汽车倒车防撞系统课程设计

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1、审定成绩：_ 现代汽车电控系统课程设计设计题目: 汽车倒车防撞系统设计 _单 位（系别）：_自动化系_ _学 生 姓 名：_ _王555_专 业：_自动化专业_ _班 级：_05125555_ _学 号：_55_ _指 导 教 师：_张 55_填表时间： 2016 年 6 月摘 要汽车作为现代社会最主要的交通工具，数量越来越多，但是交通事故的发生频率逐年增长，其中因倒车发生的事故占很大的比例。随着科技的发展，这类的问题得到了解决，人类发明了智能交通系统，其中汽车智能倒车防撞技术关键在于智能实时的测出汽车与障碍物的距离。当汽车与障碍物之间的距离小于设定的安全距离时，防撞系统就自动报警并采取制动措

2、施。为提高汽车运行的安全性和降低碰撞发生的可能,本文讲述一种主动型汽车倒车防撞报警系统。本课程设计是以AT89C51单片机为核心的倒车防撞系统增加汽车倒车时的安全性的倒车防撞系统，利用超声波进行无接触的测距，系统主要包括超声波发射模块、信号接收模块、单片机处理模块、数码显示模块以及声光报警模块等部分组成。汽车在行驶和倒车过程中自动检测到障碍物，然后通过超声波测距原理测量出汽车与障碍物之间的距离，并通过数码显示模块将测得的距离显示出来，当汽车与障碍物之间的距离达到安全极限时，单片机控制声光报警模块发出报警信号，达到提醒司机防止撞车的目的。本设计充分发挥了单片机的性能，其硬件电路简单，软件功能完善

3、，控制系统可靠，具有一定的使用和参考价值。【关键词】单片机 AT89C51 超声波 测距 汽车防撞预警目 录前 言4第一章 汽车倒车防撞系统概述5第一节 倒车防撞系统研究背景及意义5第二节 倒车防撞系统简介5第二章 倒车防撞系统总体设计6第一节 倒车防撞系统设计原理6第三章 倒车防撞系统硬件设计9第一节 倒车防撞系统使用元件9第二节 倒车防撞系统电路设计13第三节 硬件电路总设计17第四节 系统使用元器件清单18第四章 倒车防撞系统程序设计19第一节 防撞系统工作过程19第二节 防撞系统程序设计20结 论25参考文献26前 言随着社会经济的发展,交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升。交通拥

4、挤状况也日趋严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损失，针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车防撞报警系统势在必行。超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。超声波测距即是利用其反射特性，当车辆后退时，超声波距离传感器利用超

5、声波检测车辆后方的障碍物位置，并利用指示灯及蜂鸣器把车辆到障碍物的距离及位置通知驾驶人员，起到安全的作用。 超声波测距法是最常见的一种距离测距方法，应用于汽车停车的前后左右防撞的近距离，低速状况，以及在汽车倒车防撞报警系统中。现在生产的中高档小轿车大多数都配置有倒车雷达，而出于节省成本等方面的考虑，经济型小轿车、大客车等其他车辆都没有配置倒车雷达。有市场需求的产品，必然会带动产品的开发设计。倒车雷达电路种类较多，本文介绍基于单片机控制的倒车雷达系统，该系统采用通用型单片机作为控制电路，方便系统功能扩展。系统电路主要采用集成器件构成，外围元件少，电路简洁、调试方便、成本低，利于商品化生产。第一章

6、 汽车倒车防撞系统概述第一节 倒车防撞系统研究背景及意义随着中国经济的持续增长和汽车价格的持续下降，越来越多的家庭拥有自己的汽车。在享受汽车给我们带来的便利同时，由于倒车而产生的问题也日益突出。一方面汽车的数量逐年增加，公路、街道、停车场和车库拥挤不堪，可转动的空间越来越少；。另一方面，新司机及非专职司机越来越多，因倒车引起的纠纷越来越多，车辆之间、车辆与人、车辆与墙壁等障碍物之间的碰撞时有发生。据统计，危险境况时，如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间，则可分别减少追尾事故的30，路面相关事故的50，迎面撞车事故的60。改善倒车遇到的窘境被越来越多的人所关注，人们对汽车操纵的便捷性提出了更高的要求

7、，希望有种装置能够解决汽车倒车给人们带来的不便，消除驾驶中的不安全因素，可将车快速准确地停放到指定的位置，因此发明了汽车倒车防撞预警系统。本课题相对而言研究的比较浅，就是利用超声波声波特性实现非接触式距离测量，进行距离预警。超声波在空气中测距或在特殊环境下都有较广泛的应用。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此在汽车倒车防撞系统的研制方面也得到了广泛的应用。第二节 倒车防撞系统简介汽车防撞预警系统是指在汽车行驶过程中防止汽车发生碰撞障碍物的一种智能报警装置。它能自动发现可能与汽车发生碰撞的障碍物体，并且同时检测汽车与障碍物

8、之间的距离，到达极限距离时发出报警信号以避免碰撞的发生。根据题目要求，汽车防撞报警器的功能主要有两个：判断汽车与障碍物之间的距离和当汽车与障碍物之间的距离到达临界距离时发出报警信号。本课程设计是以AT89C51单片机为核心的倒车防撞系统增加汽车倒车时的安全性的倒车防撞系统，利用超声波进行无接触的测距，系统主要包括超声波发射电路，超声波接收电路，数码显示电路以及报警电路。以超声波传感器为重点进行超声波的发射和接收，利用数字传感器DS18B20进行测量，提高了测量精度，通过计算得出距离并通过LED显示，在超出一定距离时，电铃报警，驾驶员做出判断。第二章 倒车防撞系统总体设计第一节 倒车防撞系统设计

9、原理一、 设计总体思路概况汽车防撞预警系统的原理是利用超声波的发射和接收，用计时器计出超声波从发射 到接收到遇到障碍物后反射声波的时间通过公式计算出汽车与障碍物之间的距离。在实际生活中常用的测距方法主要有两种，一种是在被测距离的两端，一端设置发射装置，一端设置接收装置，利用公式S = vt得出测量的距离。这种测量方式特别适用于测量身高；另一种是本次设计采用的方式，利用超声波遇到障碍物后反射得出距离。 汽车防撞系统硬件电路的设计主要包括单片机系统、超声波发射电路和超声波检测接收电路及显示电路三部分。单片机采用的是AT89C51系列。为了获得较稳定时钟频率而采用了高精度的晶振，这样极大的减小测量距

10、离的误差。用单片机P1.0端口输出超 声波发射器所需要的40kHz的方波信号，使用外中断 0 口检测接收超声波的反射信号。显示电路装置用了结构简单价格便宜的4位 LED 数码管来显示距离。 超声波的发射装置主要是由反相器74LS04和发射传感器构成。AT89C51单片机P1.0引脚输出40k赫兹的间断方波信号分成2路，一路信号经过一个反向器后到达TCT40一个引脚，另一路通过两个反向器后到TCT40的另一个引脚，用这种形式将 P1.0 发出的单片机P1.0端口发出的间断方波信号加到TCT40的两端上，用这种推换形式将间断的方波信号连接到超声波传感器的两个引脚上，这样能够增强超声波的发射强度。在

11、加载反波信号时使用两个74LS04并联，是它的驱动能力得到了很大的提高。而电阻R8、R9增大超声波传感器的阻尼效果，缩短了震荡时间，使超声波传感器输出高电平的能力大大增加。超声波接收采用CX20106A集成电路模块，根据电路图可以看出，集成芯片CX20106在接收装置电路中的作用很大。CX20106是一款红外线检波接收的芯片，它常用于现实生活中，而且价格便宜。由于红外线波的频率为38 kHz，与测距使用的超声波频率接近。并且CX20106芯片的内部设置比较好，由于设计中芯片的f5角连接了一个外接电阻， 此电阻使他滤波器的中心频率能够调节，当R15的阻值越大滤波器的中心频率就越低，变化范围在30

12、60 kHz之间。此次设计证明用CX20106A接收超声波信号具有优秀的灵敏特性和较强的抗干扰能力。超声波测距预警系统主要包括主程序、发射子程序、温度采集子程序、外部中断子程序和数码显示子程序等。超声波测距预计能够系统主程序第一步是对系统进行初始化，初始化定时器T0为16位定时计数器的工作模式。全局中断打开并给显示端口清0。在调用超声波的发生子程序发出一个超声波脉冲，在发射过程中延时约0.1 ms，避免声波信号从发射器发出后直接传送到接收器而引起直射波触发，然后在使用外中断接收遇 到物体后返回声波信号。我采用了12 MHz 的晶振，计数器每次计数间隔是1s，当主程序接收到成功的信号后，将计数器

13、 T0中的数计算，即得出与障碍物之间的距离，测出距离后将结果送往LED显示，这就是超声波测距的过程。 在系统调试方面，由于设计的电路由很多集成电路构成。外围元件很少，所以调试不太难。只要焊接的电路没有错误，简单调试一下就能够正常使用了。电路设计中除了集成电路，对其它电子元件也没专业要求。可以根据测量距离的差异，调整与接收换能 器滤波电容就能得到适合灵敏度和超声波抗干扰能力。二、 超声波测距原理超声波测距是通过检测超声波发射后遇到障碍物所反射回来的回波，如图2-1所示。从而测出超声波发射和接收的时间差T，然后根据公式：S = CT / 2 即可算出汽车与被测物体的距离。S为汽车与障碍物之间的距离

14、，C为超声波在空气中的传播速度。声速c与温度有关，如温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。本设计中设定温度为常温20。图2-1 超声波传播图利用超声波的测距的原理图如框图 2-2 所示，单片机发出40kHZ的信号，经放大后通过超声波发射器输出；超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波处理后，启动单片机中断程序，测得时间为t，再由软件进行判别、计算，得出距离数。数据显示定时器单片机控制放大电路超声波发射器放大电路超声波接收器图2-2 超声波测距原理图三、 控制系统框图超声波防撞控制系统图如框图2-3所示。该系统全部都由单片机进行控制，单盘机 发出40Hz的方波脉冲，经过超声波发射电路发射出超声波。超声波在遇到障碍物之后反射射回来再由接收电路接收反射声波信号送入单片机进行分析，计算出汽车与障碍物之间的距离，将处理后的结果送入显示电路经过数码显示管显示出距离，如果距离达到安全的极限距离着由报警电路通过蜂鸣器发车报警，提示司机躲避障碍物。LED显示扫描驱动报警电路超声波发送电路振荡复位电路超声波接收电路AT89C51单片机图 2-3 超声波测距报警系统图第三章 倒车防撞系统硬件设计硬件电路的设计主要包括三部分：单片机系统、显示电路