汽車倒車碰撞自動(dòng)熄火保護(hù)裝置設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-21 02:19 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。德州學(xué)院 汽車工程系 2022 屆 交通運(yùn)輸專業(yè) 畢業(yè)論文4圖 21：超聲波測(cè)距原理框圖當(dāng)然距離測(cè)量有一個(gè)遠(yuǎn)限，其原因就在于接收信號(hào)的幅值至少應(yīng)該大于規(guī)定的閥值。這個(gè)閥值決定于對(duì)信噪比的要求。要求高些，可要求這一閥值大于噪聲幅值的倍數(shù)高些，保證信噪比可以大于要求。但是無(wú)論要求怎樣低，最小的接收信號(hào)幅值總得比噪聲幅值大，否則就很難從噪聲中分辨出所需的信號(hào)來(lái)。所以，如果想增大可測(cè)的距離，總得從兩個(gè)方面來(lái)解決，一方面就是盡量降低噪聲，另一方面就是盡可能增大發(fā)射信號(hào)的幅值。超聲波測(cè)距主要有三種方法：相位檢測(cè)法、聲波幅值檢測(cè)法、渡越時(shí)間檢測(cè)法。因?yàn)槌暡ㄊ且环N聲波，其聲速與溫度有關(guān)，C=+，t 為攝氏溫度，所以在不同的溫度下，超聲波速度是不一樣的，從而會(huì)影響測(cè)距結(jié)果，但由于在某一地區(qū)使用，因溫度變化不大，可以認(rèn)為聲速是基本恒定不變的。確定了聲速，只要測(cè)得超聲波信號(hào)往返的時(shí)間，即可求得距離。 毫米波雷達(dá)測(cè)距對(duì)于車載雷達(dá),一般選用 60GHz 、 120GHz 、 180GHz 波段,對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為毫米級(jí)故：毫米波雷達(dá)采用的是波長(zhǎng)在 1 厘米以下，頻率 30GHZ 以上的高頻電磁波，波長(zhǎng)短，沿直線傳播且穿透能力強(qiáng)，幾乎不受氣象條件的影響。不但可以探測(cè)目標(biāo)的距離，還可測(cè)出相對(duì)速度和方位，但是價(jià)格昂貴，并且需要防止電磁波干擾由于存在其它通訊設(shè)施電磁波干擾以及雷達(dá)裝間的相互影響,容易發(fā)生誤動(dòng)作.毫米波雷達(dá)向空間發(fā)射一定重復(fù)周期高脈沖,當(dāng)遇到目標(biāo),目標(biāo)反射回來(lái)的反射波將滯后與發(fā)射高頻脈沖一個(gè)時(shí)間差和一個(gè)頻移(多譜勒頻移)，根據(jù)雷達(dá)可以測(cè)出這個(gè)數(shù)據(jù),就可以依據(jù)公式計(jì)算出目標(biāo)位置。德州學(xué)院 汽車工程系 2022 屆 交通運(yùn)輸專業(yè) 畢業(yè)論文5 激光測(cè)距測(cè)距 激光測(cè)距是一種雷達(dá)裝置,它是一種光子雷達(dá)系統(tǒng),原理同毫米波雷達(dá)測(cè)距，它測(cè)量精度比較高，主要用窄激光束對(duì)某一地區(qū)進(jìn)行掃描，同時(shí)測(cè)距時(shí)間短，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)距準(zhǔn)，探測(cè)距離遠(yuǎn)，并且抗干擾能力強(qiáng)，特別是沒(méi)有盲區(qū)，測(cè)距精度可達(dá)厘米甚至毫米級(jí)，比微波雷達(dá)高近 100 倍，測(cè)角精度理論上比微波雷達(dá)高一義倍以上。但是在遇到下雨或大霧等惡劣天氣，穿透能力差，導(dǎo)致無(wú)法使用，目前激光測(cè)距系統(tǒng)主要有兩種即成像式激光雷達(dá)和非成像是激光雷達(dá)，兩者的工作原理相似，都是通過(guò)激光束傳播時(shí)間確定距離，只不過(guò)成像激光雷達(dá)是用激光束對(duì)整個(gè)視場(chǎng)進(jìn)行全方位掃描，處理后獲的整個(gè)空間的信息，可以通過(guò)這些信息判斷汽車是否有碰撞的危險(xiǎn)，進(jìn)而做出反應(yīng)。 攝像機(jī)測(cè)距通過(guò)高精度的攝像系統(tǒng)能夠更準(zhǔn)確的測(cè)距，它的尺寸比較小、質(zhì)量也很輕、并且噪音很低、功耗小、動(dòng)態(tài)測(cè)距范圍比較大，由于這種測(cè)距方法具有很多的優(yōu)點(diǎn)，因此在汽車上得到了廣泛的運(yùn)用，具有良好的發(fā)展前景和市場(chǎng)。 紅外線測(cè)距紅外線是一種肉眼看不見(jiàn)的光，它的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光要長(zhǎng),并且紅外線具有良好的熱效應(yīng)和穿透云霧能力，并且物體都會(huì)發(fā)出紅外線。紅外線測(cè)距儀能夠發(fā)射紅外線，紅外線遇到物體后發(fā)生反射，測(cè)距儀能夠接收相關(guān)物體反射的紅外線, 并且能根據(jù)接收的時(shí)間差、波長(zhǎng)的不同信號(hào)的強(qiáng)弱,分析出物體之間的距離以及性質(zhì)。從以上五種測(cè)距技術(shù)的介紹可以看出各個(gè)測(cè)距傳感器利和弊:紅外線測(cè)距技術(shù)對(duì)環(huán)境適應(yīng)性差，主要用于夜間環(huán)境。超聲波測(cè)距技術(shù)由于具有制作成本低，并且安裝簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性好，因此主要用于短距離探測(cè)。雖然毫米波雷達(dá)和激光測(cè)距技術(shù)的測(cè)距精度更高，定位更準(zhǔn)確，但是它們的成本比超聲波測(cè)距要高很多而攝像系統(tǒng)技術(shù)價(jià)格更貴，考慮到使用條件和設(shè)計(jì)要求，以及成本因素本，本設(shè)計(jì)采用超聲波測(cè)距的傳感器。3 雷達(dá)傳感器倒車?yán)走_(dá)裝置有倒車?yán)走_(dá)偵測(cè)器（也稱超聲波轉(zhuǎn)換器、聲吶傳感器，俗稱電眼） 、控制器、蜂鳴器組成。總體上講,雷達(dá)探頭可以分為兩大類:一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波,一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波，按作用原理不同，超聲波傳感器可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等數(shù)種，在原理上利用壓電陶瓷材料在電能與機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的功能。壓電效應(yīng)有逆效應(yīng)和順效應(yīng)，超聲波發(fā)送器就是利用壓電逆效應(yīng)的原理。目前為常用的德州學(xué)院 汽車工程系 2022 屆 交通運(yùn)輸專業(yè) 畢業(yè)論文6,其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí),壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振,并帶動(dòng)共振板振動(dòng),便產(chǎn)生超,如果兩電極間未外加電壓,當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí),將壓迫壓電晶片作振動(dòng),將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào),這時(shí)它就成為超聲波探頭，它通常被安裝在車輛后部的保險(xiǎn)杠上，數(shù)目一個(gè)到多個(gè)不等，在倒車時(shí)它向汽車后部發(fā)射超聲波，并接受反射回來(lái)的超聲波，它有一個(gè)無(wú)線電收發(fā)機(jī)和一個(gè)處理器組成，處理器將回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給控制單元。壓電式傳感器意圖如圖 31 所示： 圖 31 壓電晶片示意圖屏蔽減震環(huán)錐形諧振板雙壓電晶片振子支點(diǎn)外殼圖 32 壓電晶片示意圖雷達(dá)探頭傳感器由壓電陶瓷晶片、錐形諧振板、底座、端子、金屬殼及金屬網(wǎng)構(gòu)成如上圖 32 所示。其中，壓電陶瓷晶片是傳感器的核心，錐形諧振板使發(fā)射和接收超聲波的能量集中，并使傳感器有一定的指向角。金屬殼可防止外界力量對(duì)壓電陶瓷晶片及錐形諧振板的損害，金屬網(wǎng)也是起保護(hù)作用的，但不影響發(fā)射和接收超聲波。雷達(dá)探頭傳感器按其作用距離可以分為大、中、小三種量程。其中，小量程探測(cè)距離小于 2m，工作頻率在 60300kHz 之間；中量程探測(cè)距離約為 210m，工作頻率在 4060kHz 之間；大德州學(xué)院 汽車工程系 2022 屆 交通運(yùn)輸專業(yè) 畢業(yè)論文7量程探測(cè)距離約為 2050m，工作頻率處在 1630kHz 之間。 [3]4 系統(tǒng)硬件組成部分汽車防撞熄火保護(hù)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)汽車尾部到障礙物之間的距離控制，保證倒車安全。硬件系統(tǒng)包括單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)、熄火裝置的設(shè)計(jì)。其中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要對(duì)AT89S51單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。熄火裝置是對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)?？刂破髑袛喙┯碗娐凤@示電路發(fā)射電路超聲波發(fā)射傳感器接收電路超聲波接收傳感器障礙物圖 41 系統(tǒng)硬件原理圖上圖為系統(tǒng)硬件原理圖，系統(tǒng)由超聲波發(fā)射，回波信號(hào)接收，記時(shí)測(cè)量，數(shù)據(jù)處理，顯示和報(bào)警等構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)由微處理器控制，根據(jù)回波測(cè)距的原理設(shè)計(jì)。由超聲波的發(fā)射電路發(fā)射超聲波，超聲波在空氣中傳播至障礙物后發(fā)生反射，反射的回波經(jīng)空氣傳播給超聲波接收換能器接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)放大、濾波、整形和比較后，輸入到微處理器的外部中斷口 INT0 處產(chǎn)生中斷，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，測(cè)出從超聲波發(fā)射脈沖串時(shí)刻到接收回波信號(hào)時(shí)刻差，將時(shí)刻差與聲速相乘，得出距離，并顯示。一旦檢測(cè)到距離很近時(shí)，則輸出相應(yīng)信號(hào)，然后進(jìn)行放大，并經(jīng)比較器輸出中斷信號(hào)，由單片機(jī)控制切斷供油電路。(1) 控制器是由 AT89S51 單片機(jī)組成的是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，主要任務(wù)有:控制一個(gè)由555 定時(shí)器構(gòu)成的自激多諧振蕩器，啟動(dòng)振蕩電路工作，振蕩電路振蕩出與超聲波發(fā)射器的固有頻率相同頻率，使換能器能最大效率工作。實(shí)現(xiàn) T0 計(jì)時(shí)，完成測(cè)距數(shù)據(jù)的計(jì)算和結(jié)果顯示，如果距離達(dá)到一定的值時(shí)駕駛員沒(méi)有做出動(dòng)作，那么雷達(dá)的控制部分會(huì)通過(guò)
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