【導讀】摘要基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計摘要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答涂倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟纖補武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者

　　

【正文】 促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答涂 倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟纖補武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 超聲波是聲波大家族中的一員。聲波指的是物體在機械振動下，物質(zhì)的質(zhì)點在其平衡位置進行的往返運動狀態(tài)。例如鼓經(jīng)過敲打之后，鼓面 就會上下振動，振動通過空氣向四面八方進行傳播，這就是聲波。超聲波就使頻率很高的聲波。超聲波在現(xiàn)實生活中能夠光泛應用，是因為超聲波有以下幾種特性，它能夠在氣體、固體、液體、等介質(zhì)中進行傳播，能夠傳遞巨大的能量，能夠發(fā)生反射、干涉和共振的現(xiàn)象，并且超聲波在液體中進行傳播時，可以產(chǎn)生劇烈的空化和沖擊的現(xiàn)象。 基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好 的前景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答涂倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟纖補武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 雖然人類的耳朵聽不見超聲波，但是不少動物卻擁有此項能力。他們就是利用超聲波來捕捉獵物，并且能夠避開障礙物。好多人們疑問為什么蝙蝠能夠在完全黑暗的情況下還能夠分析在哪能夠捕食和避開障礙物。其實蝙蝠就是利用它聽到的超聲波而進行在黑暗中自己定位的。蝙蝠通過自己的嗓子發(fā)出超聲波，超聲波發(fā)出之后四面八方的發(fā)射出去，當超聲波遇到 障礙物之后發(fā)生反射，這種反射回來的超聲波進入到蝙蝠的耳朵中，蝙蝠聽到超聲波后，就能自己判斷出障礙物或者獵物的位置。然后快速的判斷出來從而能夠自在的在空中飛翔。 基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答涂 倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟 纖補武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 國內(nèi)的超聲波研究照比其它國家起步較晚，人們在發(fā)現(xiàn)正壓電效應和逆壓電效應之后，超聲波才逐漸應用于電子行業(yè)、清洗機械器件、軍事、塑料焊接、金屬焊接、醫(yī)學等等領域。尤其在醫(yī)學方面的應用尤為廣泛，超聲波在人體里傳播時，當超聲波在人體內(nèi)的傳播時如果遇到障礙物，超聲波便會發(fā)生反射和折射。由于每個人的組織結構都是不同的所以他們對于超聲波的吸收能力也不同。這種差別在通過儀器設備把他們顯示出來，醫(yī)生便能通過這種差別便能夠判斷出身體是否發(fā)出病變?；诔暡ǖ钠嚪雷蚕到y(tǒng)設計摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答涂 倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟纖補武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 本課題的主要研究內(nèi)容 基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分 ，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答涂倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟纖補武嚙薪 鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 （ 1）研究國內(nèi)外汽車防撞系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展歷史，理解本課題研究的意義； 基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā) 生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答涂倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟纖補武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 （ 2）分析各種汽車防撞系統(tǒng) 的基本原理和優(yōu)缺點 ； 基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前 景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答涂倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟纖補武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 （ 3）提出改進汽車防撞系統(tǒng) 的對策 基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答涂 倡大冬短 嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟纖補武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 （ 4）設計一種新型的汽車防撞系統(tǒng) ，給出設計電路圖 。 基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答涂 倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯 昌邵摟纖補武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 第二章 總體設計方案 基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景，科 學 技 術 的 快 速 發(fā) 展 使 得 超 聲 波 技 術 在 汽 車 領 域 中 的 應 用 越 來 越 悠 墮 答 涂 倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟纖補武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 汽車防撞預警系統(tǒng)是指在汽車行駛 過程中防止汽車發(fā)生碰撞障礙物的一種智能報警裝置。它能自動發(fā)現(xiàn)可能與汽車發(fā)生碰撞的障礙物體，并且同時檢測汽車與障礙物之間的距離，到達極限距離時發(fā)出報警信號以避免碰撞的發(fā)生。根據(jù)題目要求，汽車防撞報警器的功能主要有兩個：判斷汽車與障礙物之間的距離和當汽車與障礙物之間的距離到達臨界距離時發(fā)出報警信號。 基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景 ，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答涂倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟纖補武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 2. 1 設計總體思路概況 基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答涂 倡大冬短嬸廁駱 猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟纖補武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 汽車防撞預警系統(tǒng)的原理是利用超聲波的發(fā)射和接收，用計時器計出超聲波從發(fā)射到接收到遇到障礙物后反射聲波的時間通過公式計算出汽車與障礙物之間的距離。在實際生活中常用的測距方法主要有兩種，一種是在被測距離的兩端，一端設置發(fā)射裝置，一端設置接收裝置，利用公式 S = vt 得出測量的距離。這種測量方式特別適用于測量身高；另一種是本次設計采用的方式，利用超聲波遇到障礙物后反射得出距離。 基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計 摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答涂 倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟纖補武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 汽車防撞系統(tǒng)硬件電路的設計主要包括單片機系統(tǒng)、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路及顯示電路三部分。單片機采用的是 AT89C51 系列。為 了獲得較穩(wěn)定時鐘頻率而采用了高精度的晶振，這樣極大的減小測量距離的誤差。用單片機 端口輸出超聲波發(fā)射器所需要的 40kHz 的方波信號，使用外中斷 0 口檢測接收超聲波的反射信號。顯示電路裝置用了結構簡單價格便宜的 4 位 LED 數(shù)碼管來顯示距離。 基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中 的應用越來越悠墮答涂倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟纖補武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 超聲波的發(fā)射裝置主要是由反相器 74LS04 和發(fā)射傳感器構成。 AT89C51 單片機 引腳輸出 40k 赫茲的間斷方波信號分成 2 路，一路信號經(jīng)過一個反向器后到達 TCT40 一個引腳，另一路通過兩個反向器后到 TCT40 的另一個引腳，用這種形式將 發(fā)出的單片機 端口發(fā)出的間斷方波信號加到 TCT40 的兩端上，用這種推換形式將間斷的方波信號連接到超聲 波傳感器的兩個引腳上，這樣能夠增強超聲波的發(fā)射強度。在加載反波信號時使用兩個 74LS04 并聯(lián)，是它的驅(qū)動能力得到了很大的提高。而電阻 R1 R12 增大超聲波傳感器的阻尼效果，縮短了震蕩時間，使超聲波傳感器輸出高電平的能力大大增加。 基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答 涂倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟纖補武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 超聲波接收采用 CX20206A 集成電路模塊，根據(jù)電路圖可以看出，集成芯片CX20206 在接收裝置電路中的作用很大。 CX20206 是一款紅外線檢波接收的芯片，他常用于現(xiàn)實生活中，而且價格便宜。由于紅外線波的頻率為 38 kHz，與測距使用的超聲波頻率接近。并且 CX20206 芯片的內(nèi)部設置比較好，由于設計中芯片的 f5 角連接了一個外接電阻，此電阻使他濾波器的中心頻率能夠調(diào)節(jié)，當 R21 的阻值越大濾波器的中心頻率就越低，變化范圍在 30～ 60 kHz 之間。此次設計證明用 CX20206A 接收超聲波信號具有優(yōu)秀的靈敏特性和較強的抗干擾能力。 基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答涂 倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌邵摟纖補 武嚙薪鋁莎陷蟬挪拋妹家蓑沸匿鉸佃穎漣縫澳札者 超聲波測距預警系統(tǒng)主要包括主程序、發(fā)射子程序、溫度采集子程序、外部中斷子程序和數(shù)碼顯示子程序等。超聲波測距預計能夠系統(tǒng)主程序第一步是對系統(tǒng)進行初始化，初始化定時器 T0 為 16 位定時計數(shù)器的工作模式。全局中斷打開并給顯示端口清 0。在調(diào)用超聲波的發(fā)生子程序發(fā)出一個超聲波脈沖，在發(fā)射過程中延時約 ms，避免聲波信號從發(fā)射器發(fā)出后直接傳送到接收器而引起直射波觸發(fā)，然后在使用外中斷接收遇到物體后返回聲波信號。我采用了 12 MHz 的晶振，計數(shù)器每次計數(shù)間隔是 1μ s，當主程序接收到成功的信號后，將計數(shù)器 T0 中的數(shù)計算，即得出與障礙物之間的距離，測出距離后將結果送往 LED 顯示，這就是超聲波測距的過程。 基于超聲波的汽車防撞系統(tǒng)設計摘 要隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展，汽車行業(yè)成為了促進中國經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的一部分，近年來我國高速公路追尾碰撞事故頻繁發(fā)生，而車載追尾碰撞預警系統(tǒng)在解決高速公路行車安全中具有良好的前景，科學技術的快速發(fā)展使得超聲波技術在汽車領域中的應用越來越悠墮答涂 倡大冬短嬸廁駱猜匠申芋溉毒嶺撣病俏瓷雍辣蛙蔥愿卯屆流根鏈逾甜寺甲嘯昌