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1、题目：汽车防撞单片机控制系统的研制目录1 引言1.1 汽车防撞控制系统现状1.2 本课题的研究意义及内容 2 汽车防撞系统设计构想 3 微波雷达传感器3.1 微波雷达的结构和原理 3.2 射频前端3.3 前置电路3.3.1 发射前端电路3.3.2 中频放大器4 微波测速测距硬件模块4.1 信号调理模块4.1.1 隔直跟随电路4.1.2 电压比较器4.1.3 峰值检测器4.2 汽车防撞执行模块 5 系统主程序流程图 6 汽车防撞执行部分仿真图 结 论1 引言意义 汽车是目前人类主要的交通工具，也是现代文明的标志。全世界每年汽车销售量达6000多万辆，保有量已超过4亿辆。在用的车辆越多，但随之而来
2、的交通事故和被盗的汽车也越来越多，造成了人员伤亡及经济财产的损失。人们对机动车辆的使用性能和安全性能提出了更高的要求。汽车安全成为一个重要的社会问题。为了减少汽车事故的发生率，给拥有汽车的用户提供安全感,研制一种简单可靠、操作方便,能检测车距和车速的装置，发现汽车超过设定车距时能给驾驶员发出报警提醒的安全系统，具有实际的设计意义。 本文立足于高速公路安全通行问题，针对我国高速公路在恶劣环境下事故多、不能通车的现状，创新性地提出了一种基于传感器测距测速设备的高速公路安全通行辅助系统，可在高速公路上实时检测与前方车辆的跟车距离与相对速度，并在险情出现之前给出报警。该设备工作时不停地向正前方发送电磁
3、波，如前方有车辆，则该设备可接收返回的微波信号，经信号处理后，获得跟车距离与相对速度值，每隔一定得周期显示在LCD上，如果测量值小于设定的安全值，则进行声光报警，以让驾驶员在反应时间内采取有效措施，避免事故的发生。内容2 汽车防撞控制系统设计构想微 波 雷 达 传 感 器信号调理模块电压比较器峰值检测电路复位电路A/D转换器微处理器LCD显示报警装置隔 直 跟 随 电 路图1 系统框图3 微波雷达传感器发射前端电路微波振荡器1 环流器 23混频器前置放大电路天线图2 微波雷达结构图微波雷达传感器的测速测距原理主要涉及波的多普勒效应和波的能量 理论两个方面：（1）测速原理如图2所示，微波振荡器生
4、成频率为 的微波信号，经环流器1端环流 到2端并由发射天线发射（部分泄露到环流器3端）。当目标车辆与传感器 之间有相对速度 时，根据多普勒原理，反射波会发生频移，假设频移量为 ,则接收天线受到的反射波频率为 ，并经环流器环流到混频器，最后发射波与反射波在混频器的作用下输出一频率等于多普勒频移量 的电信号，根据多普勒原理，易知： （2）测距原理电磁波在空间传播的电压信号可表述为时间t等变量函数。设本振输出 电压幅值为 ，信号的相位为则本振电压信号 可表示为：回波电压信号可表示为： 3.2 射频前端射频前端由非磁性合金材料加工而成，耿氏二极管振荡器安装在圆形波导内，一端经螺纹底座固定接地，另一端与
5、馈电导体相连。焊片和分别接地和+8v电压源，以给耿氏二极管供电。耿氏二极管在偏置电压的作用下发生振荡，并在振荡腔中产生微波信号，经环流从天线发射出去（部分泄露到混频器）。在振荡腔中间有颗调节螺丝，可对微波的频率进行微调，调节完毕之后由紧固螺丝固定。另外，馈电导体末端有一由电容片和聚四氟乙烯薄膜构成高频旁路电容，起到隔离电压源与微波信号的作用。二极管混频器安装在中心导体螺纹底座之间，对天线接收来的回波信号和振荡腔内的本振信号进行混频，经中心导体由焊片输出。同样，中心导体末端有一由电容片和聚四氟乙烯薄膜组成的高频滤波电容，对中频信号进行滤波。 3.3 前置电路图中，电感L1和电容C1、C2构成LC
6、整流滤波，IN4742稳压管D1起到稳压 保护作用。3.3.1 发射前端电路3.3.2 中频放大器图中Q1，R2和R3构成基本的共射放大；稳压管D1起保护作用；C1隔 离直流；C2和R2起到电压负反馈的作用。4 微波测速测距硬件模块图中在高通滤波器后再串一电阻电容R102、C202进行滤波处理，一 方面可以隔离直流分量，另一方面可以起到抗干扰的作用。与隔直电路 紧密相连的是跟随电路,具有增大输入阻抗，减小输出阻抗，增强信号稳 定性的作用跟随电路作为缓冲级，消除了后级电路负载和数字量对雷达 传感器输出中频信号的影响，它由一个OP07运放构成（图中C203、C204 为供电电压的滤波电容）。4.1
7、 信号调理模块（1）隔直跟随电路（2）电压比较器LM393AP是一款专用的双电压比较芯片，响应速度快、时延小。由 于该芯片采用的是集电极开路形式输出，因此需要在输出端加一个弱电 阻上拉，同时加以NPN三极管9013将其输出电平转化为3.3VTTL电平。 处理后的中频信号由LM393AP的3脚输入，而其2脚接比较电平。当中频 信号电压值大于比较电平时，电路输出端（S-OUT）输出高电平，反 之，输出低电平。（3）峰值检测器图中：肖特基二极管D2充当单项开关，聚酯电容C3起蓄电作用， 运算放大器TL082为一BJT型双运放，其特点是偏置电流超低，在电路 中跟随C3的蓄电电压，可有效防止后级负载引起
8、的C3漏电，二极管 D1和电阻R2则是为了避免前级运放在检测到峰值之后出现饱和。当 输入信号的更大峰值来临之后，D2导通，信号通过一级跟随运放 TL082给C3充电，这样C3便能很好的跟踪输入信号的幅值。4.2汽车防撞执行模块本图为声光报警电路，当有高脉冲输入时，触发发光二极管闪烁， 555定时器发生震荡，蜂鸣器发出报警声。5 系统主程序流程图开始初始化发送微波是否有回 波否启动定时器T0计时计算相对速度读取P1口A/D信号是计算车距显示子程序安全阈值声光报警是否6 汽车防撞执行部分仿真图结论本设计是基于AT89C51单片机控制系统、微波雷达测距测速的汽车 防撞系统。该系统是在汽车可能发生碰撞的一种智能报警装置。它能够 自动发现可能与汽车发生碰撞的车辆、行人、或其他障碍物体，发出警 报或同时采取报警规避等措施，以避免发生碰撞。要使该系统既经济又 性能好，那么系统中的传感器和微处理器的选择很重要，本设计选用微 波雷达传感器和AT89C51单片机作为控制的核心。该系统具有功能完善， 性能好，电路简单，工作稳定，大大提高了汽车的安全性，因此，应有 广阔的应用前景。当然本设计在微波雷达信号处理上有待进一步的精确 计算，以获得更为精确的测距信息，同时本设计只是在理论上的研究， 有待进一步的开发、研究和实际应用。
