文档介绍：基于51单片机的 汽车智能语音避障系统
【摘要】:本次设计以高速行驶的汽车与路面突然出现障碍物为基点进行研究与开发,因此在本次中主要采用以AT89C52单片机为核心、以小车为载体来实现汽车智能语音避障系统。同时利用目前应用比较广泛的超声波技术来探测路面上的障碍。为了让系统易于控制,我们在设计中还加入了显示器件来实时监控距障碍物距离。同时为了人机交互效果更好,在系统中采用语音模块来提示前方有危险物存在并进行报警告知驾驶员谨慎操作。为了体现出系统的可控性,当遇上危险物时用PWM对来对电机进行减速,不至于冲向障碍物,使系统达到一个理想的运行状态。
【关键词】:80C51单片机、超声波、语音模块、避障
一、前言
概述
随着科学技术的提高,汽车工业也得到了迅速发展,而且越来越趋向于智能化,现代道路比较拥挤,交通事故频繁出现,而且有些交通事故是在司机没有意识情况下产生。通过一些资料的分析80%以上的车祸是由于驾驶员反应不及与手刹使用不当所引起,67%的车发生追尾相撞、侧面相撞。因此车在行驶时两辆车之间存在一定的安全距离是非常重要的,当两辆车之间的距离小于安全距离时就有可能发生交通事故,本设计就是在这样的背景下提出来的,我们采用目前比较流行的超声波技术来探测前方的危险物,当发现因此我们前方车辆的距离小于安全距离时,就让汽
车减速并用语音告知驾驶员危险存在让其谨慎行驶,然后再判断一下是否进入危险距离区域,如果是就让车避开障碍物,这样可以有效的防止交通事故的发生。同时设计的汽车智能语音避障系统具有两车之间距离显示、碰到障碍物时自动减速并且避开障碍物、同时进行危险距离温馨的语音提示、小车速度可控等功能。本系统的创新在于:
(1) 采用了目前被广泛应用于倒车防撞系统中的超声波技术,可以借助于倒车防撞系统来实现,经济实惠,开发起来也比较容易。
(2) 当遇到危险时可实现自动减速、进行语音报警实时提示驾驶员危险存在、自动避开障碍物,而且语音的提示音可由自己自行录制方便用户使用。
(3) 可广泛应用于交通系统中,不仅适用于疲劳驾驶、酒后驾驶、在一些司机反应不及以及误操作交通事故中,也能起到很大作用
根据背景的设想,系统可划分为单片机模块、电源模块、显示模块、电机驱动、语音模块、监控模块、稳压电路。模块框图如下所示:
电源模块
语音模块
监控模块
电机驱动
显示模块
稳压电路
图1 模块基本框图
微
处
理
器
安全距离调节
为了实现各模块的功能,分别对各模块进行分析。
二、方案设计与论证
(1) 微处理器控制模块
单片机主要用于协调和控制各个模块的运行,为此得出三种方案:
方案一:采用FPGA作为控制器,FPGA采用并行输入输出,提高处理速度,但由于本次设计对数据的处理速度要求不高,因此其高速在这上面得不到体现,同时其成本比较高,芯片的引脚偏多,给电路的焊接带来了不便。
方案二:采用STC51系列的作为控制器件,其端口为准双向并行口,可兼有外部并行总线,同时其外围扩展功能也比较强。
同时用51系列来处理速度要求不是很高的数据,比较实惠。操作起来也比较方便、容易。因此51也被广泛用于生活中。
方案三:采用ARM作为系统控制器。ARM有七种模式,其中的每一种模式都有独立的寄存器;寄存器寻址、操作灵活、速度快,RAM和FLASH容量都比较大。但其价格比较昂贵,在本系统中应用其高速的功能得不到体现。
方案选择:综上所述,我们选择了方案二。
(2) 监控模块
监控模块作为本次设计中比较重要的一部分,它担负着障碍物的监控以及时探测出前方的危险物的责任。
方案一:采用红外线来检测,红外线虽然比较实用,而且折射率比较小,同时在传播过程中不易扩散,因此很多测距仪器都选用了红外。不过红外线在测距过程中精度比较低,距离较近,同时方向性比较差,给在汽车上使用带来了不便。
方案二:采用超声波来检测,由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播较远,因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于控制。因此许多倒车系统中经常使用超声波来监测。
方案选择:综上所述,考虑到超声波的实用性,我们选择了方案二。
(3) 显示模块
方案一:使用液晶显示距障碍物的距离。液晶显示屏(LCD)具有科技含量高、低耗电量、无辐射危险,且画面效果好,分辨率高,能显示字母、数字符号、中文字形及图形,同时抗干扰性强等特点。
方案二:使用传统的数码管显示。数码管是采用BCD码来显示数字,程序编译容易,占用资源比较少。但数码管显示的内容确实有限。
方案选择:综上所述,我们选择了方案一,以方便观察。
(4) 电机驱动模块
方案