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1、 学号： * 毕业论文汽车防撞报警系统设计Automotive collision avoidance alarm system design学院 计算机与电子信息学院 专业 电子信息科学与技术 班级 电子09-1 学生 * 指导教师（职称） 刘利民（讲师）完成时间 2013年03月25日至2013年06月15日11摘 要随着经济的高速发展和居民生活水平的不断提高，我国汽车数量逐年递增，各类交通事故频发, 其中多为汽车碰撞事故。为此本文设计了一种以超声波测距和AT89C51 单片机为核心的汽车防撞报警系统，以期提高汽车运行的安全性，减少交通事故。该系统根据超声波测距原理，以AT89C51为核心
2、，设计了汽车防撞报警系统，主要是将单片机控制模块、超声波测距模块、蜂鸣器报警模块、4位数码管显示模块这几个模块结合起来，通过编写的Keil C51“.C”文件来实现测量距离，当距离小于阈值时，发出报警。本设计的核心是超声波测距模块，其他相关模块都是在测距的基础上拓展起来的，测距模块是利用超声波传感器。该系统可提高汽车行进过程中的安全性，构建汽车安全空间。关键词：超声波传感器； 测距； 防撞； 报警； AT89C51ABSTRACTWith the high-speed development of economy and people life level unceasing enhancem
3、ent, car ownership in China increasing every year, all kinds of frequent traffic accidents, mostly car collision accident. This paper designed a kind of ultrasonic ranging and AT89C51 as the core of automotive anti-collision alarm system, so as to enhance the safety of vehicle running, reduce traffi
4、c accidents. According to the principle of ultrasonic ranging, this system usesUSES AT89C51 as the core, the design of the automotive anti-collision alarm system, the main is the single-chip microcomputer control module, ultrasonic distance measuring module, a buzzer alarm module, the four digital t
5、ube display module that combines several modules, written by Keil C51. C files to achieve the measurement distance, when the distance is less than the threshold, issued a report to the police. This design is the core of the ultrasonic ranging module, on the basis of other related modules are in the
6、range expansion, ranging module is to use ultrasonic sensors. The system can improve the safety of vehicles in the process of marching, build space of automotive safety.Keywords ：ultrasonic sensor; distance measurement; avoiding collision; give an alarm; AT89C51目 录摘 要2ABSTRACT3目 录4第一章 绪 论61.1课题研究背景及
7、意义61.2国内外安全防撞预警系统的研究现状91.2.1国外安全防撞预警系统的研究现状91.2.2国内安全防撞预警系统的研究现状101.3 论文的主要内容和章节安排11第二章 防撞预警系统安全距离模型、决策系统122.1行车安全距离122.2汽车制动距离122.3 驾驶员预估模型报警算法12本章小结14第三章 超声波及其工作原理153.1超声波传感器介绍153.2超声波传感器的特性163.3超声波测距的工作原理及实现173.4 测距系统的主要参数19本章小结20第四章 防撞预警系统的总体方案214.1 设计方案214.1.1测距传感器214.1.2 超声波时序图224.2 系统总方案23本章小
8、结24第五章 防撞预警系统硬件电路设计255.1 单片机系统设计255.1.1 单片机的选择255.1.2 单片机引脚功能265.1.3 单片机最小系统305.2 超声波发射和接收电路设计315.2.1 超声波发射电路设计315.2.2 超声波接收电路设计325.3 显示报警模块设计345.3.1 显示电路的方案比较345.3.2 数码管显示模块设计355.3.3 报警模块设计365.4 系统整体电路37本章小结37第六章 防撞预警系统的软件设计386.1 主程序设计386.2 中断处理程序396.3 显示模块设计406.4 报警模块设计41本章小结42第七章 系统调试及展望437.1 Kei
9、l C51系统调试界面和程序调试437.2 仿真447.3 系统误差分析457.4结论及展望46致 谢47参 考 文 献48附 录50第一章 绪 论第一章 绪 论1.1课题研究背景及意义随着我国经济的迅速发展，人民生活水平不断提高，各种交通工具得到了极大的发展。汽车为现代社会的发展和生活条件的改善做出了重大贡献，在生活和生产方面带来的变化越来越显著，给人们创造了更便捷、更高效和更舒适的出行方式和工作方式。汽车经过一个世纪的发展，已经成为人们日常生活中不可或缺的组成部分。但是，随着交通运输总量的迅速增加，交通安全的问题越来越严重。尤其在公路交通领域，随着大幅增长的汽车数量，由交通事故的导致的各种
10、损害也在不断地增加。交通安全对生命财产安全具有深刻地影响，而目前我国己经成为世界上因交通事故死亡人数最多的国家。从二十世纪八十年代末中国交通事故年死亡人数首次超过五万人开始，中国(未包括港澳台地区)每年发生交通事故50万起左右，因交通事故而死亡的人数年均超过10万人，已经连续十余年为位居世界第一。据中新网报道，在2009年我国总共发生了道路交通事故238351起，造成67759人死亡、275125人受伤，直接导致财产损失了9.1亿元。按照国际惯例，国民收入每增加1%，机动车拥有量就会增加1.02%到1.95%，人均国民收入达到1000美元至2000美元时，小汽车拥有量增长进入高峰期。随着我国经
11、济的持续快速地发展，国民所拥有的车辆数量的逐年飞速增加，行车空间逐渐减小，非职业驾驶人员的人数逐渐增多，其中很多是刚刚拿到驾照的新手，这些都将导致交通事故的频繁发生，因此交通事故己经成为危害人类社会安全的主要方面。如果不进行解决交通安全的问题，那么随着交通事故频频发生，特别是一些发生的重特大事故，对国家利益和人民生命财产安全造成了严重危害，将会成为社会新的不安定因素，所以，世界各国共同面临着交通安全保障这一具有紧迫性和挑战性的问题。交通事故是在特定的交通环境下，由于人、车、道路、环境各要素配合失调而偶尔发生的。一般来讲，单纯由其中单个因素，引起的道路交通事故非常少，通常都是由几个因素共同作用的
12、结果。影响道路交通安全的因素主要包括“人、车、路”，其中，人是保证道路交通安全最重要的因素，如驾驶员精神状态和驾驶技术、酒后驾车、超速行驶和判断失误等人为因素可以直接诱发各类交通事故。图1-1描述了造成交通事故的几种主要原因。 图1-1 造成交通事故的主要原因从图1-1中可以发现驾驶员的个人因素在所有造成事故发生的因素中占有很大比重。另据统计数据表明，汽车驾驶员反应迟缓造成的各类交通事故占到交通事故总量的80%以上的，追尾相撞占到车辆相撞类事故的65%以上；在追尾事故中，由于驾驶员未能清除查看前方车辆而导致的事故占到了45%左右，有30%左右的事故是由于未能及时觉察到危险而导致事故无法避免。特
13、别是在高速公路上行车时，由于行驶车辆的车速都很快，从而留给驾驶员的反应时间短，另外，长时间在高速公路驾驶会使驾驶员产生疲劳导致反应迟缓;当遇到雨、雪、雾等天气时，行车路面较滑、能见度较低，发生事故概率将会增大。表1-1列出了在交通故障总量中各种类型交通事故的比重。表1-1 各种类型交通事故所占的比例交通事故类型所占百分比（%）交通事故类型所占百分比（%）车辆间事故接触事故4.0%52.3%单独车辆事故翻车事故 8.0%46.3%追尾事故33.4%冲撞防护栏28.3%其他14.9%其他10.0%其他事故1.4%合计100% 德国奔驰汽车公司通过对各类交通事故进行统计研究得出的结论为:如果驾驶员能
14、够及时的提前感知到危险并提一前0.5秒钟采取处理措施，30%左右的正面相撞类事故、50%左右路面状况相关的事故和60%追尾事故的可避免发生；果驾驶员能够及时的提前感知到危险并提前1秒采取处理措施，大约90%的交通事故发生可避免发生。图1-2给出了反应时间与避免事故发生概率之间关系的直方图。 反应时间（S） 图1-2反映时间与事故避免率对比关系 提高驾驶员的驾驶水平和危险感知能力，可以减少交通事故的发生，所以，一方面开展对驾驶员的交通安全法规的教育，另一方面开发汽车安全防撞预警系统以提高驾驶员尽早对危险路况的感知能力，提高行车的安全性。提高车辆安全性能有两种途径：即主动安全(Active Safety)措施和被动安全(Passive Safety)措施。汽车安全一般包括主动安全、被动安全、事故后安全性等。汽车的主动安全性是指事故将要发生时操纵制动或者转向系，防止事故发生的能力，以及汽车正常行驶时保证其动力性、操纵稳定性、驾驶舒适性的能力。汽车被动安全性是指事故发生时保护车内乘员和车外步行者，使人员伤亡和直接经济损失降到最小的能力，可分为车外部安全性、车内部安全性。事故后
