【正文】 第四章 系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) 17 軟件設(shè)計(jì)的要求 21 誤差修正 22 聲速修正 29 參考文獻(xiàn) 31 附錄 1 電路原理圖 汽車保險(xiǎn)理賠中，由于刮碰引起的理賠案件占到了很大了比例。汽車防撞測(cè)距器是一種協(xié)助駕駛員復(fù)雜環(huán)境，泊車，轉(zhuǎn)向的駕駛輔助系統(tǒng)，是汽車安全輔助裝置。汽車數(shù)量的增加，也帶來了各種各樣的汽車刮碰事故的增加。這些都給駕駛帶來了不同程度的困難，傳統(tǒng)意義上的簡(jiǎn)單的汽車駕駛，已經(jīng)很難適應(yīng)高速發(fā)展的交通環(huán)境。在盲區(qū)的解決方案中，有效途徑是，幫助駕駛員獲得，當(dāng)前汽車周圍的障礙物的距離情況。另一方面，這些產(chǎn)品都存在很大的局限性，比如自動(dòng)泊車功能，許多情況下，由于停車環(huán)境很難滿足產(chǎn)品的工作要求，產(chǎn)品一般都處于報(bào)警狀態(tài)，對(duì)于泊車的實(shí)際需求很難滿足?，F(xiàn)在日益發(fā)展的安全裝置，由于成本高昂，維修費(fèi)用高 等原因，很難普及。 一種行之有效的方法是幫助駕駛員獲得安全距離情況。 設(shè)計(jì)的要求 本次設(shè)計(jì)的目的是利用傳感器技術(shù)和微電子軟硬件技術(shù)，設(shè)計(jì)一款汽車 防撞器 ，用于幫助駕駛員獲得 距離 障礙物安全信息，并在提供必要的輔助安全操作。距離量程為 5m， 提供一定的 誤差 修正，緊急制動(dòng)方面提供繼電器接口。設(shè)計(jì)核心是測(cè)量距離功能的實(shí)現(xiàn)。 在高速公路汽 車防撞領(lǐng)域 ， 多采用激光雷達(dá)方式 。 超聲波 具有較強(qiáng)的指向性 ， 作為一種聲波，在一種介質(zhì)到另一種戒指，在兩種介質(zhì)接觸面，會(huì)產(chǎn)生一定的反射。 且測(cè)量距離往往都能達(dá)到五米。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 超聲波測(cè)距原理圖 超聲波測(cè)量距離的公式為： 2TVS ?? 在此計(jì)算式中， S為測(cè)量的距離（米 m）， V代表一定條件下的聲速 V（米每秒 m/s）， T代表時(shí)間（秒 S）其的計(jì)算如下式： ????T 綜合上述計(jì)算式可以得出，測(cè)量的距離計(jì)算式為： ? ?2 ?? ??VS 設(shè)計(jì)基本構(gòu)架 發(fā)生 接收 ? ? 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 汽車防撞器 系統(tǒng)總框圖 本設(shè)計(jì) 初步計(jì)劃 是 在 室內(nèi)小范圍的測(cè)試，限定在 5 米 以內(nèi) 。 接收 的電壓信號(hào)經(jīng)過一系列濾波，增益等處理后再送回單片機(jī)， M C U 微型處理器 超聲波發(fā)射電 路 超聲波接收電路 顯示電路 報(bào)警電路 制動(dòng)接口 定時(shí)器 人機(jī)交互 波形處理 波形產(chǎn)生 接收器 聲波換能器 計(jì)時(shí)器 處理器 聲波換能器 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 并能使單片 機(jī) 識(shí)別出。 在聲速方面，聲音在空氣中傳播受到空氣介質(zhì)變化的影響。在這方面，由于存在固有影響，可以通過實(shí)際測(cè)量值與測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，在軟件中進(jìn)行修正，修正的主要參數(shù)為單片機(jī)的計(jì)數(shù)值。在本設(shè)計(jì)中，我們將發(fā)射部分與就收部分相隔較遠(yuǎn)的距離，降低影響。在操作的提示方面內(nèi)容 主要有：（ 1）安全??！注意查看（ 2）保持??！謹(jǐn)慎駕行（ 3）小心 ??！ 準(zhǔn)備制動(dòng) （ 4）危險(xiǎn)！！緊急制動(dòng)（ 5）注意??！有障礙物 。 超聲波發(fā)射電路 超聲波發(fā)射電路主要有前期的電壓波形產(chǎn)生電路和后期的將電能轉(zhuǎn)換為 40KHz的超聲波換能器組成 [7]。其中一路經(jīng)過三級(jí)反相器到達(dá)換能器，另一路經(jīng)過兩級(jí)到達(dá)換能器。由于本設(shè)計(jì)采用的分體式超聲波換能器，發(fā)射電路和接收電路分開，以用來降低超聲波測(cè)距中的盲區(qū)。超聲波接收電路包括超聲波換能、 接收 信號(hào)處理兩部分 [10]。為了有效的完成這一系列的信號(hào)處理動(dòng)作，這里選用的是一款 38KHz的紅外線的檢測(cè)電路。這種 IC 性能優(yōu)越，封裝形式及體積與許多遙控信號(hào)接收器 IC 相同或相似，故可用來代換多種型號(hào)的遙控信號(hào)接收集成電路。在于單片機(jī)協(xié)同工作的顯示中常用的數(shù)碼管顯示，此種顯示成本較低，但是其接線較為繁瑣，顯示內(nèi)容單一，且印象美觀。并行方式需要焊接液晶的 20 個(gè)引腳，但工作速度較串行快。此單片機(jī)是近期 ATMEL 公司在 51 系列方面推出的一款高檔增強(qiáng)型的產(chǎn)品。其最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如 下 圖。 圖形中下方的 即為本系統(tǒng)的復(fù)位電路，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位或手動(dòng)復(fù)位 5l 系列單片機(jī)為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法。超聲波探頭又分為直探頭、斜探頭、雙探頭、表面波探頭、聚焦探頭、沖水探頭、水浸探頭、高溫探頭、空氣傳導(dǎo)探頭以及其他專用探頭等。其為分體式的超聲波換能器標(biāo)有 T 字樣的是發(fā)射頭，標(biāo)有 R 字樣的是接收頭 。 蜂鳴器 報(bào)警 電路 現(xiàn)在的報(bào)警電路有多種，其中蜂鳴器引用最為廣泛。一般電路中的 TTL 基本不能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。反之，當(dāng)三極管輸出為低電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器不發(fā)出聲音。繼電器的使用是單片機(jī)和汽車的制動(dòng)電路可以很好的連接起來，實(shí)現(xiàn)有效控制緊急制動(dòng)。能在 10ms 內(nèi)完成吸合動(dòng)作。當(dāng)三極管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，繼電器繞組會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的自感電壓。溫度修正的方法也多種多樣，在 單片機(jī)領(lǐng)域?qū)囟鹊臏y(cè)量也有多種方法?？紤]到汽車的行駛環(huán)境，和系統(tǒng)的集成度，從實(shí)際出發(fā)在本設(shè)計(jì)中使用數(shù)字集成電路溫度傳感器進(jìn)行測(cè)量溫度。在本設(shè)計(jì)中，從實(shí)際出發(fā)，只需精確到 ℃ 。 圖 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 框圖 （ 1） 系統(tǒng) 主程序 模塊：即 系統(tǒng)的初始化化處理，包括定義引腳值，寄存器賦初值，控制其他子程序，處理結(jié)果，為整個(gè)系統(tǒng)提供軟件框架 與接口 。 （ 6） 蜂鳴報(bào)警模塊：當(dāng)所測(cè)距離小于一定值時(shí)，通過蜂鳴 報(bào)警來 警示 駕駛員。 所有的程序模塊都是在為主程序服務(wù)，各個(gè)子模塊都為主程序 所 調(diào)用。首先，調(diào)用發(fā)射超聲波程序模塊，滿足定時(shí)器工作觸發(fā)條件，開始計(jì)時(shí)，同時(shí)超聲波發(fā)出。 uchar i,j。 TL0=0。 while(1) { for(i=0。 if(distime) { ???? } else time=dis。 } ??? delay(100)。超聲波的發(fā)射部分程序設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單其主要方法是利用延時(shí)的方法控制引腳產(chǎn)生 40KHZ 的電壓波形。 TR0=1。 nop。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 中斷子程序 超聲波的接 收程序主要是通過中斷引腳的觸發(fā)進(jìn)行的。這些完成成后還需要判別，此次測(cè)距獲得數(shù)值是否有效，如果數(shù)值過大，超過測(cè)量量程，測(cè)量誤差太大，不予處理賦值，或是因?yàn)槎〞r(shí)器溢出，表示無法成功計(jì)時(shí) ，測(cè)量無效，返回。 temp=TH0*256+TL0。 low_time=TL0。聲速修正 主要依賴溫度獲取 電路。本設(shè)計(jì)選用參考標(biāo)桿修正聲速的方法，采用程序補(bǔ)償?shù)姆椒ㄐ拚齻鞑r(shí)間。根據(jù)單片機(jī)的振蕩頻率計(jì)算出實(shí)際精準(zhǔn)的計(jì)數(shù)值。 程序中最重要的就是讀寫距離信息，在設(shè)計(jì)中本設(shè)計(jì)采用填寫的方法，首先顯示距離信息界面，再根據(jù)界面位置， 將得到的距離信息， 按位尋址 ，填寫相應(yīng)的 位置 。 圖 顯示程序框圖 初始化，清屏 送指令 數(shù)據(jù) ，顯示開機(jī)界面 送指令 數(shù)據(jù) ，顯示圖形界面 送指令 數(shù)據(jù) ，顯示信息界面 得到距離信息，尋址填寫信息 循環(huán)檢測(cè)，距離信息 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 蜂鳴器報(bào)警 及 緊急制動(dòng)子程序 當(dāng)汽車距離障礙物比較近時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。 開始 取值 顯示 Y 小于 返回 制動(dòng) N 開始 取值 顯示 Y 距離小于 返回 長(zhǎng)鳴 N 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 第五章 制作與調(diào)試 電路的搭建 設(shè)計(jì)完成理論設(shè)計(jì)后需要進(jìn)行實(shí)物的搭建，搭建過程的主要是按照原理圖進(jìn)行分步驟，有次序的操作。 實(shí)物圖見附錄 2 附圖 。方便調(diào)試中，對(duì)于蜂鳴器的控制，避免調(diào)試過程中不必要的噪音影響。 Keil 軟件 可對(duì)單片機(jī) C 語言 程序進(jìn)行編 寫，編譯。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 keil u vision 2的界面圖 5 圖 progisp界面圖 此外在距離修正方面，設(shè)計(jì)初期未能引入修正，存在較大誤差，下圖是設(shè)計(jì)初期的誤差圖： 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 未修正前實(shí)際測(cè)量誤差圖 比較獲得的誤差，設(shè)計(jì)按照修改時(shí)間值的方法 ， 對(duì)程序做了大量的反復(fù)修改 。break。break。 case 10:dis_1=84。case 12:dis_1=87。case14:dis_1+=34。 case 16:dis_1+=45。case 18:dis_1+=53。case 20:dis_1+=55。 case 22:dis_1+=60。case 24:dis_1+=78。 0 1000 2021 3000 4000 5000 6000 0 1000 2021 3000 4000 5000 6000 mm 實(shí)際距離（ mm） 測(cè)量距離 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 結(jié) 論 本文設(shè)計(jì)的是汽車防撞器 ,是一種汽車安全 泊車 的輔助系統(tǒng)。通過超聲波探頭反射超聲波，使 用高速單片機(jī)計(jì)算測(cè)量車與障礙物之間的往返時(shí)間然后再計(jì)算出車與障礙 物的距離，并加入了聲速修正電路，和 距離 修正 方法 ，提高了距離計(jì)算的精度， 考慮到精度和實(shí)際中需求本設(shè)計(jì)將量程設(shè)計(jì)為 5m，利用軟件和 誤差修正 精度最高可以達(dá)到 1mm。 完成此項(xiàng)設(shè)計(jì)，首先向我的指導(dǎo)老師 —— 張老師，表達(dá)感 激之情。在此表達(dá)對(duì)他們的感激之情。 自己知識(shí)有所局限，論文完成尚且有所不足。_nop_() define uchar unsigned char define uint unsigned int define ulong unsigned long sbit csb=P3^6。 bit flag_1=0。 uint count=0。 ulong dis,dis_4[3]。 temp*=speed。(dis_1100)) { n=dis_1/10。break。 } else { n=dis_1/100。break。break。break。break。break。break。 case 49:dis_1+=175。 } return(dis_1)。 TR0=1。 nop。 nop。 nop。 delay_ms(30)。 } else dis=0。 TR0=1。 nop。 nop。 nop。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 delay_ms(30)。 } else dis=0。 TR0=1。 nop。 nop。 nop。 delay_ms(40)。 } else dis=0。 } else { flag_2=2。 if(dis_4[0]dis) dis=dis_4[0]。 P0 = 0xff。 TH0=0。 displayall()。 if(dis==0) { tran1()。 } fit_1()。 } } else time=dis。 temp