汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)

1、摘 要本次設(shè)計(jì)主要從實(shí)驗(yàn)研究分析的角度，分析了汽車倒車防撞系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)原理以及目前國內(nèi)外此類防撞系統(tǒng)存在的問題。并詳細(xì)的介紹一種超聲波測距系統(tǒng)以及根據(jù)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研制的汽車倒車防撞報(bào)警器。它能自動檢測車尾障礙物的距離，當(dāng)達(dá)到極限位置的時候，并能發(fā)出聲光報(bào)警，提醒司機(jī)剎車。設(shè)計(jì)采用國內(nèi)生產(chǎn)廠家的通用元件，成本低、性能可靠，有利于推廣。超聲波距離傳感器采用壓電元件鋯鈦化鉛，一般稱為RZT，這種傳感器的特點(diǎn)在于具有方向性，汽車所用的倒車聲納系統(tǒng)利用超聲波距離傳感器的“回聲”現(xiàn)象制成的，倒車時向車輛后方發(fā)射超聲波，測定超聲波遇到障礙物后返回的時間，就可以得到車到障礙物的距離。本文設(shè)計(jì)的防撞裝置在結(jié)構(gòu)

2、上采用微電腦技術(shù)和專用芯片設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡單，小型化的特點(diǎn)，非常適合用于測控系統(tǒng)；在軟件設(shè)計(jì)上，突出模塊的靈活性，并且C51語言簡潔，大大簡化了編寫程序的工作量。比較現(xiàn)在市場上已有的汽車防撞器，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，可靠性好，通信能力強(qiáng)，能有效地避免汽車相撞事故的發(fā)生，具有一定的市場價值。且適合廣大電氣系專業(yè)學(xué)生的參考與借鑒。同時，本設(shè)計(jì)也存在一定的不足，盡請老師給予指出并糾正錯誤。關(guān)鍵字：超聲波、汽車倒車、防撞、報(bào)警器、傳感器目 錄摘 要1目 錄2緒 論4第一章 汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡介51.1 設(shè)計(jì)概要51.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求51.1.2研究方法51.1.3解決的關(guān)鍵問題51.2 汽車

3、防撞報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義6第二章 設(shè)計(jì)思路分析82.1 系統(tǒng)總體方案82.2 工作原理92.3 控制器AT89C2051的功能特點(diǎn)9第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)103.1 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)103.2 遙控器控制框圖113.3 工作原理剖析123.3.1傳感器的選擇123.3.2超聲波的發(fā)射與接收電路123.3.3測速原理133.4 實(shí)物設(shè)計(jì)所能達(dá)到的功能及操作說明13第四章 系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì)144.1 主程序144.2 串口通信模塊transplantC154.3 程序編寫16第五章 調(diào)試與測試18總 結(jié)19參考文獻(xiàn)21附錄122附錄223致 謝26緒 論隨著時代的發(fā)展及社會的進(jìn)步，越來越多的汽車進(jìn)

4、入了普通人的家庭。汽車逐漸成為人們生活中不可缺少的一部分。盡管公路條件在不斷地改進(jìn)，但仍然避免不了公路上汽車擁擠的現(xiàn)狀，再加上設(shè)計(jì)車速不斷提高，惡性交通事故無時無刻不在發(fā)生，給人們和社會帶來了巨大的生命與財(cái)產(chǎn)損失。汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)也因此應(yīng)用而生。汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)是一種當(dāng)汽車離障礙物較近時向司機(jī)預(yù)先發(fā)出報(bào)警信號的裝置，通常系統(tǒng)的各個探測器安裝于汽車的幾個關(guān)鍵的車身部位，能探測到接近車身的行人、車輛和周圍的障礙物，能向司機(jī)或乘客提前發(fā)出即將發(fā)生撞車危險(xiǎn)的信號，促使司機(jī)甚至撇開司機(jī)采取應(yīng)急措施處理特殊險(xiǎn)情，避免損失。同時當(dāng)汽車發(fā)生故障時，可以通過按動警示信號鍵向過往的車輛發(fā)送無線警示信號，提醒過往車

5、輛的司機(jī)注意，從而更有效地避免交通事故的發(fā)生。汽車的各種方便性正不斷地被人們所接受，現(xiàn)如今如同是一般的家用電器一樣地進(jìn)入平常百姓的家中，開發(fā)本系統(tǒng)，可以廣泛地安裝于各種家用轎車、客車、貨車等，如與車載微型電腦相配合，可以實(shí)現(xiàn)更多的人工智能化操作，是實(shí)現(xiàn)汽車無人駕駛必不可少的一個組成部分，也是未來汽車的發(fā)展方向，因此運(yùn)用前景是相當(dāng)可觀。本設(shè)計(jì)采用了以AT89C52為主控芯片，利用三極管的開關(guān)特性驅(qū)動T4016（40kHz超聲波發(fā)射端子）發(fā)射40kHz方波，然后接收端子R4016接收信號，經(jīng)放大電路及后級處理后單片機(jī)接收到一個下降沿中斷，對信號傳輸期間所計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后實(shí)現(xiàn)LED顯示障礙物與汽車發(fā)

6、射端的距離。本文重點(diǎn)介紹了三極管的開關(guān)特性，發(fā)射端與接收端的壓電效應(yīng)，檢波整流電路以及運(yùn)放的簡單應(yīng)用。經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證，在車體上合理布置該報(bào)警器，利用超聲波測量汽車與障礙物距離，實(shí)現(xiàn)汽車前行和倒車時與障礙物之間距離的檢測；通過LED點(diǎn)陣實(shí)時顯示距離，使汽車避免和障礙物發(fā)生碰撞。實(shí)驗(yàn)表明該汽車防撞報(bào)警器具有測距速度快、準(zhǔn)確度高、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。而且本設(shè)計(jì)的應(yīng)用領(lǐng)域也將十分廣泛，不僅可以在汽車工業(yè)中運(yùn)用，當(dāng)配上相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，還可以運(yùn)用于工業(yè)機(jī)床的限位自動控制當(dāng)中。第一章 汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡介本設(shè)計(jì)利用MCS-51系列單片機(jī)為核心器件并結(jié)合比較常規(guī)的超聲波傳感器以及價格低廉的電子

7、元件，由超聲波發(fā)生電路、超聲波信號接收電路、微波信號發(fā)生電路、感應(yīng)信號放大及處理電路、中央處理單元電路，報(bào)警電路以及無線報(bào)警信號發(fā)射電路組成一個低誤差，高精度，多功能的汽車防撞系統(tǒng)。1.1 設(shè)計(jì)概要1.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1） 設(shè)計(jì)一套汽車倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)： 要求有一臺主機(jī)； 汽車與物體距離小于設(shè)定值時，利用蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警； 通過按鍵選擇報(bào)警的距離； 數(shù)碼顯示選擇的檔位。2）已知條件：防撞報(bào)警儀的主要設(shè)計(jì)指標(biāo) 報(bào)警距離：530m，根據(jù)用戶的具體需要連續(xù)可調(diào)； 根據(jù)用戶的需要選用分檔：0.6m，1.0m，1.5m，1.8m，2.4m； 電源：車載電瓶12V； 環(huán)境溫度：-20+70； 報(bào)警器尺寸

8、：155mm155mm63mm，重量：3.5kg。3） 主要技術(shù)指標(biāo)： 輸入電源：車用直流電源，DC12V； 發(fā)射頻率：40kHz； 接收頻率：40kHz（中心頻率）； 報(bào)警音量：分貝； 探測距離：三檔可調(diào)。1.1.2研究方法通過超聲波和微波雙重探測器、通過采樣放大輸入單片機(jī)系統(tǒng)、通過單片機(jī)的處理、完成對車輛周圍障礙物的探測與報(bào)警，通過無線電信號向周圍事物傳遞信息。1.1.3解決的關(guān)鍵問題解決周圍無線電信號對系統(tǒng)準(zhǔn)確性的干擾，準(zhǔn)確區(qū)分障礙是否位于有效的范圍內(nèi)。解決汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)裝備，需完成物體檢測傳感器的選型，設(shè)計(jì)放大器電路、控制信號轉(zhuǎn)換電路、無線警示信號發(fā)射電路、報(bào)警電路。編寫本設(shè)計(jì)所需要

9、的程序，并對各部分電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、調(diào)試，最后完成系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)。最終達(dá)到：1） 具有測距功能，防護(hù)距離可人為預(yù)置；2） 具備測角能力，目標(biāo)的方位角信息對于去除虛警是必不可少的；3） 信息傳輸選用無線射頻方式，工作頻率315MHz；4） 易于產(chǎn)生抗干擾性能強(qiáng)的復(fù)雜發(fā)射信號，配合實(shí)時高效的信號處理和目標(biāo)檢測算法，用以去除虛警；5） 能避開前后、左右、上下的障礙物；6） 當(dāng)?shù)缆飞瞎收宪嚰笆鹿受嚧蜷_警示燈時，隨即發(fā)射防撞信號。附近駛近車輛在150米處，能及時收到故障車及事故車發(fā)出的遇障語音提示，即三聲“注意防撞”，在聲音啟動時本產(chǎn)品另有一紅燈同時閃爍，直到駛離遇危區(qū)域紅燈自動解除。圖1-1 系統(tǒng)總體框圖1.

10、2 汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義汽車防撞系統(tǒng)是一種高科技的產(chǎn)物，它將伴隨著光機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步而得到新的發(fā)展。汽車防撞系統(tǒng)的核心在于快速準(zhǔn)確地測量出汽車前方障礙物之間的距離，并及時發(fā)出報(bào)警信號以及自動剎車等應(yīng)急措施，從而實(shí)現(xiàn)防撞。奔馳公司和沃爾沃公司在汽車防撞器方面走在世界前列。美國的大眾機(jī)械師雜志介紹了戴姆勒-克萊斯勒公司汽車防撞器的研究情況。該防撞器結(jié)構(gòu)主要是兩個測距儀和一個影像系統(tǒng)，能夠測出安全距離，如果發(fā)現(xiàn)車前有障礙物，計(jì)算機(jī)能夠自動引發(fā)剎車裝置。戴姆勒-克萊斯勒公司的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，汽車以每小時20英里（32.18公里小時）的速度行駛，在距離障礙物40英尺（12.19米）時，若司機(jī)仍在

11、加速，自動防撞器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)就會自動剎車，在距離障礙物1英寸（2.04厘米）的地方使車停下來，從而避免了撞車。第二章 設(shè)計(jì)思路分析本設(shè)計(jì)主要由計(jì)數(shù)器、中斷接收器、計(jì)算距離、二進(jìn)制數(shù)到BCD碼的轉(zhuǎn)換、比較報(bào)警和顯示模塊組成。介紹了基于AT89C2051單片機(jī)的性能及特點(diǎn)，及以其為核心的一種低成本、高精度、微型化、數(shù)字顯示的汽車防撞報(bào)警器。該防撞報(bào)警器利用超聲波及集成霍爾原件實(shí)現(xiàn)對汽車的測距和測速，利用單片機(jī)的實(shí)時控制和數(shù)據(jù)處理功能，完成系統(tǒng)的控制。設(shè)計(jì)中給出了報(bào)警器的硬件電路原理及軟件設(shè)計(jì)。隨著現(xiàn)代化節(jié)奏的加快，交通事故發(fā)生的頻率也在增加，為提高汽車運(yùn)行的安全性，本設(shè)計(jì)介紹了一種單片機(jī)控制的汽車防

12、撞報(bào)警系統(tǒng)。該裝置將單片機(jī)的實(shí)時控制及數(shù)據(jù)處理功能，與超聲波的測距技術(shù)、傳感器技術(shù)想結(jié)合，可檢測汽車運(yùn)行中后方障礙物與汽車的距離及汽車車速，通過數(shù)顯裝置現(xiàn)實(shí)距離，并由發(fā)生電路根據(jù)距離遠(yuǎn)近情況發(fā)出警告聲。2.1 系統(tǒng)總體方案汽車防撞報(bào)警儀采用由AT89C52單片機(jī)為核心組成的微機(jī)系統(tǒng)，對儀器進(jìn)行控制，其硬件系統(tǒng)如圖2-1所示。圖2-1 儀器硬件框圖2.2 工作原理本防撞裝置利用聲波作為檢測波，利用超聲波作為機(jī)械波，其頻率為20kHz20MHz。隨著頻率的增加，檢測距離減小，使用頻率在1540kHz之間，檢測距離為0530m，由發(fā)射器、接收器、控制器和反射板組成。發(fā)射器、接收器和控制器安裝在防撞主

13、體(指由產(chǎn)品控制能實(shí)現(xiàn)防撞功能的汽車面板)上。發(fā)射器發(fā)出檢測波，經(jīng)反射面反射給接收器，通過判斷處理后，發(fā)送控制器執(zhí)行規(guī)定的功能。基于單片機(jī)的天車防撞系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)和專用芯片測量超聲波發(fā)射到反射回所需的時間t，由S=vt(v=314ms，計(jì)算時加入溫度補(bǔ)償)得到從聲波發(fā)射到反射面的距離。此距離隨時顯示在汽車駕駛室內(nèi)，軟件可以設(shè)置幾級提示和報(bào)警，當(dāng)車障之間距離小于安全距離時，設(shè)置在駕駛室的聲光報(bào)警儀即發(fā)出聲光信號，通知駕駛員謹(jǐn)慎操作，從而有效地防止碰撞事故發(fā)生，保證人身及設(shè)備的安全。2.3 控制器AT89C2051的功能特點(diǎn)AT89C2051是一個低耗能、高性能的CMOS8位微處理器

14、，與MCS-51系列指令集和引腳兼容，有一下特點(diǎn)：128bytes內(nèi)部RAM,2Kbytes EPROM,15根I/O線，2個16位定時/計(jì)數(shù)器5個兩級中斷源，1個全雙工串行口，一個片內(nèi)精密模擬比較器和片內(nèi)振蕩器，低功耗的閑置和掉電模式。工作電壓范圍4.25V5.5V，工作頻率取12MHz。AT89C2051中的兩個16位定時.計(jì)數(shù)器寄存器T0和T1，作定時器時，可計(jì)數(shù)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/12；作計(jì)數(shù)器時，可對外部輸入引腳P3.4/T0和P3.5/T1上出現(xiàn)從1至0的變化時增1，計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)從功能上劃分可以分成方波信號產(chǎn)生部分，開關(guān)部分，

15、信號放大部分，檢波整流及穩(wěn)壓部分，人機(jī)交換部分。超聲波發(fā)射部分：由信號發(fā)生電路產(chǎn)生方波信號，利用三極管的開關(guān)管特性，信號經(jīng)過放大處理后，通過發(fā)射端子發(fā)射。超聲波接收部分：通過接收端子接收反射回來的信號，經(jīng)過放大電路處理后，利用整流檢波電路將交流信號變換為直流電壓信號，再經(jīng)過穩(wěn)壓處理后送往單片機(jī)，通過C語言編程進(jìn)行測距，人機(jī)交換部分是由LED（液晶）顯示及一些功能按鍵組成。3.1 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)該報(bào)警器由控制系統(tǒng)、超聲波發(fā)射電路、接受電路、測速電路、報(bào)警電路、LED顯示電路組成，電路原理框圖如下。圖3-1 系統(tǒng)原理圖超聲波發(fā)射電路由CC7555時基電路和超聲波發(fā)射探頭組成。單片機(jī)AT89C20

16、51的P1.7引腳控制CC7555時基電路產(chǎn)生40KHz的頻率信號給超聲波發(fā)生器，由超聲波探頭發(fā)射的超聲波射向障礙物。利用超聲波測距具有以下特點(diǎn)：測量靈敏度高，穿透力強(qiáng)，測量速度快，測量角度大，可對較大范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測。超聲波接收電路由超聲波接收探頭、放大器和整形器組成。由障礙物反射回來的超聲波經(jīng)接收探頭，變換成電脈沖信號，再由放大器、整形器放大和整形后送入到單片機(jī)AT89C2051的P3.2引腳。放大器宜選擁有足夠增益和較低噪聲的寬帶放大器，以保持脈沖信號尤其是前沿不發(fā)生畸變，提高測距的精度。測速電路由傳感器、脈沖放大器、整形器、CC7555時基信號電路。選通門組成?；魻柤蓚鞲衅鲗④囕?/p>

17、轉(zhuǎn)速信號變成脈沖信號輸出，經(jīng)放大、整形電路后送入選通門，由CC7555時基電路產(chǎn)生的單位時基信號控制選通門的開與閉，以控制轉(zhuǎn)速信號在單位時間內(nèi)通過選通門，送入單片機(jī)AT89C2051的P3.5引腳，控制T1計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在單位時間內(nèi)的計(jì)數(shù)。報(bào)警電路由CC7555電路和揚(yáng)聲器組成。AT89C2051的P1.6控制CC7555電路根據(jù)測量結(jié)果，產(chǎn)生一定頻率的信號驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲。在揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲時，時基電路CC7555處于暫穩(wěn)態(tài)，此時電源向電容充電，從而使CC7555結(jié)束暫穩(wěn)狀態(tài)，輸出低電平，使揚(yáng)聲器停止發(fā)出報(bào)警聲，直到下一次測距結(jié)束產(chǎn)生新的報(bào)警聲。LED顯示電路由數(shù)碼管和驅(qū)動電路組成。

18、用兩個數(shù)碼管顯示距離，數(shù)碼管采用靜態(tài)顯示，由芯片MCS14495驅(qū)動顯示，P1.4、P1.5分別作為驅(qū)動芯片MCS14495的鎖存信號，用于控制產(chǎn)生的BCD（BinaryCode Dencimal，二進(jìn)制編碼表示的十進(jìn)制數(shù)）碼是顯示高位還是低位?？刂破鰽T89C2051主要完成程序的執(zhí)行、數(shù)據(jù)的處理和對外部電路的實(shí)時控制。內(nèi)部定期T0工作在定時方式，T0在超聲波發(fā)射時開始計(jì)數(shù)，當(dāng)P3.2引腳收到回波后，停止計(jì)數(shù)，T0所計(jì)時間即為超聲波往返傳輸時間，單片機(jī)對該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即可測出距離。內(nèi)部定時器T1工作在計(jì)數(shù)方式，由P3.5引腳輸入的脈沖信號控制T1計(jì)數(shù)，由T1所計(jì)數(shù)值確定汽車的轉(zhuǎn)速。單片機(jī)根

19、據(jù)所測距離和車速進(jìn)行比較，判斷是否驅(qū)動報(bào)警電路報(bào)警，如設(shè)定：當(dāng)車速小于等于30Km/S時，安全距離應(yīng)大于等于1m；當(dāng)車速小于等于80Km/s時，安全距離應(yīng)大于等于2m；當(dāng)車速大于80Km/s時，安全距離應(yīng)大于等于5m。3.2 遙控器控制框圖遙控器原理參數(shù)：1） 測量障礙物距離：05米；2） 顯示方式：靜態(tài)連續(xù)顯示；3） 檢測人體：采用紅外線傳感器，如有盜竊，能及時將信號傳到單片機(jī)；4） 報(bào)警處理：對所測的參數(shù)進(jìn)行超限判斷，如超限，給出聲光報(bào)警；5） 發(fā)射和接收功能：通過防盜發(fā)射器和接收器實(shí)現(xiàn)，由單片機(jī)控制。另有遙控器對防盜信號進(jìn)行遙控。3-2 遙控器控制框圖3.3 工作原理剖析3.3.1傳感器

20、的選擇汽車防撞系統(tǒng)涉及到距離的檢測，根據(jù)測量的環(huán)境和要求，利用超聲波測距具有測量靈敏度高，穿透力強(qiáng)，測量速度快，測量角度大的特點(diǎn)，可對較大范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測。本系統(tǒng)選用MA40EIS型超聲波發(fā)射傳感器和MA40EIR接收傳感器。3.3.2超聲波的發(fā)射與接收電路超聲波測距的原理是，通過不斷檢測超聲波后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射超聲波和接收到回波的時間差T，然后求出距離S=CXT/2,其中，C為超聲波波速，常溫下取為344m/s。聲速確定后，只要測得超聲波往返的時間，即可求得距離。超聲發(fā)射電路：由555時基電路和超聲波發(fā)射探頭組成，單片機(jī)AT89C51的P1.5端反相后接4腳，控制55

21、5時基電路產(chǎn)生40kHz的頻率信號(此時超聲波振幅最大)給超聲波發(fā)生器，由超聲波探頭發(fā)射的超聲波射向障礙物。圖3-3 超聲波的發(fā)射原理圖圖3-4 超聲波的接收原理圖3.3.3測速原理汽車車速的測量是通過霍爾集成傳感器來實(shí)現(xiàn)的。即，將裝有永久磁鐵的轉(zhuǎn)盤的輸入軸與車輪的轉(zhuǎn)軸相連，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動。此時，轉(zhuǎn)盤上的永久磁鐵會經(jīng)過霍爾集成傳感器，從而在霍爾集成傳感器的輸入端得到一個磁信號，如果轉(zhuǎn)盤不停轉(zhuǎn)動，霍爾集成傳感器便會輸出轉(zhuǎn)速信號?？梢哉f，對汽車車速的測量實(shí)質(zhì)上是對轉(zhuǎn)速信號的頻率的測量。3.4 實(shí)物設(shè)計(jì)所能達(dá)到的功能及操作說明采用51系列單片機(jī)中的簡易型產(chǎn)品AT89C2051作為中央處理

22、器，選用專用配對的超聲波組件，進(jìn)行超聲波信號與電信號的相互轉(zhuǎn)換，利用超聲波傳感器的選頻特性，對接收到的超聲波信號進(jìn)行幅值判斷，從而達(dá)到不同距離的選擇與報(bào)警的目的。操作說明：1） 接上電源，紅色電源指示燈點(diǎn)亮，同時數(shù)碼管顯示0，此時系統(tǒng)不發(fā)送超聲波信號；2） 按動距離選擇按鍵，蜂鳴器鳴叫，同時數(shù)碼管顯示0到3這幾個數(shù)字，當(dāng)顯示1、2、3檔時，設(shè)計(jì)與調(diào)試時設(shè)定的距離分別表示60厘米、50厘米、40厘米，只要有物體靠近探測器，就會發(fā)出嘟、嘟、嘟的報(bào)警聲。第四章 系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì)超聲波測距的軟件部分主要由40kHz方波產(chǎn)生程序和距離顯示程序組成。采用C51語言來實(shí)現(xiàn)，該語言具有可移植性好、表達(dá)能力強(qiáng)。

23、方式靈活?？蛇M(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)、可以直接控制計(jì)算機(jī)硬件、生成代碼質(zhì)量高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。同時具有完善的調(diào)試功能。4.1 主程序?yàn)榱诉_(dá)到前述儀器的主要功能，程序采用C51的功能模塊逐一實(shí)現(xiàn)。程序分為主程序(chretc)和另外三個模塊文件，即displayc，eraseinta51，transplantc。本設(shè)計(jì)裝置的控制軟件要完成系統(tǒng)的初始化，控制觸發(fā)脈沖信號的發(fā)射與接受，根據(jù)時間計(jì)算障礙物的距離，根據(jù)計(jì)數(shù)頻率計(jì)算汽車車速，判斷所測距離是否在車速所對應(yīng)的安全范圍內(nèi)，并根據(jù)計(jì)算和判斷結(jié)果產(chǎn)生BCD碼和相應(yīng)頻率的脈沖信號，以驅(qū)動顯示電路和發(fā)生電路實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)功能的主流程圖。圖4-1 主流程圖本程序?qū)?/p>

24、作過程分了8個狀態(tài)：準(zhǔn)備狀態(tài)(t0t1)、發(fā)射超聲波(t1t2)、不接收信號時間(t2t3)、等待聲波反射時間(t3t4)、測反射的個數(shù)(t4t5)、不計(jì)反射波個數(shù)，間歇一段時間(t5t6)、再測波的個數(shù)(t6t7)、間歇時間(t7t0)。為測得超聲波收發(fā)時間差t，換算成距離s和判斷是否報(bào)警，程序中使用了兩個函數(shù)：一個是void t0Interrupt(void)interTupt：1 using 1，它是t0計(jì)時中斷函數(shù)，通過switch語句處理由工作過程分成的8種狀態(tài)。另外一個是函數(shù)void intInterrupt(void)interrupt2 using 2，它處理反射回來的輸入信號

25、，發(fā)生在t3r4階段，主要是由int1外部中斷來得出時間distanceIn-time，并啟動T1計(jì)數(shù)器，它用來計(jì)算反射波個數(shù)。通過以上兩個函數(shù)可獲得t，后面轉(zhuǎn)換成s和判斷是否報(bào)警便迎刃而解。Chretc的函數(shù)組成：void enterT0-T1(void) ；進(jìn)狀態(tài)t0T1void entercheck(void) ；開始的一輪測距void t0Interrupt(void) interrupt 1 using 1void intLInterrupt(void) interrupt 2 using 2void initMech(void) ；初始化各中斷寄存器void start(void)

26、 ；開始測速void calc(void) ；計(jì)算距離void displayDis(void) ；顯示距離void main(void) ；主函數(shù)主程序?qū)垢蓴_采取了3個措施(防止誤報(bào)警)：1） t4t5狀態(tài)，給反射回來的波定個窗口，對于高于333 Hz或小于111 Hz的波不計(jì)數(shù)；2） t6t7狀態(tài)，通過測10 ms來判斷：若是干擾在此時能測到；若是正常反射，此時應(yīng)根本測不到波；3） 對報(bào)警判斷兩次(13 s會自動清0一次)。4.2 串口通信模塊transplantC主要將主AT89C52的程序中chDis準(zhǔn)確無誤傳給顯示部分(位于駕駛室)，設(shè)計(jì)一個通信協(xié)議，以保證不收亂碼，即在chDis

27、這個數(shù)據(jù)前面添加一個報(bào)頭數(shù)據(jù)Head，而后面添加一個檢驗(yàn)數(shù)據(jù)check，這樣顯示部分就只在Head出現(xiàn)時才接收，且檢驗(yàn)正確才顯示。由于測t時，程序的時序已經(jīng)固定，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行串口通信，就只能夠采用中斷方式，而不能采用查詢方式，否則將出現(xiàn)“死機(jī)”現(xiàn)象。對于displayc，eraseinta51這兩個模塊，在主程序中調(diào)用即可，功能單一：一個用來顯示數(shù)據(jù)；一個用來執(zhí)行iret指令。4.3 程序編寫AJMP MAIN ；主程序入口ORG 0003HAJMP INT0 ；轉(zhuǎn)外部中斷0服務(wù)程序ORG 000BHAJMP ITOP ；轉(zhuǎn)T0中斷服務(wù)程序ORG 001BHAJMP ITOP ；轉(zhuǎn)T1中斷服

28、務(wù)程序ORG 0100HMAIN： MOV SP，#60H ；堆棧初始化ACALL PTOM2 ；對T0，T1初始化RESET： AJMP MAIN ；復(fù)位入口轉(zhuǎn)主程序ORG 0003HAJMP INT0 ；轉(zhuǎn)INT0中斷服務(wù)程序 PTOM2： MOV TMOD，#16H ；T0初始化程序MOV TL0，#FFH ；T0初始化MOV TH0，#FFH；SETB TR0 ；啟動T0SETB ET0 ；允許T0中斷MOV TL1，#0E3H ；T1置初值MOV TH1；#FEHCLR P1.0SETB EA ；CPU開放中斷RET TOINT： CLR TR0 ；停止T0計(jì)數(shù)SETB P1.1 ；

29、建立標(biāo)志RETITOP： MOV TL1，#0E3HMOV TH1，#0FEHCPL P1.0 ；P1.0取反RETILOOP： MOV C，P1.1 ；T0產(chǎn)生過中斷否？JNC LOOPSETB TR1SETB TR1 ；啟動中斷第5章 調(diào)試與測試本汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)選用單片機(jī)AT89C51為信號控制器。具體工作過程如下：防撞開關(guān)與AT89C51的P2.1引腳相連，開關(guān)合上時，AT89C51的P1.5端置0發(fā)射超聲波，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。超聲波接收電路接收到信號將信號輸入到中斷1(為邊沿觸發(fā))，接收到信號的同時計(jì)數(shù)器關(guān)閉，讀出計(jì)數(shù)值，進(jìn)行距離計(jì)算；此距離與報(bào)警距離比較，當(dāng)小于報(bào)警距離時，顯示距離，

30、并且AT89C51P1.6置0進(jìn)行聲光報(bào)警，當(dāng)大于報(bào)警距離時，不報(bào)警。遙控器工作過程如圖3-2：遙控器內(nèi)置單片機(jī)AT89C51，當(dāng)中斷0接收到邊沿觸發(fā)信號時進(jìn)入報(bào)警程序，單片機(jī)的P1.3端置0，進(jìn)行聲光報(bào)警。當(dāng)檢測到關(guān)閉開關(guān)合上時，關(guān)閉聲光報(bào)警；單片機(jī)的P1.1輸出脈沖信號，發(fā)射器發(fā)射頻率信號，由汽車?yán)锏膱?bào)警裝置接收(此控制是防止汽車?yán)锏穆暪鈭?bào)警誤報(bào)警)，同時遙控器自身的中斷0關(guān)閉，以防誤報(bào)警。對于本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其難點(diǎn)在于40KHz信號的產(chǎn)生。由于超聲波傳感器的中心工作頻率為40KHz，當(dāng)偏離這個頻率時，其接收器的靈敏度將明顯降低，具體可以從超聲波傳器的特性曲線中得知。當(dāng)發(fā)送40KHz的頻率時

31、，接收到的信號最強(qiáng)，因此距離也就最大，而當(dāng)偏離時，探測距離也將縮短，這一點(diǎn)是本設(shè)計(jì)總的設(shè)計(jì)思路。對于產(chǎn)生40KHz的驅(qū)動信號，方法有多種，可以選用電感、電容振蕩元件來完成驅(qū)動信號的發(fā)生器，但是其頻率穩(wěn)定性較差，不容易調(diào)準(zhǔn)，因此制作成功的可能性相對較小。本設(shè)計(jì)中，選用了單片機(jī)作為信號的發(fā)生電路，由于采用了頻率穩(wěn)定性好的晶振作為系統(tǒng)的時鐘，因此有極高的穩(wěn)定性，由此產(chǎn)生的驅(qū)動信號也較為穩(wěn)定，當(dāng)編制不同的程序時，可以得到不同的頻率輸出。電路中以接收到的信號強(qiáng)度值作為障礙物的判斷依據(jù)，因此對起控點(diǎn)的選擇也是本設(shè)計(jì)制作成功非常關(guān)鍵性的一部分。由于反射回來的超聲波信號的強(qiáng)弱與環(huán)境因素有關(guān)，因此在調(diào)試時必須非

32、常細(xì)心，注意收集在改變距離時，實(shí)際的直流控制電壓的大小，合理地選擇好電壓比較環(huán)節(jié)的起控點(diǎn)，從而達(dá)到距離小于設(shè)定值時的報(bào)警。本設(shè)計(jì)的原理圖中所標(biāo)為我們實(shí)際調(diào)試好的參數(shù)，但由于電子元件都有一定的誤差值，同時由于三極管的直流放大倍數(shù)也存在差異，因此實(shí)物制作中的調(diào)試非常重要總 結(jié)隨著現(xiàn)代社會交通突飛猛進(jìn)的發(fā)展，車輛的數(shù)量急劇增多，這就不可避免的要出現(xiàn)一些問題。一方面汽車的數(shù)量逐年增加，公路、街道、停車場和車庫擁擠不堪，可轉(zhuǎn)動的空間越來越少；另一方面，新司機(jī)及非專職司機(jī)越來越多，因碰撞引起的糾紛越來越多，車輛之間、車輛與人、車輛與墻壁等障礙物之間的碰撞時有發(fā)生。據(jù)美國相關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，因各種原因造

33、成的車輛碰撞追尾事故占交通事故總量的90%左右。全世界死于車禍的人，要比第二次世界大戰(zhàn)的死亡人數(shù)還要多。因此，要降低公路交通事故，必須大力降低車輛的碰撞事故，而汽車防撞系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用則有助于減少汽車碰撞事故的發(fā)生，因此研究汽車防撞系統(tǒng)的意義是不言而喻的。汽車防撞系統(tǒng)是一種高科技的產(chǎn)物，它將伴隨著光機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步而得到新的發(fā)展。汽車防撞系統(tǒng)的核心在于快速準(zhǔn)確地測量出汽車前方障礙物之間的距離，并及時發(fā)出報(bào)警信號以及自動剎車等應(yīng)急措施，從而實(shí)現(xiàn)防撞。奔馳公司和沃爾沃公司在汽車防撞器方面走在世界前列。美國的大眾機(jī)械師雜志介紹了戴姆勒-克萊斯勒公司汽車防撞器的研究情況。該防撞器結(jié)構(gòu)主要是兩個測距

34、儀和一個影像系統(tǒng)，能夠測出安全距離，如果發(fā)現(xiàn)車前有障礙物，計(jì)算機(jī)能夠自動引發(fā)剎車裝置。戴姆勒-克萊斯勒公司的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，汽車以每小時20英里（32.18公里小時）的速度行駛，在距離障礙物40英尺（12.19米）時，若司機(jī)仍在加速，自動防撞器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)就會自動剎車，在距離障礙物1英寸（2.04厘米）的地方使車停下來，從而避免了撞車。通過此次對汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步鞏固了我的單片機(jī)知識和計(jì)算機(jī)C語言能力。同時，也讓我深深感受到單片機(jī)技朮對現(xiàn)代工業(yè)的不可或缺?？梢哉f單片機(jī)的出現(xiàn)是人類步入科技時代的里程碑。所以，作為電子信息工程技朮專業(yè)的學(xué)生來說，學(xué)好單片機(jī)技朮是我們首先且必須做到的。然后漸

35、漸深入，成為科技時代里信息技朮的發(fā)揚(yáng)者和傳承人。這雖是大道理，可我們必須從現(xiàn)在開始做起。而縱觀此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我也是下了不少功夫，查閱了不少資料。清楚的認(rèn)識到自己專業(yè)知識的缺乏，同時也加深了我對以前所學(xué)知識的理解，增強(qiáng)了自己的實(shí)際操作以及編寫能力。不管此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是否得到老師的認(rèn)可，可我不得不說這在我的學(xué)習(xí)生涯帶給了我很大的正面影響。它讓我明白，團(tuán)結(jié)就是力量，要不是老師和同學(xué)的幫助，我根本不會如此順利的完成設(shè)計(jì)任務(wù)。還有，理論與實(shí)際相結(jié)合就是我從這次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中所領(lǐng)悟到的真諦。而我也似乎明白了，為什么每次實(shí)習(xí)之后，老師都讓我們學(xué)寫實(shí)習(xí)報(bào)告。因?yàn)槊恳淮蔚膱?bào)告就是理論與實(shí)際相結(jié)合的最高體現(xiàn)。本次的畢

36、業(yè)設(shè)計(jì)，讓我學(xué)會了獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。用自己所學(xué)的東西去創(chuàng)造每一次奇跡，進(jìn)一步鞏固了自己所學(xué)的知識，不斷的提高自己。正所謂活到老、學(xué)到老，就是這個道理。而在這期間，李佳老師和同組同學(xué)們都給了我很大的幫助。如果不是他們耐心輔導(dǎo)，我也不會如此順利的完成。特此，我要在這里對他們表示由衷的感謝。參考文獻(xiàn)1.羅慶生、韓寶玲 一種基于超聲波與紅外線探測技術(shù)的測距定位系統(tǒng)J、計(jì)算機(jī)測量與控制2005年04期2.趙海鳴、卜英勇、王紀(jì)嬋、周知進(jìn) 一種高精度超聲波測距方法的研究J、湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2006年03期3.牛余朋、成曙 基于單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng)J、兵工自動化2005年04期4.姜忠寶

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