【正文】 大戰(zhàn)死亡人數(shù) 1700萬超出 300多萬人，是第二次世界大戰(zhàn)死亡人數(shù) 3760萬的一半多。全球道路安全形勢(shì)十分嚴(yán)峻。值得指出的是，在所有道路交通傷害事故中，中等和低收入國(guó)家占 90%，而且這一趨勢(shì)還在繼續(xù)上升。 與世界各國(guó)相比，我國(guó)的道路交通事故就更為嚴(yán)重。 03年死傷人數(shù)出現(xiàn)了 10年以來的首次下降，其中“非典”期間事長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 故下降明顯。 2021年 ， 全國(guó)共發(fā)生道路交通事故 378781 起，比上年下降 %。雖然近兩年有所下降，但是總體數(shù)目還是觸目驚心。完善道路交通安全設(shè)施，健全道路交通法規(guī)，加強(qiáng)道路交通安全管理，以及提高交通參與者的安全意識(shí)等措施雖然也能夠改善交通安全狀況，但防患于未然的主動(dòng)安全措施則無疑是最好的安全措施，方能真正的治理交通安全 問題。 本文研究的汽車防撞控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，它通過超聲波對(duì)車輛行駛過 程中的各種對(duì)車輛有危險(xiǎn)的障礙物進(jìn)行探測(cè)，通過控制單元對(duì)可能發(fā)生的危險(xiǎn)碰撞做出相應(yīng)的判斷并實(shí)長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 施報(bào)警，以幫助駕駛員處理行駛過程中所遇到的危險(xiǎn)碰撞問題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，越來越多的距離測(cè)量 裝置安裝到了汽車上，先后出現(xiàn)了機(jī)器視覺、激光雷達(dá)、紅外線及超聲波等測(cè)距方式，這些傳感器均可對(duì)周邊的環(huán)境進(jìn)行非接觸探測(cè)，以獲取周邊其他車輛或障礙物的距離、速度等信息。通常物體上需要有給圖象處理軟件提供物體行蹤的可視條 (如白色十字 )。由于成本高，對(duì)外界環(huán)境敏感，故在許多場(chǎng)合都不可能采用此項(xiàng)技術(shù)。脈沖激光雷達(dá)信號(hào)處理比較容易，其應(yīng)用也最為普遍。 3） 紅外線 紅外線對(duì)環(huán)境適應(yīng)性好，體積小，重量輕，功耗低。 紅外線測(cè)距跟其它長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 測(cè)距原理相同，都是根據(jù)發(fā)射波和反射波的總時(shí)間來確定障礙物的距離的，相比之下，技術(shù)上易于實(shí)現(xiàn)，測(cè)距系統(tǒng)的成本也比較低廉。超聲波是指頻率在 20kHz以上的機(jī)械振動(dòng)波，它是針對(duì)障礙物測(cè)距的特殊要求而發(fā)展起來的一種測(cè)距方法。與其它方法相比，如電磁的或光學(xué)的方法，它不受光線、被測(cè)對(duì)象顏色等影響。所以用超聲波測(cè)距完全符合我們的要求。根據(jù)不同類型轉(zhuǎn)速傳感器輸出信號(hào)大小的不同，可以采用不同方法將結(jié)果給單片機(jī)。由于此系統(tǒng)的車速傳感器的工作條件十分惡劣，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源、汽油、水、電火花放射以及其它的電磁波形成的電氣環(huán)境較差，光電式 、光碼器、圓光柵易受到干擾，穩(wěn)定性變差。根據(jù)霍爾效應(yīng)，在控制電流恒定條件下，當(dāng)傳感器輸入軸上的每個(gè)磁鋼經(jīng)過霍爾感應(yīng)元件時(shí)，由于改變了磁通密度，便輸出一個(gè)脈沖信號(hào) ，將變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成頻率與轉(zhuǎn)速成正比的脈沖序列。本系統(tǒng)以AT89C2051 作為系統(tǒng)的主要控制單元，完成對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理。在這兩種情況下，同時(shí)顯示屏顯示自車與前方障礙物的距離和自車的速度。已采取制動(dòng)時(shí)，事故的可能性己大大地減少，出現(xiàn)惡性事故的可能性更小，因而上述三種情況應(yīng)抑制報(bào)警。 系統(tǒng)檢測(cè)距離的原理是通過單片機(jī)發(fā)出 40kHz 的方波串后，檢測(cè)接收端是否接收遇障礙物反射的回波，同時(shí)利用單片機(jī)計(jì)算出收到回波所用的時(shí)間 t 和確定超聲波在空 中 傳播的速度 v 。例如利用超聲波技術(shù)的自動(dòng)測(cè)距照相機(jī)、建筑上使用的手持式墻面測(cè)距儀。有了微處理器不僅使測(cè)距的精度大為提高，而且為超聲波測(cè)距技術(shù)的應(yīng)用開辟更大的空間。國(guó)內(nèi)的科研單位也在進(jìn)行這方面的科研工作。 超聲波測(cè)距的工作方式 大慶石油學(xué)院碩士研究生學(xué)位論文超聲波發(fā)生器主要包括兩大類，一是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型；另一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生，包括加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛。 超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 31 所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。 圖 31 超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及實(shí)物圖 壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。 ]11[ 超聲波測(cè)距原理 超聲波測(cè)距的原理是，通過不斷檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射超聲波和接收到回波的時(shí)間差 T ，然后求出距離 2/TCS ?? ，其中， C 為超聲波波速。 換能晶片在系統(tǒng)控制單元送出的 40 KHz信號(hào)起振，推動(dòng)空氣發(fā)出超聲波，超聲波能在固體、液體和氣體類的彈性介質(zhì)中傳播，因而具有不怕雨、水和塵等，能在空氣中穩(wěn)定傳播，且不易受外界聲音的干擾等特性。 對(duì)上式進(jìn)行全微分，得到如下關(guān)系式： 12S ? ? ?（ t v+v t）]7[ 由此可以知道，由于速率的變化或者測(cè)量誤差、時(shí)間的測(cè)量誤差都會(huì)給所測(cè) 得的距離帶來誤差，其中， ?tv是由于速率的變化引起的誤差，而 ?vt則是由于計(jì)時(shí)不準(zhǔn)確引起的誤差。 單片機(jī)的選擇 ]1[ 單片機(jī)是數(shù)據(jù)采集器的核心，因此單片機(jī)的選型很重要。目前世界各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 4位、 8 位、 16 位、 32 位通用型以及衍生出的五花 /又門的系列及型號(hào)，使單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用己達(dá)到了無孔不入的地步。面向應(yīng)用對(duì)象的多功能多品種的增強(qiáng)型單片機(jī)將不斷出現(xiàn)。工作電壓范圍 ～ ，工作頻率取 12MHz。 P1口引腳 ～ 。當(dāng) P1 口引腳寫入 “1” 時(shí)，其可用作輸入端。 用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號(hào) 并且它作為通用 I/O引腳而不可訪問。 此外 P3 口還用于實(shí)現(xiàn)AT89C2051 的功能 ： ： RXD(串行輸入端口 ) 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 ： TXD(串行輸出端口 ) ： INT0(外中斷 0) ： INT1(外中斷 1) ： TO(定時(shí)器 0外部輸入 ) ： T1(定時(shí)器 1外部輸入 ) 5. XTAL1：作為振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入。一般設(shè)計(jì)原則是簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)(采用功能較強(qiáng)的芯片以簡(jiǎn)化電路，增強(qiáng)可靠 性 )。在硬件電路的基礎(chǔ)上，高質(zhì)量的軟件可使系統(tǒng)的性能大大地提高，其中包含 :中斷控制、定時(shí)、顯示、數(shù)碼轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)采集、處理、輸出等程序。 ]11[ 系統(tǒng)各部分的硬件設(shè)計(jì) 超聲波發(fā)射電路的設(shè)計(jì) 超聲波發(fā)射電路由 NE555 時(shí)基電路和超聲波發(fā)射探頭組成。 ]18[ 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 T R I G2OUT3R S T4C V O L T5T H R6D I S C7V C C8GND1U1N E 55 5V C C224C4C2103C1103104C 11224C322μC 22510R2V C CV C C3 2U 2AC D 40 49 U B / F P5 4C D 40 49 U B / F P7 6C D 40 49 U B / F P9 10C D 40 49 U B / F P14 15C D 40 49 U B / F P11 12C D 40 49 U B / F PP L U S _E NU S 1S up e r S ou nd _112W A V EW A V EU 2BU 2CU 2DU 2EU 2F18KR1R3160KR 19 圖 42 超聲波發(fā)射電路原理圖 用于驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器的 40KHz 的方波由一片 NE555 搭成的多諧振蕩器生成，受控于控制器的 PLUS_EN 信號(hào) （即 AT89C2051 的 引腳） ； 40KHz 的方波經(jīng) CD4049（驅(qū)動(dòng)功能的反相器） 調(diào)理后，成為振幅 18V 的方波，提高發(fā)射功率。其原理圖如圖 43 所示 。 一般壓電式的超聲波換能器都會(huì)存在余波的干擾，發(fā)射頭和接收頭間要有 5cm 的距離 。由 2vtS? 式中 S 是所測(cè)得的距離， v 是超聲波在 空氣中 的 傳播 速度， t 是超聲波從發(fā)射到接收到第一個(gè)回波經(jīng)過的時(shí)間 。當(dāng) )0(1 ?? SR 時(shí)復(fù)位，即 0?Q ； )0(1 ?? RS 時(shí)置位，即 1?Q ,在原理分析中，就利用它的這一特性。原理圖 如圖 45 所示。 轉(zhuǎn)速傳感器由霍爾開關(guān)元件，帶磁鋼圓盤（裝在汽車車軸上的）及電平轉(zhuǎn)換電路組 成。它尺寸小，有靈敏的磁特性，響應(yīng)速度快，工作 頻率 從 0～ 100kHz，完全滿足采樣時(shí)間的要求。 車輪轉(zhuǎn)動(dòng)霍爾元件輸出的脈沖信號(hào)頻率與轉(zhuǎn)速成正比，由于圓盤上貼有 60 塊（為了計(jì)算方便，選用 60片小磁塊）磁塊， 車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每個(gè)小磁片經(jīng)過霍爾傳感器時(shí)，霍爾傳感器便產(chǎn)生一個(gè)脈沖 。其原理圖如 下 圖所示 ，其中 SH30是粘貼于非磁性圓盤上的小磁片。 R1 R21用于調(diào) 整比較器的基準(zhǔn)電壓，設(shè)定為 。經(jīng)該電路輸出波形規(guī)則穩(wěn)定。 原理圖如圖 48 所示 。在 ()dVt的作用下，壓控振蕩器輸 出的頻率 0()Vt發(fā)生相應(yīng)的變化，并反饋到相位比較器，構(gòu)成 1 個(gè)反饋系統(tǒng)，最終使得輸出信號(hào) 0()Vt與輸入信號(hào) ()eVt相位之差趨于常數(shù)，頻率之差趨于零，鎖相環(huán)進(jìn)入鎖定狀態(tài)，此時(shí)， 0()Vt與 ()eVt信號(hào)的頻率相等，相位差為常數(shù)。觸發(fā)器 74LS74 實(shí)現(xiàn) 2 分頻 器的功能。脈沖發(fā)生器的信號(hào)送給芯片 4046 根據(jù)以上設(shè)計(jì)方案，容易實(shí)現(xiàn)高于 2 倍頻的電路設(shè)計(jì)。 數(shù)碼管采用靜態(tài)顯示，由芯片 MC14499 驅(qū)動(dòng)顯示。 芯片主要控制信號(hào)為 D：串行數(shù)據(jù)輸入端； a、 b、 c、 d、 e、 f、 g：七段顯示輸出； SS S S4：字位選擇端，用來產(chǎn)生 LED選通信號(hào)； OSC：振蕩器外接電容端，外接電容使片內(nèi)振蕩器產(chǎn)生 200～ 800Hz掃描信號(hào)以防 LED顯示器閃爍； CLK：時(shí)鐘輸入端，用以提供串行接收的控制時(shí)鐘，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘頻率為 250kHz； EN：使能端，為 0時(shí)， MC14499 允許接收串行數(shù)據(jù)輸入，為 1 時(shí)，片內(nèi)的移位寄存器將數(shù)據(jù)送入鎖存器中鎖存。顯示程序作為子程序，在 AT89C2051 的 RAM區(qū)設(shè)置顯示緩沖區(qū)，調(diào)用顯示子程序前，將顯示數(shù)據(jù) (20位 )以壓縮 BCD碼存儲(chǔ)在顯示緩沖區(qū)中，并設(shè)置一個(gè)發(fā)送計(jì)數(shù)器 T，計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為 20，每送一位前將其置 1，送后再將其復(fù)位。實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的主流程圖如圖 51 所示。 超聲波測(cè)距，最重要的就是發(fā)射的控制及接收測(cè)量的時(shí)機(jī)的控制。 用戶每查詢一次距離，在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)為要進(jìn)行四次的測(cè)量；這四次測(cè)量 的間隔時(shí)間用16Hz 的時(shí)基中斷來控制的。所以，傳感器的特性決定了本系統(tǒng)的最小測(cè)距為： 70cm。 在此僅給出程序流程圖，詳細(xì)程序見附錄 。 圖 57 報(bào)警模塊程序流程圖 一 般 報(bào) 警 程 序 中 所 需 的 時(shí) 間 參 數(shù) 都 是 由 定 時(shí) 器 通 過 硬 件 計(jì) 數(shù) 進(jìn) 行 中 斷 控 制 ， 但 是 超 聲 波 檢 測(cè) 中 ，在發(fā) 射 信 號(hào) 期 間 不 允 許 中 斷 ，否 則 導(dǎo) 致 發(fā) 射 信 號(hào) 頻 率 不 精 確 ；同 時(shí) 在 檢 測(cè) 過 程 初始化 發(fā)射脈沖 監(jiān)測(cè)處理器管腳是否低電平 計(jì) 時(shí) 計(jì)時(shí)是否超時(shí) 報(bào) 警 數(shù)據(jù)處理 N Y N Y 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 中 如 果 產(chǎn) 生 定 時(shí) 器 中 斷 ，也 會(huì) 給 計(jì) 數(shù) 帶 來 誤 差 。 AT89C2051 單片機(jī)每次發(fā)送完數(shù)據(jù)后 ， 必須將 MC14499 使能端置位。雖然期間遇到了很多麻煩，但最終還是在老師和同學(xué)的幫助和自己的努力下做好了我的設(shè)計(jì)。最后終于還是從無從下手到慢慢的了解，再到基本上理解， 這個(gè)過程中花費(fèi)了不少的時(shí)間和精力，也學(xué)習(xí)到了不少的專業(yè)知識(shí)和進(jìn)行電子設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，為我以后從事本專業(yè)工作奠定了一定的基礎(chǔ)。在進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)的時(shí)候，為使系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的電路工作狀態(tài)最佳，同時(shí)符合大眾化消費(fèi)，對(duì)各部分的元器件做了篩選。如果要改良此設(shè)計(jì)，還得從這兩方面做硬件改進(jìn)，以及相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 謝 辭 本論文是在 指導(dǎo)老師鄒華東副 教授的悉心指導(dǎo)下完成的。在此，謹(jǐn)向 鄒老師 表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 本論文的順利完成， 還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下電子專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，你們不僅讓我感受到友情的力量，也讓我感覺到了生活的愉悅，通過平時(shí)專業(yè)問題的討論及情感上的交流也將使我受益終生。你們的情感永遠(yuǎn)都是我上進(jìn)的動(dòng)力和源泉。變量定義 ***************************************************/ uchar dispbuf[8]。 uint distance。 sbit fuhao =flag1^1。 sbit S2 = P1^7。 sbit CLK14499 = P1^2。 sbit CSBIN = P3^1。函數(shù)聲明 *******************************/ void delay1ms(void)。 void display(void)。 void init_18b20(void)。 uint wd(void)。k100。j255。 display()。