【正文】 ............... 25 汽車防撞測距報警系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)調(diào) ................................................................... 25 汽車防撞測距報警系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果及其分析 ....................................................... 26 調(diào)試故障及解決方案 ........................................................................................ 26 測試結(jié)果 ............................................................................................................ 26 誤差計算及精 度估計 ........................................................................................ 27 誤差分析 ............................................................................................................ 27 結(jié)論 ..................................................................................................................................... 28 社會經(jīng)濟效益分析 ............................................................................................................. 29 參考文獻 ............................................................................................................................. 30 致 謝 ................................................................................................................................. 31 附錄 Ⅰ 元器件清單 ......................................................................................................... 32 附錄 Ⅱ 整體電路圖 .................................................................... 33 附錄 Ⅲ 程序清 ................................................................................................................... 34 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 緒論 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，交通運輸業(yè)日益興旺，汽車的數(shù)量在大幅攀升。交通擁擠狀況也日趨嚴重，撞車事件屢屢發(fā)生，造成了不可避免的人身傷亡和經(jīng)濟損失，針對這種情況，設(shè)計一種響應(yīng)快，可靠性高且較為經(jīng)濟的汽車防撞測距報警系統(tǒng)勢在必行，超聲波測距法是最常見的一種距離測量方法，應(yīng)用于汽車的前后左右防撞的近距離，低速狀況，以及汽車防撞報警系統(tǒng)中，超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波的傳輸?shù)幕咎匦?—— 折射，反射，干涉，衍射，散射。超聲波測距就是利用 其反射特性，當(dāng)車輛附近有障礙物時，超聲波測距傳感器利用超聲波檢測車輛附近的障礙物位置，并利用顯示器，指示燈及蜂鳴器把障礙物的位置及距離通知駕駛?cè)藛T，從而減少意外事故的發(fā)生。 課題的意義 發(fā)展汽車防撞技術(shù)，對提高汽車智能化水平有重要意義。據(jù)統(tǒng)計，危險境況時，如果能給駕駛員半秒鐘的預(yù)處理時間，則可分別減少追尾事故的 30%，路面相關(guān)事故的 50%，迎面撞車事故的 60%。 1 秒鐘的預(yù)警時間可防止 90%的追尾碰撞和 60%的迎頭碰撞。理論上，汽車防撞裝置可在任何天氣、任何車速狀態(tài)下探測出將要發(fā)生的危險情況并及時提醒司機 及早采取措施或自動緊急制動，避免嚴重事故發(fā)生。車輛防撞技術(shù)作為智能運輸系統(tǒng)的一個子課題，將不斷成熟和完善，防撞系統(tǒng)的應(yīng)用可以縮短車輛間的安全行車距離，還可以實現(xiàn)安全超車，保證高速運行車輛的安全性，提高公路運輸效率，促進經(jīng)濟的快速發(fā)展。 汽車防撞測距報警系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計一個汽車防撞測距報警器，能檢測出汽車前后左右四個方向的障礙物并發(fā)出報警信號。要求能檢測出前方障礙物的距離，并用數(shù)字顯示給駕駛員，在危險距離時要發(fā)出急促的報警聲。 汽車防撞測距報警系統(tǒng)的設(shè)計 2 本畢業(yè)設(shè)計要求設(shè)計汽車防撞測距報警器，裝置由檢測電路，控制電路，鍵盤電路和報 警電路組成，其特征為： 1 以 MCS51 單片機為控制核心。 2 報警電路采用滴滴聲加閃光報警。 3 用數(shù)碼管顯示前方障礙物的距離。 4 保護距離可以人為設(shè)置。 單片機簡介及在系統(tǒng)中的應(yīng)用 單片機是在一塊硅片上集成了中央處理器（ CPU）、存儲器（ RAM、 ROM、 EPROM）和各種輸入 / 輸出接口（定時器、計數(shù)器、并行 I/O 口、串行口、 A/D 轉(zhuǎn)換器以及脈沖調(diào)制器 PWM 等），這樣一塊芯片具有一臺計算機的功能，因而被稱為單片機。由于單片機的硬件結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)的功能都是按工業(yè)控制要求而設(shè)計的，常用在 工業(yè)的檢測、控制裝置中，因而也稱為微控制器或嵌入式控制器。單片機根據(jù)其基本操作處理的位數(shù)可分為 1位單片機、 4 位單片機、 8 位單片機、 16 位單片機、 32 位單片機。 單片機作為微型計算機的一個很重要的分支，自 70 年代問世以來，以極其高的性能價格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣，發(fā)展也很快。單片機的優(yōu)點很多，如體積小、重量輕、抗干擾能力強、環(huán)境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易等。 單片機主要可用于以下幾方面 : （ 1） 測控系統(tǒng)中的應(yīng)用 控制系統(tǒng)特別是工業(yè)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境惡劣，各種干擾也強， 而且往往要求實時控制，故要求控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠、抗干擾能力強。單片機是最適宜用于控制領(lǐng)域。例如爐子恒溫控制、電鍍生產(chǎn)線自動控制等。 （ 2） 智能儀表中的應(yīng)用 用單片機制作的測量、控制儀表，能使儀表向數(shù)字化、智能化、多功能化、柔性化發(fā)展，并使監(jiān)測、處理、控制等功能一體化，使儀表重量大大減輕，便于攜帶和使用，同時降低了成本，提高了性能價格比。如數(shù)字式 RLC 測量儀、智能轉(zhuǎn)速表、計時器等。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 （ 3） 智能產(chǎn)品 單片機與傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品結(jié)合，使傳統(tǒng)機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化、控制智能化，構(gòu)成新型的機電一體化產(chǎn)品。如數(shù)控車 床、智能電動玩具、各種家用電器和通信設(shè)備等。 （ 4） 在智能計算機外設(shè)中的應(yīng)用 在計算機應(yīng)用系統(tǒng)中，除通用外部設(shè)備 (鍵盤、顯示器、打印機 )外，還有許多用于外部通信、數(shù)據(jù)采集、多路分配管理、驅(qū)動控制等接口。主機和單片機能并行工作，這不僅大大提高系統(tǒng)的運算速度，而且單片機還可對接口信息進行預(yù)處理，以減少主機和接口間的通信密度、提高接口控制管理的水平。如繪圖儀控制器，磁帶機、打印機的控制器等等。 綜上所述，單片機在很多應(yīng)用領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。由于單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強、環(huán)境要求不高、價格低廉、可 靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易等，本系統(tǒng)采用 AT89C52 單片機作為整個系統(tǒng)的控制核心，它對本系統(tǒng)中的鍵盤電路和傳感器檢測電路等部分輸出的信號進行分析和處理，來控制顯示電路、指示電路和報警電路等有序的工作。 本文的內(nèi)容安排 本文共 5章，各章內(nèi)容如下： 第 1章為緒論，主要介紹了本設(shè)計的課題意義 、設(shè)計內(nèi)容及單片機的發(fā)展和應(yīng)用。 第 2章為汽車防撞測距報警系統(tǒng)的總體方案設(shè)計，主要介紹了本設(shè)計的軟件和硬件的總體設(shè)計、方案的選擇及可行性分析 第 3章為汽車防撞測距報警系統(tǒng)的硬件設(shè)計，本部分詳細介紹了各個電路的組成及 工作過程。 第 4章為汽車防撞測距報警系統(tǒng)的軟件的軟件設(shè)計，本部分對各個子程序進行了詳細介紹。 第 5章為系統(tǒng)的調(diào)試與分析，本部分主要介紹了軟硬件的調(diào)試和聯(lián)調(diào)過程，并對調(diào)試結(jié)果進行分析處理。 汽車防撞測距報警系統(tǒng)的設(shè)計 4 2 汽車防撞測距報警系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 本 課題 是 利用單片機的運算和控制功能 設(shè)計 了一個汽車防撞測距報警系統(tǒng)，實現(xiàn)了 檢測出汽車前后左右四個方向的障礙物位置和前方障礙物的具體距離，并用數(shù)字顯示，在危險距離時發(fā)出急促的報警聲 。本章主要介紹了汽車防撞測距報警系統(tǒng)的方案論證和本系統(tǒng)所采用的軟件方案和硬件方案。 方案論證 測距傳感器介紹 測距傳感器主要有激光測距 傳感器 、超聲波測距傳感器及紅外測距傳感器。 激光測距 傳感器 工作時，先由激光二極管對準目標發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號 。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時間，即可測定目標距離。 超聲波測距的原理一般采用渡越時間法 TOF（ timeofflight）。首先測出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經(jīng)歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離。常溫下超聲波在空氣中的傳播速度為 C=340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間 T，就可計算出發(fā)射點到距障礙物的距離 S，即： 紅外測距傳感器利用紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強度也不同的原理，進行障礙物遠近的檢測。紅外測距傳感器具有一 對紅外信號發(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)射特定頻率的紅外信號，接收管接收這種頻率的紅外信號，當(dāng)紅外的檢測方向遇到障礙物時，紅外信號反射回來被接收管接收，經(jīng)過處理之后就可測出實際距離。 2TCs ?? () 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 測距傳感器的選擇 激光測距需要注意人體安全，且制做的難度較大，成本較高，而且光學(xué)系統(tǒng)需要保持干凈，否則將影響測量。紅外測距精度低，距離近，方向性差 。汽車防撞測距報警系統(tǒng)的工作環(huán)境復(fù)雜，測量距離要求也比較高，所以這兩種測距傳感器都不適合。而 超聲波測距比較耐臟污，即使傳感器上有塵土，只要沒有堵死就可以測量，可以在較差的環(huán)境中使用， 測 量距離可達幾十米甚至上百米，完全滿足本系統(tǒng)的要求，所以本設(shè)計采用超聲波測距傳感器實現(xiàn)障礙物距離測量。 系統(tǒng)方案 根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，本文所設(shè)計的汽車防撞測距報警系統(tǒng)的原理框圖如圖 示。系統(tǒng) 選擇 MCS— 51系列單片機 89C52作為控制核心，門控信號由 89C52內(nèi)部的定時器 /計數(shù)器產(chǎn)生，所測數(shù)值通過由 4位 LED構(gòu)成的顯示電路顯示出來。報警電路用于實現(xiàn)危險時的聲光報警，鍵盤可以根據(jù)實際需要設(shè)置危險距離的數(shù)值。光電傳感器用于檢測左右和后方的障礙物，超聲波測距傳感器用于檢測前方障礙物的距離。 圖 系統(tǒng)框圖 89C52 單片機 鍵盤 LED 顯示器 光 電 傳 感 器 發(fā)光二極管 超聲波測距傳感器 報警電路 汽車防撞測距報警系統(tǒng)的設(shè)計 6 工作過程：傳感器部分要有一個超聲波測距傳感器實現(xiàn)前方遠距離測距，另外還要有三個光電傳感器來實現(xiàn)左右后三個方向的檢測，當(dāng)左右后三個方向有障礙物時光電傳感器輸出開關(guān)量信號傳送給單片機，通過單片機處理控制發(fā)光二極管指示障礙物位置并控制報警器實現(xiàn)報警。超聲波傳感器輸出的信號通過單片機計算獲得障礙物距離并通過 LED顯示器顯示，并與鍵盤設(shè)定的保護距離作比較，小于保護距離就通過反光二極管指示障礙物位置并報警。 該 方案 電路結(jié) 構(gòu)簡單，原理清晰，應(yīng)用性比較強，性價比高 ， 可擴展性比較強 。檢測范圍只受傳感器的性能影響 ， 可根據(jù)實際需要更換傳感器型號來實現(xiàn)預(yù)期目的，實現(xiàn)了電路測量范圍的可變性 。 汽車防撞測距報警系統(tǒng)的硬件設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)原理框圖，可知本系統(tǒng)的硬件部分主要是 由指示電路、鍵盤電路、 數(shù)碼管顯示 電路及單片機相關(guān)電路組成 。 指示電路 用單片機控制四個發(fā)光二極管實現(xiàn)指示四個方向障礙物位置。 鍵盤電路包括 3個鍵盤，包括默認鍵 、自加鍵 和確認健 。當(dāng) 默認 鍵按下時，系統(tǒng)取消保護距離設(shè)定，將采用系統(tǒng)默認保護距離。當(dāng) 自加鍵按下時，百位