汽车上坡的时候是非常危险的。而我们设计的汽车驾驶辅助系统就可以采集当前的发动机转速和发动机的负载从而调整发动机的输出功率来避免汽车突然熄火。还有就是汽车在夜间行驶时，当汽车转向的时候由于汽车的前大灯不能够及时的跟着汽车转向，从而在前侧面会造成一定的盲区。如果在这个盲区里有人或者其他的东西，这样司机就不会很早的发现从而也埋下了驾驶的安全隐患。很多汽车都配备了空气悬挂系统，但是空气悬挂系统也仅仅用来提高在比较颠簸路段的舒适性。而我们可以用OMO2传感器来测量出汽车在转向时的向心力通过控制系统结合空气悬挂使汽车地盘转动一定的倾角，使向心力和重力的合力垂直于座位这样的话人们在坐车的时候就不会感觉向心力了。在下面我简要的说明一下设计的汽车驾驶辅助系统：
第六届信息技术应用水平大赛
基于OMO2传感器的汽车驾驶辅助系统
学 校：
参赛队员：
专 业：
指导教师：
摘要：此系统是基于OMO2传感器的汽车驾驶辅助系统，主要包括速度检测模块、向心力采集模块、底盘模拟模块和前大灯模拟模块。采用OMO2传感器采集信息，通过C8051F020处理数据，从而通过步进电机调节底盘和前大灯的角度，同时检测模拟发动机转速，通过调节PWM波占空比来稳定发动机的转速。