尹国柱

（河南工业和信息化职业学院，河南 焦作 454000）

1 引言

当前，随着我国车辆工业和交通道路的发展，汽车也在交通运输方面承担了越来越多的任务。当车辆在行驶过程中发生故障时，根据交通法规的有关规定，都需要在来车方向的适当距离放置三角警示牌，只有放在一定的安全距离，它才能够发挥应有的安全作用。一般来说，白天时在城市道路上要把警示牌放在车后50 米的位置，如果是在高速公路上则要放置在车后150 米左右的位置，这样才能给后车司机留下足够的避让距离。如果是在晚上或光线昏暗的时候，放置的距离还需要相应加长，在城市道路上放置点需要距离故障车辆100 米左右，在高速公路上需要放置在250 米左右远的地方。

目前的放置方法，都是由司乘人员手拿警示牌徒步走到适当位置放置，特别是在高速公路上，在放置警示牌的过程中极易发生二次事故。针对这种情况，为了避免二次事故的发生，本文设计了一种能遥控行走的智能三角警示牌。

2 硬件电路设计

2.1 主要功能

（1）具有遥控行走功能，司乘人员利用遥控器控制三角警示牌行进。（2）具有预设定距离的功能。在控制板面上设计一个按钮用来设定警示牌放置的距离，利用三位LED 七段数码管显示设定的距离。通过按钮重复动作可以改变设定距离值，当三角警示牌运动到设定距离时将不能再前进，只能左右调整状态或后退。（3）具有灯光闪烁的警示功能。在警示牌上安装有相互间隔的高亮度红色和蓝色LED 灯，正常工作时使红色和蓝色的LED 灯交互闪烁，发出灯光警示效果。

2.2 控制器

图1 智能三角警示牌结构框图

本文设计的电路框图如图1 所示。该电路的控制核心选用Atmel 公司生产的AT89S52 单片机，该单片机是一种低功耗、高性能8 位微控制器，具有8KB 在系统可编程Flash 存储器，用于过程调试较为方便。

2.3 遥控发射和接收模块的选择

遥控发射与接收常用的有两种方式：一是采用红外发射与接收模块，其特点是不干扰其他电器设备工作，也不会影响周边环境，电路调试简单，若对发射信号进行编码，可实现多路红外遥控功能，但红外遥控器的控制距离大约10 米左右，难于满足本设计的要求。另外一种是采用无线遥控与接收模块PT2262/PT2272。编码芯片PT2262 以及解码芯片PT2272 是目前在无线通信电路中较为常用的一种芯片。接收芯片PT2272 的数据输出位数有0、2、4、6 位等多种，数据输出又具有“暂存”和“锁存”两种方式，方便用户选择使用，后缀为“M”为“暂存型”，后缀为“L”为“锁存型”。本设计中由于要控制警示牌的前进、后退、左转、右转，因此需要有四个控制信号，也就需要4 位数据编码，所以本设计采用的是M4 型号。

其工作过程是： 当遥控发射器有按键动作时，PT2262 首先进行编码，然后经过315MHz 调制电路调制后，将功率放大，最后输出编码。接收电路将收到的信号通过PT2272 的14 引脚送入其内部，再将收到的信号解码。当接收到信号后，PT2272 将其地址码经过两次比较核对后，VT 脚输出高电平，同时与PT2262相应的数据引脚(D0～D3)也输出高电平，而这些数据通过单片机的P2.4～P2.7 引脚输入到单片机内部，经过处理后使对应的单片机引脚输出相应电平信号驱动电机。因此，当遥控器有按键按下，接收模块收到信号后，单片机就可以根据接收的信号对遥控警示牌进行相应的操作。

2.4 电机驱动模块

电机驱动模块采用的SGS 公司生产的一种高电压、大电流L298N 电机驱动芯片，内含两个H 桥电路，可驱动遥控警示牌的左右两个直流电机。当左电机单独正转时，遥控警示牌向右转弯；当右电机单独正转时，遥控警示牌将向左转弯。若左右电机同时正转或反转，则对应实现遥控警示牌的前进与后退的功能。因为在本设计中不需要调速，所有使能端ENA 和ENB 直接接高电平。其驱动电路图如图2 所示。

图2 电机驱动电路

2.5 预定距离控制

预定距离的设置是利用一个与单片机外部中断引脚P3.2相连的按钮来循环设置，分别是000→050→100→150→250→000。当预定距离为000 时，遥控警示牌的放置完全靠遥控按钮操作控制。其他四种情况下，当设定好距离后，只要按一下遥控器上的前进按钮，遥控警示牌就会自动行驶，直到行驶到指定距离停止，在行驶过程中，可以利用遥控器对遥控警示牌的行驶方向进行调整。

距离测定电路采用了光电测量方法，具体做法是在电机转轴上安装固定一个不透明的圆盘，其边缘上有N 个等分圆孔，在圆盘的两侧安装一对光电偶，其位置对准圆孔处。当电机带动圆盘转到圆孔处时，发光二极管通过圆孔将光照射到光敏三极管上，三极管导通，反之三极管截止，电机每转动一周，根据图1 可以看出在单片机的P3.4 引脚上将会产生N 个低电平。因此，根据低电平的数量就可以计算电机转动的圈数，再结合车轮的周长l，就可以得出设定距离L 与总的低电平个数n 之间的关系为：

n=N*L/l

利用单片机的计数器T0 通过对低电平脉冲的计数来实现运行距离的控制。

3 系统软件设计

系统软件的设计思路是采用模块化程序结构，主要包括主程序、外部中断程序、定时器中断程序、显示与LED 闪烁驱动子程序等。主程序中，根据判断是否需要预置距离来决定程序的运行，当不需要预置距离时，遥控警示牌的运动完全靠遥控器控制，根据遥控器的动作，确定警示牌应当进行何种动作(包括前进、后退，左转、右转)，从而控制电机驱动芯片L298，驱动对应的直流电机的正反转来实现警示牌与无线遥控器按下的按键相对应的功能。若需要预置距离，则程序启动单片机的计数器T0 工作，来实现对距离的控制。主程序流程图如图3 所示。

图3 主程序流程图

4 结语

通过对系统的硬件和软件进行综合调试，能够完成设计任务要求。本设计优点体现在：一是利用单片机的强大功能和遥控技术，解决了现在放置和取回警示牌过程中存在的安全隐患问题，在实际应用中，警示效果非常明显，特别是在夜晚或光线较暗的场合效果更好。二是能够预置放置距离，通过实际测量，在平整路面上，放置到250 米远时，误差不大于10 米。设计实现了电路简单、使用方便、运行稳定的特点。

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