【正文】 ............................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................... II 第 1 章 緒論 ....................................................................................................................... 1 課題研究的現(xiàn)狀和發(fā)展歷史及意義 ....................................................................... 1 汽車防撞系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 ....................................................................................... 2 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 ........................................................................................... 3 第 2 章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)與分析 .................................................................................. 4 超聲波測(cè)距原理 ....................................................................................................... 4 超聲波發(fā)生器 ........................................................................................................... 4 壓電式超聲波發(fā)生器原理 ....................................................................................... 4 測(cè)量與控制方法 ....................................................................................................... 5 控制系統(tǒng)方框圖 ....................................................................................................... 5 超聲波發(fā)射部分的設(shè)計(jì) ........................................................................................... 6 超聲波接收器的設(shè)計(jì) ............................................................................................... 6 理論計(jì)算 ................................................................................................................... 8 影響精度的因素分析 ................................................................................................ 8 提高精度的方案及系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................................................................. 9 本章小結(jié) ................................................................................................................ 11 第 3 章 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................. 12 系列單片機(jī)的功能特點(diǎn)及測(cè)距原理 ...................................................................... 12 52 系列單片機(jī)的功能特點(diǎn) .......................................................................... 12 52 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)距原理 ............................................................................. 13 超聲波發(fā)射電路 ..................................................................................................... 13 超聲波檢測(cè)接收電路 ............................................................................................. 14 超聲波測(cè)距系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) .......................................................................... 15 本章小結(jié) ................................................................................................................. 17 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .............................................................................................. 18 軟件設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 17 超聲波測(cè)距儀的算法設(shè)計(jì) ...................................................................................... 17 主程序流程圖 .......................................................................................................... 20 超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程序 .......................................................... 22 系統(tǒng)的軟硬件的調(diào)試 .............................................................................................. 23 本章小結(jié) .................................................................................................................. 23 結(jié) 論 ................................................................................................................................. 24 參考 文獻(xiàn) ............................................................................................................................ 26 致 謝 ................................................................................................................................. 28 附 錄 ................................................................................................................................. 29 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 課題研究的現(xiàn)狀和發(fā)展歷史及 意義 隨著科技發(fā)展的不斷進(jìn)步，自動(dòng)測(cè)量的技術(shù)不斷更新，非接觸式測(cè)量技術(shù)也有了長(zhǎng)足的發(fā)展。在很多工控場(chǎng)合，測(cè)量的物體是不能夠直接接觸到的，或者是測(cè)量物體不宜直接接觸 , 這個(gè)時(shí)候就要用到非接觸式的測(cè)量?jī)x器。自物理學(xué)上發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)與反壓電效應(yīng)之后，人們解決了利用電子學(xué)技術(shù)產(chǎn)生超 聲波的辦法，從此超聲波技術(shù)得到廣泛運(yùn)用，而在超聲波測(cè)量領(lǐng)域，尤其是在測(cè)距領(lǐng)域，結(jié)合各種其他技術(shù)的應(yīng)用，超聲波測(cè)量變得十分普及。 當(dāng)人類社會(huì)充分享受汽車帶來(lái)的諸多好處的同時(shí)，也為此付出了沉重的生命和財(cái)產(chǎn)代價(jià)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)自 1997 年至 2022 年，累計(jì)已有 1551038 人死于道路交通事故，其中僅 2022 年，道路交通事故就造成 81649 人死亡。道路交通事故中有 %均為汽車追尾碰撞事故。 表 列出了我國(guó) 1997 年～ 2022 年逐年的交通事故次數(shù)、死亡人數(shù)、受傷人數(shù)和直接經(jīng)濟(jì)損失。 表 我 國(guó)歷年道路 交通事故統(tǒng)計(jì) (1997～ 2022) 年份 交通事故 死亡人數(shù) 受傷人數(shù) 經(jīng)濟(jì)損失 (起 ) 遞增 (人 ) 遞增 (人 ) 遞增 億元 遞增 1997 304217 73861 190128 1998 346129 78067 222721 1999 412860 83529 286080 2022 616971 93853 418721 2022 754919 105930 546485 2022 773137 109381 562074 2022 667507 104372 494174 2022 567753 99217 451810 2022 450254 98738 469911 2022 378781 89455 431139 2022 327209 81649 380442 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 由表 可以看出， 進(jìn)行高速公路防 碰撞報(bào)警系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究的必要性和緊迫 性，本文對(duì)汽車防 碰撞系統(tǒng)的研究主要基于以下原因： 由于超聲波在空氣中波速較慢，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，其回波信號(hào)中包含 的沿傳播方向上的結(jié)構(gòu)信息很容易檢測(cè)出來(lái)，具有很高的分辨力，利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求。因此超聲測(cè)距廣泛應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)、物體識(shí)別等方面，特別是應(yīng)用于空氣測(cè)距。超聲波測(cè)距利用聲波反射原理，避免傳感器直接與介質(zhì)接觸，是一種傳統(tǒng)而實(shí)用的非接觸測(cè)量方法。與紅外、激光及無(wú)線電測(cè)距相比，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性能高、價(jià)格便宜、安裝維護(hù)方便等優(yōu)異特性。在近距范圍內(nèi)超聲測(cè)距具有不受光線、顏色以及電、磁場(chǎng)的影響和指向性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于被測(cè)物處于黑暗、有灰塵、 煙霧、電磁干擾、有毒等比較惡劣的環(huán)境中也具有一定的適應(yīng)能力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。但由于超聲波傳播時(shí)難于精確捕捉，溫度對(duì)聲速影響等原因，使超聲測(cè)距的精度受到很大的影響，限制了超聲測(cè)距系統(tǒng)在測(cè)量精度要求較高場(chǎng)合下的應(yīng)用。 汽車防 撞系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)際上對(duì)汽車防撞雷達(dá)的研究始于 20 世紀(jì) 60 年代，在此后的 10 多年內(nèi)，以德國(guó)、美國(guó)、日本為代表的主要西方國(guó)家內(nèi)形成了一股研究熱潮，眾多研究機(jī)構(gòu)和汽車制造廠家合作，有多臺(tái)樣機(jī)問(wèn)世，并有一些相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和論文發(fā)表，但是，局限于當(dāng)時(shí)的微波理論及器件的發(fā)展水平， 加上系統(tǒng)其他硬件成本居高不下，導(dǎo)致雷達(dá)難于做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積輕巧、成本低廉，些外，汽車防撞雷達(dá)的工作環(huán)境惡劣，