《汽車防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)（論文）》

汽車防撞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究TOC\o"1-3"\h\u25479摘要 17484前言 310164第1章防撞系統(tǒng)介紹 5113851.1防撞系統(tǒng)選擇 543031.2紅外線測(cè)距原理 511852第2章系統(tǒng)方案整體設(shè)計(jì) 7202342.1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 7158922.2功能模塊的介紹 8207322.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8124682.2.2時(shí)鐘電路 8228312.2.3復(fù)位電路 956412.2.4振蕩電路 921768第3章硬件電路設(shè)計(jì) 11117943.1電源電路設(shè)計(jì) 11155713.2采集節(jié)點(diǎn)模塊電路 12284553.3報(bào)警電路設(shè)計(jì) 12306733.3.1高頻變壓器的設(shè)計(jì) 1232123.3.2紅外線接收電路處理模塊 13228173.3.3蜂鳴器報(bào)警電路 1420037第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 15114294.1主程序設(shè)計(jì) 15114684.2子程序設(shè)計(jì) 1672814.2.1數(shù)據(jù)采集處理子程序 16305684.2.2中繼子程序 17149124.2.3系統(tǒng)顯示子程序 17169384.2.4報(bào)警子程序程序設(shè)計(jì) 1856374.2.5紅外線測(cè)距軟件設(shè)計(jì) 18220總結(jié) 2020883致謝 21前言隨著我國(guó)汽車保有量的持續(xù)增長(zhǎng)，最大的問(wèn)題是停車難度很大。許多汽車在狹窄的停車區(qū)域都有頭疼。如果他們有點(diǎn)粗心，很有可能汽車就會(huì)碰撞。哪怕是每一輛汽車上面都安裝有后視鏡，但還是有一些地方處于后視盲區(qū)使駕駛員看不到的。在停車期間，駕駛員使用車內(nèi)的安全系統(tǒng)，即倒車防撞報(bào)警裝置，檢測(cè)汽車周圍的障礙物并通過(guò)警報(bào)系統(tǒng)警告駕駛員，它可以提高駕駛安全性，也可以提供一些視野死角無(wú)法處理的問(wèn)題。讓駕駛員在倒車、停車以及啟動(dòng)車子的時(shí)候不再需要前后左右的去觀察周遭情況。近幾年我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民的收入有了極大的提高。汽車作為一種非常便利的交通工具，已經(jīng)在我國(guó)大量普及，基本上每個(gè)家庭都有一輛或多輛轎車，2017年年末，我國(guó)汽車保有量已經(jīng)達(dá)到3.1億。汽車給我們的出行帶來(lái)了極大的方便，但這也帶來(lái)一個(gè)很大的問(wèn)題，隨著車輛的增多，道路擁堵和交通事故也急劇增加。尤其在節(jié)假日期間，由于交通量大，交通事故和交通堵塞更為嚴(yán)重。2012-2014年中國(guó)道路交通事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1-1。截至2016年，中國(guó)共發(fā)生道路交通事故864.3萬(wàn)起，比2015年增長(zhǎng)65.9萬(wàn)起，增長(zhǎng)16.5%。其中道路交通事故212846起，造成損失63093人死亡，226430人受傷交通事故萬(wàn)車死亡率為2.14，逐年上升2.9%，這就是交通事故給我們帶來(lái)巨大生命財(cái)產(chǎn)損失的原因。表1-12012-2014我國(guó)交通事故情況年份事故總數(shù)（起）死亡人數(shù)（人）受傷人數(shù)（人）201221419659997224327201319839458539213724201419681258523211882近年來(lái)，國(guó)家有關(guān)部委大力推進(jìn)減少道路交通事故方針。2017年交通事故較2016年略有下降，但交通問(wèn)題仍然十分嚴(yán)重。目前，我國(guó)政府每年的道路交通事故死亡人數(shù)仍居世界第二位，印度居第一位，近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于人們的日常生活，為了減少道路交通事故的發(fā)生，不能僅僅依靠政府有關(guān)部門和司機(jī)的領(lǐng)導(dǎo)，我們也要把先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到汽車上，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，使汽車更加智能化，主動(dòng)提醒駕駛員事故風(fēng)險(xiǎn)的存在，以便主動(dòng)安全技術(shù)已成為大型汽車制造商的研究熱點(diǎn)和汽車的重要銷售點(diǎn)。隨著激光、毫米波、超聲波、紅外等多種檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，汽車防撞雷達(dá)已成為智能交通領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，通過(guò)汽車防撞系統(tǒng)主動(dòng)檢測(cè)汽車周圍是否存在障礙物是一種事故隱患積極提醒駕駛員減少發(fā)生交通事故的可能性。第1章防撞系統(tǒng)介紹1.1防撞系統(tǒng)選擇汽車防震系統(tǒng)如今普遍使用的智能測(cè)距方式主要有超聲波測(cè)距、激光測(cè)距和毫米波雷達(dá)測(cè)距。激光測(cè)距是利用前車后視鏡反射的激光束探測(cè)兩車之間的距離，但是常常會(huì)由于惡劣天氣、車輛振動(dòng)、鏡面磨損、污染等因素，造成反射激光束的探測(cè)距離為給定的性能比最大可能探測(cè)距離小1/2~1/3，有很大的損失，影響記錄的精度。微波雷達(dá)技術(shù)用于軍事和一些工業(yè)發(fā)展的設(shè)施和振蕩器等電路元件價(jià)格昂貴，現(xiàn)在幾乎沒有開發(fā)民用市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)外對(duì)超聲波測(cè)距進(jìn)行了很多的研究。由于元件特殊，價(jià)格較高，難以推廣。紅外作為一種特殊的光波，具有光波的反射、折射、散射等基本物理傳輸特性。由于其技術(shù)難度相對(duì)較小，本遠(yuǎn)程測(cè)量系統(tǒng)具有成本低、性能優(yōu)良的特點(diǎn)，并結(jié)合單片機(jī)技術(shù)的處理，采用了一種新的、影響深遠(yuǎn)的原理來(lái)提高測(cè)量精度。同時(shí)，將該綜合系統(tǒng)應(yīng)用于汽車碰撞系統(tǒng)中，進(jìn)行了碰撞試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)的探測(cè)距離大于40m，對(duì)危險(xiǎn)情況的分析和評(píng)價(jià)快速準(zhǔn)確。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，最終選擇采用紅外防撞系統(tǒng)進(jìn)行研究。1.2紅外線測(cè)距原理紅外發(fā)射器以40kh的頻率連續(xù)發(fā)射紅外信號(hào)。紅外接收器在被障礙物反射后，接收反射波信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)測(cè)量起始反射波和接收反射波之間的時(shí)差t來(lái)確定距離s。S=1/2ct（1.1）式中，c為光速度，一般取3X108m/s。本文采用“計(jì)數(shù)”方式，單片機(jī)處理測(cè)量的基本原理是：紅外發(fā)射器始終處于紅外發(fā)射狀態(tài)。當(dāng)紅外接收器第一次接收到障礙物反射的紅外光束時(shí)，單片機(jī)通過(guò)電路給出計(jì)數(shù)器信號(hào)，單片機(jī)計(jì)數(shù)器開始以一定的頻率計(jì)數(shù)；當(dāng)紅外接收器接收到第二次反射的紅外光束時(shí)，單片機(jī)發(fā)出停止計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，通過(guò)編程，微機(jī)自動(dòng)處理脈沖的時(shí)間周期T與脈沖數(shù)n相乘，得到時(shí)間差T從紅外輻射傳輸?shù)浇邮盏降募t外光束，即：t=nT（1.2）(1.2)式代入(1.1)式就能得出測(cè)量距離。根據(jù)以上的測(cè)距原理，設(shè)計(jì)出紅外線測(cè)距系統(tǒng)的基本框圖如圖：圖1-1紅外線測(cè)距原理圖紅外傳輸電路以40KHz的頻率發(fā)射紅外光束。向后行駛時(shí)，障礙物的紅外光束發(fā)生漫反射。當(dāng)紅外第一次接收到反射的紅外光束時(shí)，給單片機(jī)一個(gè)信號(hào)脈沖，在單片機(jī)中啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器被設(shè)置為進(jìn)入計(jì)數(shù)器狀態(tài)；如果接收電路第二次接收到反射器的紅外光束，則通過(guò)鎖定計(jì)數(shù)和數(shù)據(jù)的微芯片處理給出信號(hào)脈沖。然后在顯示屏上顯示芯片處理后的測(cè)量距離。第2章系統(tǒng)方案整體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)由發(fā)射部分、接收部分、單片機(jī)、譯碼顯示電路、報(bào)警部分及自動(dòng)剎車減速裝置六部分組成。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制，其數(shù)字顯示由速度指示器電路操作，可以知道目前汽車的距離輸出，在行使到自己設(shè)定好的上限倒車距離時(shí)，報(bào)警電路就會(huì)進(jìn)行報(bào)警提示，這樣駕駛員就知道目前的汽車倒車危險(xiǎn)，駕駛員在看到報(bào)警之后就會(huì)及時(shí)做好反應(yīng)，并進(jìn)行調(diào)整，以此確保人身安全。單片機(jī)內(nèi)已經(jīng)設(shè)定好的值與實(shí)際的產(chǎn)生的數(shù)值進(jìn)行比較，如超出了通過(guò)系統(tǒng)輸入設(shè)定的最大值，便能夠?qū)ζ嚨管嚢踩嚯x進(jìn)行判斷，并經(jīng)過(guò)蜂鳴器來(lái)進(jìn)行報(bào)警提醒。圖2-1單片機(jī)汽車倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)發(fā)射部分:由40kHz振蕩器，恒流發(fā)射發(fā)路和發(fā)射探頭等組成，振蕩器產(chǎn)生占空比非常小的窄脈沖，采用恒流源提供20mA左右的電流，這樣減小了功耗，提高了發(fā)射功率，最后紅外線由發(fā)射探頭聚焦，以散射角小于2°發(fā)射。接收部分：由接收探頭、第一放大電路、第二級(jí)放大電路、ACC增稅設(shè)計(jì)等電路組成。從接收探頭接收到信號(hào)后，經(jīng)第一級(jí)和第二級(jí)放大循環(huán)放大，由熔化觸發(fā)圓重新形成，送入單片機(jī)進(jìn)行處理，AGC控制接收電路的增益以保證恒幅輸出。單片機(jī)：由時(shí)鐘振蕩器和單片機(jī)組成。編程完成后，單片機(jī)自動(dòng)計(jì)數(shù)、計(jì)算時(shí)間t、測(cè)量距離，并將測(cè)量距離連續(xù)傳送到顯示裝置，同時(shí)當(dāng)車間庫(kù)存30m時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，當(dāng)車距為20m時(shí)，生成自動(dòng)制動(dòng)延遲信號(hào)。解碼圈：由解碼圈和顯示組成。單片機(jī)的距離信號(hào)輸出經(jīng)解碼后顯示，可動(dòng)態(tài)顯示車輛與障礙物的距離。報(bào)警部分：由觸發(fā)器、驅(qū)動(dòng)圓和小喇叭組成，當(dāng)車距為30m時(shí)，單片機(jī)給觸發(fā)器一個(gè)信號(hào)，使觸發(fā)器產(chǎn)生一組脈沖。通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路，小喇叭發(fā)出警報(bào)。如果距離超過(guò)30米，觸發(fā)器復(fù)位并停止脈沖的產(chǎn)生。自動(dòng)制動(dòng)延時(shí)：由開關(guān)K和自動(dòng)制動(dòng)延時(shí)組成。如果駕駛員認(rèn)為有必要使用自動(dòng)制動(dòng)延時(shí)，則關(guān)閉K開關(guān)；如果車輛之間的距離小于20米，則由單片機(jī)提供設(shè)置自動(dòng)制動(dòng)延時(shí)的信號(hào)，以防止碰撞。2.2功能模塊的介紹2.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如下圖3-2所示，它是微控制器系統(tǒng)硬件電路的原理圖。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，只有少數(shù)非常小的控制器可以實(shí)現(xiàn)最小的系統(tǒng)，幾乎沒有應(yīng)用程序集成。作為低壓處理器，AT89C51是一些主流微處理器的選擇，配置有128字節(jié)隨機(jī)數(shù)據(jù)位RAM，使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，常用的CPU和閃存以及命令MCS-51和8個(gè)內(nèi)核。這些芯片相互兼容，并具有功能強(qiáng)大的CMOS4字節(jié)CMOS微控制器，能夠刪除只讀存儲(chǔ)器。只要微控制器進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，就需要高RST。當(dāng)微控制器復(fù)位后，程序?qū)?huì)繼續(xù)第一個(gè)命令。圖2-2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.2時(shí)鐘電路DS1302需要16個(gè)時(shí)鐘脈沖和8個(gè)預(yù)尋址，以便向讀取器讀取以存儲(chǔ)命令和輸入功能。DS1302是一款低功耗，功能強(qiáng)大的實(shí)時(shí)鐘芯片。連接微控制器只需要三根電線。它協(xié)調(diào)3線CPU和SPI之間的數(shù)據(jù)傳輸，并提供RAM信號(hào)或多極時(shí)鐘信號(hào)。這個(gè)在單片機(jī)最小系統(tǒng)中是經(jīng)常用到的系統(tǒng)時(shí)鐘線路了，因此該設(shè)計(jì)電路非?？尚?，穩(wěn)定性也很好。圖2-3時(shí)鐘電路2.2.3復(fù)位電路圖3-4顯示了單片機(jī)復(fù)位的最常用方法。RST端子是復(fù)位信號(hào)的輸入端，適用于復(fù)位信號(hào)為高電平時(shí)。在復(fù)位操作結(jié)束之前，MCU必須至少存儲(chǔ)24個(gè)周期。如果RST端子的脈沖寬度窄，則可以有效地執(zhí)行手動(dòng)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位。復(fù)位信號(hào)T89C51應(yīng)通過(guò)RST引腳施加到施密特微控制器。隨著時(shí)間的推移，電容器的電壓緩慢增加，RST引腳的電壓降低。當(dāng)它下降到較低水平時(shí)，它會(huì)使微控制器返回正常狀態(tài)并重新啟動(dòng)。在12MHz時(shí)鐘時(shí)，一般C7取22μF，R2可取1kΩ，需要持續(xù)達(dá)到2μs以上才可以使得復(fù)位操作完成。圖2-4復(fù)位電路2.2.4振蕩電路微控制器有一個(gè)強(qiáng)大的放大器。芯片XTAL1引腳是放大器的輸入端，XTAL2觸點(diǎn)是放大器的輸出端。如果需要將微電路振蕩器連接到兩個(gè)電容器，XTAL1和XTAL2必須通過(guò)。頻率轉(zhuǎn)換器通過(guò)振蕩電路的脈沖產(chǎn)生本地周期信號(hào)作為時(shí)鐘系統(tǒng)信號(hào)，并且基于原始雙向頻率以三個(gè)頻率產(chǎn)生ALE信號(hào)。下面的圖3-5顯示了振動(dòng)模式。圖2-5振蕩電路第3章硬件電路設(shè)計(jì)3.1電源電路設(shè)計(jì)電源電路的功能：該電路在整體設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要作用，是設(shè)備運(yùn)行的動(dòng)力。電源是直流電源，包括負(fù)載，整流，濾波和電壓調(diào)節(jié)。最后，主電源中的220VAC電壓轉(zhuǎn)換為5VDC電壓并饋入下一個(gè)工作電路。電源在整個(gè)電路中起著重要作用，如果電源不能實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路，則電源無(wú)法工作。（1）電力變壓器：該系統(tǒng)是一個(gè)降壓變壓器，220伏的交流電壓可以轉(zhuǎn)換為較低的交流電壓并發(fā)送到整流電路。變壓器的比率由變壓器的二次電壓決定?？紤]到變壓器性能，變壓器次級(jí)繞組相對(duì)于初級(jí)繞組的效率為P2/P1=η，其中η是變壓器的效率。由于電源中的η為22，因此阻尼電壓后的次級(jí)側(cè)電壓為10V。（2）整流電路：使用4二極管橋式整流器（D1-D4）將50Hz正弦交流電轉(zhuǎn)換為脈沖直流電。整流電壓約為9V。（3）濾波電路：整流器電路輸出電壓的大部分可變部分用C101濾波，以獲得相對(duì)平坦的DC電壓。（4）穩(wěn)壓器電路：穩(wěn)壓器電路7805被設(shè)計(jì)成穩(wěn)定輸出DC電壓，并且不應(yīng)隨AC系統(tǒng)的電壓變化和負(fù)載電阻而變化?？烧{(diào)電源可用作TTL或單芯片電路的電源。有三種主要類型的三極調(diào)節(jié)器。其中一個(gè)是固定輸出電壓，稱為3針?lè)€(wěn)定器，另一個(gè)是可調(diào)節(jié)的3針輸出鎮(zhèn)流器?；驹硎窍嗤暮蛢蓚€(gè)連續(xù)的電壓調(diào)節(jié)器電路。線性集成穩(wěn)壓器被廣泛使用，因?yàn)樗鼈冎挥腥齻€(gè)3引腳穩(wěn)壓器，外部元件較少，易于使用，運(yùn)行穩(wěn)定且價(jià)格便宜。有三種主要類型的三極調(diào)節(jié)器。一個(gè)輸出電壓稱為3路鎮(zhèn)流器，另一個(gè)輸出電壓稱為可變輸入和3極鎮(zhèn)流器。兩個(gè)系列的基本原理相同。使用的穩(wěn)壓電路類型。LM7805簡(jiǎn)介：LM7805是一款應(yīng)用廣泛的三相控制器。它通常用于TO-220封裝。輸出電壓為DC5V，廣泛用于過(guò)流保護(hù)和過(guò)載保護(hù)電路（見圖4-1）。圖3-1直流穩(wěn)壓電源電路3.2采集節(jié)點(diǎn)模塊電路液晶顯示采用LCD1602，這樣就算是在不使用計(jì)算機(jī)的情況下，控制系統(tǒng)系統(tǒng)也能正常運(yùn)行，并且能具有直觀的可視性。顯示電路主要是通過(guò)鍵盤，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室的各功能設(shè)定、當(dāng)前參數(shù)等設(shè)定。該模塊的價(jià)格略低于相同點(diǎn)陣的圖形LCD模塊的價(jià)格。下圖是該顯示器的原理圖4-2所示。圖3-2LCD顯示原理圖與具有圖形面板的相同類型的LCD模塊相比，具有相同方形矩陣的LCD模塊的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)小于硬件電路或程序小的結(jié)構(gòu)，并且元件的價(jià)格略小于圖形。該系統(tǒng)允許通過(guò)鍵盤設(shè)置反向安全數(shù)據(jù)，并在人與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行良好的交互。3.3報(bào)警電路設(shè)計(jì)3.3.1高頻變壓器的設(shè)計(jì)為了控制工作電壓為1000V，額定頻率為26kHz的紅外線換能器，上面得到的PWM波必須通過(guò)高頻變壓器輸出高頻高壓信號(hào)。壓電材料的這種周期性變形引起外圍介質(zhì)循環(huán)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以將超聲信號(hào)傳輸?shù)浇橘|(zhì)。繞組電阻由磁芯的定義決定。對(duì)于本設(shè)計(jì)中使用的雙面（2沖程）變壓器，磁通密度在理論上是正的和負(fù)的。圖3-3升壓發(fā)射電路圖3.3.2紅外線接收電路處理模塊（1）精密放大電路該設(shè)計(jì)使用集成的紅外線傳感器，使得大的傳輸信號(hào)直接到達(dá)接收電路并且對(duì)接收信號(hào)具有恒定的干擾。在接收到超聲回波信號(hào)后，接收電路對(duì)其進(jìn)行處理，輸出包含流量信息的模擬信號(hào)，并輸入數(shù)字信號(hào)處理電路進(jìn)行進(jìn)一步處理。為此在精密放大之前必須經(jīng)過(guò)二極管雙向限幅環(huán)節(jié)對(duì)接收信號(hào)放大器的輸入電壓進(jìn)行箱位，來(lái)保護(hù)后續(xù)的放大電路。如圖4-4所示。圖3-4前置放大電路（2）帶通濾波電路在帶通濾波器中，這里使用一個(gè)內(nèi)置運(yùn)算放大器來(lái)形成電壓控制的二階帶通濾波器電路，如圖4-5所示。圖3-5帶通濾波電路3.3.3蜂鳴器報(bào)警電路聲音檢測(cè)模塊駐極體傳聲器作為檢測(cè)器，通過(guò)電平變換電路，使得在流動(dòng)方向上的駐極體傳聲器急劇下降的內(nèi)部電阻，使晶體管的變化，從而達(dá)到聲音，以確定是否為目的。三極管采用8050NPN型晶體管，將其基極接于P2.6口，當(dāng)高電平晶體管被導(dǎo)通時(shí)，低電平晶體管被截止，如圖4-6所示。當(dāng)測(cè)速存在超速后，蜂鳴器會(huì)發(fā)出聲音進(jìn)行提示。圖3-6蜂鳴器與單片機(jī)的接口電路圖報(bào)警電路如圖4-7所示。報(bào)警電路主要由蜂鳴器、三極管及LED等組成。電路中，蜂鳴器使用PNP三極管Q2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。正常時(shí)，LED2綠燈亮三極管不導(dǎo)通蜂鳴器無(wú)電流通過(guò)。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到車距達(dá)到警戒距離時(shí)，單片機(jī)就將BUFF引腳控制電平設(shè)置為低電平此時(shí)Q2導(dǎo)通蜂鳴器蜂鳴LED1紅燈閃爍，電路便實(shí)現(xiàn)報(bào)警。同時(shí)單片機(jī)還與自動(dòng)剎車系統(tǒng)相連接，當(dāng)車距達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)剎車系統(tǒng)迫使汽車減速。圖3-7報(bào)警電路第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)汽車防撞系統(tǒng)的軟件流程圖如如圖4-1所示。圖4-1汽車防撞系統(tǒng)的軟件流程圖圖4-1中需要檢測(cè)的信號(hào)只有經(jīng)障礙物反射回來(lái)的紅外信號(hào)這一個(gè)。當(dāng)系統(tǒng)初始化之后不斷地，進(jìn)行檢測(cè)并通過(guò)控制計(jì)數(shù)器的開啟與關(guān)閉得到兩次信號(hào)之間的技術(shù)差值n，這個(gè)數(shù)值與汽車當(dāng)前速度V是整個(gè)系統(tǒng)的外部輸入數(shù)據(jù)。軟件的核心部分是對(duì)數(shù)據(jù)的處理經(jīng)此可以得到與障礙物的距離、前車速度和加速度、警戒距離、危險(xiǎn)距離。最后是顯示部分和控制部分。前者把車距和前車速度顯示于液晶顯示器上;后者根據(jù)當(dāng)前車距的情況做出不同的反應(yīng)。4.1主程序設(shè)計(jì)下面圖4-2中的軟件包括兩個(gè)主程序和一個(gè)終端維護(hù)程序。主程序通過(guò)完成任務(wù)的初始化，控制紅外線的接收/發(fā)送順序，中斷維護(hù)程序來(lái)讀取時(shí)間值。當(dāng)執(zhí)行操作并計(jì)算距離并打印結(jié)果時(shí)，三向紅外線旋轉(zhuǎn)以定時(shí)器中斷服務(wù)程序結(jié)束。圖4-2紅外線測(cè)距系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)當(dāng)實(shí)際測(cè)量距離以10進(jìn)制BCD碼的形式傳輸?shù)絃ED時(shí)需要大約0.5秒，然后通過(guò)紅外線脈沖重復(fù)先前的測(cè)量步驟。主程序用C語(yǔ)言編寫，適用于計(jì)算距離和程序結(jié)構(gòu)。4.2子程序設(shè)計(jì)4.2.1數(shù)據(jù)采集處理子程序圖4-3A/D轉(zhuǎn)換子程序流程使用微控制器輸出多路復(fù)用器地址和數(shù)字多路復(fù)用器移位寄存器，上述擴(kuò)展過(guò)程可以將數(shù)據(jù)從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字。數(shù)據(jù)處理主要包括數(shù)字濾波，十進(jìn)制轉(zhuǎn)換和表搜索。在數(shù)據(jù)過(guò)濾和部分轉(zhuǎn)換之后，顯示字體大小表數(shù)據(jù)。程序流程圖如圖4-3所示。4.2.2中繼子程序圖4-4安全距離的中繼子流程圖系統(tǒng)在確定速度測(cè)量數(shù)據(jù)有效時(shí)必須顯示測(cè)量數(shù)據(jù)。此設(shè)計(jì)旨在測(cè)量小于50cm的安全性，并且顯示屏保持兩位小數(shù)。換句話說(shuō)，使用3位顯示器。4.2.3系統(tǒng)顯示子程序我們利用軟件來(lái)進(jìn)行消抖，利用對(duì)子程序延時(shí)的調(diào)用來(lái)解決，能夠較為不錯(cuò)地處理好單片機(jī)抖動(dòng)的問(wèn)題。LED顯示的要求可以轉(zhuǎn)換為BCD碼，因?yàn)槲⒖刂破鲾?shù)據(jù)可以通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換單元以十六進(jìn)制形式儲(chǔ)存。圖4-5LED顯示子程序流程圖4.2.4報(bào)警子程序程序設(shè)計(jì)蜂鳴器在其兩個(gè)保險(xiǎn)絲只有3至15v直流電壓，可以產(chǎn)生大約3KHZ的聲音蜂鳴器振動(dòng)?？梢允褂靡粋€(gè)晶體管驅(qū)動(dòng)程序。報(bào)警程序流程圖如4-6所示。圖4-6報(bào)警程序流程圖4.2.5紅外線測(cè)距軟件設(shè)計(jì)紅外線測(cè)距模塊測(cè)量從車尾到車輛后方障礙物的距離，然后根據(jù)預(yù)定義的串行通信協(xié)議通過(guò)串行端口將數(shù)據(jù)發(fā)送到ARM基礎(chǔ)系統(tǒng)。紅外線測(cè)量模塊的主控芯片是AT89C51單片機(jī)。該模塊的軟件設(shè)計(jì)是單芯片程序，紅外線測(cè)量模塊使用內(nèi)部定時(shí)器TZAT89C51通過(guò)將具有P1.0引腳的40kHz方波和輸出發(fā)送到紅外線發(fā)送電路來(lái)發(fā)送紅外線。引腳P3.3（INT1）AT89C51用作接收輸入引腳，并在收到回波時(shí)產(chǎn)生接收中斷。紅外線測(cè)量過(guò)程如圖所示。圖4-7紅外線測(cè)距軟件設(shè)計(jì)流程圖由于系統(tǒng)和環(huán)境等因素以及紅外線本身的特性，在傳輸紅外線時(shí)不可能僅傳輸一個(gè)紅外線。為了在接收紅外線時(shí)準(zhǔn)確地接收紅外線，通常需要發(fā)送由具有8到10個(gè)紅外線的若干紅外線組成的一組紅外線?；芈曄到y(tǒng)具有死區(qū)測(cè)量功能。在此期間，系統(tǒng)無(wú)法檢測(cè)到回聲。延遲250μs用于傳輸十個(gè)紅外線以形成紅外線組，延遲1ms是為了避免盲測(cè)區(qū)域?；夭z查的目的是確定是否已接收到超聲回波中斷，或者是否未檢測(cè)到障礙物，或者超時(shí)是否已被距障礙物的距離中斷。當(dāng)標(biāo)志為1時(shí)，中斷表示回顯中斷；當(dāng)標(biāo)志為2時(shí)，中斷表示40ms超時(shí)中斷。當(dāng)系統(tǒng)測(cè)量行程時(shí)間并計(jì)算距離時(shí)，距離數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳輸?shù)街鰽RM系統(tǒng)。系統(tǒng)初始化主要是對(duì)每個(gè)寄存器的值進(jìn)行初始化，設(shè)置定時(shí)器運(yùn)行方式，完成初始定時(shí)器值、中斷啟動(dòng)和串行口傳輸速率的設(shè)置。該系統(tǒng)使用T2單片機(jī)生成帶有紅外線信號(hào)的40kHz方波和T1控制定時(shí)器。串行端口傳輸速率。T0定時(shí)器用于記錄紅外線的傳播時(shí)間。返回紅外線后，使用以下公式計(jì)算行程時(shí)間。介數(shù)是一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖的周期除以具有一個(gè)芯片的微計(jì)算機(jī)的12個(gè)主脈沖11.0592MHz。以下公式計(jì)算以厘米為單位的精確距離，V為紅外線的速度?？偨Y(jié)本文采用一種新的測(cè)距原理建立了紅外測(cè)距系統(tǒng)，并研究了紅外測(cè)距系統(tǒng)在汽車防撞系統(tǒng)的運(yùn)用。為使測(cè)量的時(shí)間差t準(zhǔn)確，采取兩種方法提高精確度:1)計(jì)數(shù)脈沖的周期T應(yīng)取得非常小。達(dá)微秒數(shù)量級(jí);2)計(jì)數(shù)N個(gè)接收到的紅外線周期的計(jì)數(shù)脈沖，利用公式t=nT/N計(jì)算時(shí)間差t，則精確度提高到大約原來(lái)的N倍。由于紅外線具有方向性強(qiáng)、能耗低、可測(cè)范圍寬等特點(diǎn)，常用于距離測(cè)量，紅外線距離的設(shè)計(jì)和確定更為方便。當(dāng)車輛與后車之間的提前設(shè)置安全距離、聲光報(bào)警器在車輛與后車之間的距離小于安全距離，發(fā)出警報(bào)，提醒駕駛員減速，并要