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1、本科毕业设计（论文）( 2014届 ) 题 目： 汽车防撞红外线测距系统设计 分 院： 工学分院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 合作导师： 职称： 完成时间： 2014 年 4 月 18 日 成 绩： 浙江师范大学行知学院本科毕业设计(论文)正文目 录摘要1关键词1Abstract.1Key Words11 引言11.1 课题研究的背景及意义21.2 汽车防撞的的发展趋势21.3 研究内容及设计要求31.3.1 研究内容31.3.2 设计要求42 系统方案论证及元器件选择42.1 方案论证及比较42.1.1 显示模块42.1.2 按键模块42.1.3 报警模块
2、52.1.4 传感器模块62.2 相关元器件介绍与说明62.2.1 LCD1602液晶显示器62.2.2 STC89C5272.2.3 红外测距传感器83 硬件电路的设计93.1 系统总体框图93.2 单片机最小系统103.3 模块电路分析103.3.1 红外发射与接收电路103.3.2 报警电路113.3.3 显示电路113.3.4 按键电路124 软件程序的设计124.1 主程序流程图124.2 报警程序流程图134.3 中断程序流程图145 系统测试及结果分析155.1 系统测试155.2 结果分析15结束语17参考文献18附录一：19附录二：19附录三：20附录四：20汽车防撞红外线测
3、距系统设计工学分院 电子信息工程 姓名 （学号：）指导老师： （副教授）摘要：汽车防撞红外线测距系统设计主要是为了汽车在倒车入库的时候防止汽车与周围障碍物的碰撞。本文主要介绍了以单片机STC89C52为核心单元应用于汽车防撞系统，其报警模块主要是增加和减小安全距离的设定以及解除报警和复位功能，该系统的主要作用是自动检测并显示汽车与周围障碍物的距离，并在达到这一距离时进行声音报警，提醒驾驶员刹车。本文对整个系统的硬件设计进行了分析，分别给出了系统的总体框图和各个模块的电路图，并对相应的电路进行了阐述,经过调试系统实现了任务要求。关键词：汽车防撞；红外测距；单片机；液晶显示Automotive a
4、nti-collision infrared ranging system designName： ( )Director： (assistant professor)Abstract：Automotive anti-collision infrared ranging system design mainly in order to prevent car in reverse warehousing automobile collisions with obstacles around.STC89C52 MCU as the core unit is mainly introduced i
5、n this paper is applied to the automotive anti-collision system, the main alarm module is increased and the setting of safety distance and remove alarm and reset function, the main function of the system is to automatically detect and display the distance between car and around obstacles, and achiev
6、e this distance voice alarm, remind the driver braking.In this paper, the hardware design of the whole system is analyzed, and the overall diagram of system are obtained for various modules circuit diagram, and the corresponding circuit are expounded, after debugging the system to achieve the missio
7、n requirements.Key Words：automotive anti-collision ;infrared distance;microcontroller;LCD display1 引言随着社会的发展，交通越来越便利，汽车事业的发展也越来越快，人们对汽车的需求也越来越大，在不久的将来，每家都会有自己的车库汽车作为重要的交通工具步入了寻常百姓家，但是汽车进车库时容易发生碰撞和摩擦，这也成为人们关注的重要问题。当今世界电子技术发达，测距的方法多种多样，主要有超声波测距、激光测距、微波雷达测距和红外线测距。汽车防撞系统对提高汽车行驶安全性十分重要。从1971年开始，国内外相继出现了超
8、声波、雷达、激光、机器视觉、红外以及交互式等防撞预警系统的研究或者产品。本文将对各种防撞预警系统的原理、特点、缺陷等方面进行分析，并提出汽车防撞预警系统的发展方向。1.1 课题研究的背景及意义随着汽车事业的快速发展，汽车作为重要的交通工具步入了寻常百姓家，但是道路状态、交通管理等硬件难以跟上，加上驾驶超车、驾车开小差、错误估计车距等主观的原因，特别是汽车追尾碰撞事故也随之成为社会关注的重要问题，使相互碰撞的交通事故频频发生。解决这个问题的根本措施是给行进中的汽车安装能自动跟踪测距，在危险距离内自动刹车的装置。由于电子技术的发展，先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外线测距。其中激光
9、测距是靠激光束照射在前车上的反射镜（汽车尾部）反射回来的激光束探测两车距离。由于受恶劣的天气、汽车激烈的振动，反射镜表面磨损，污染等因素影响，使反射的激光束的实际探测距离比理论探测的最大距离减少1/21/3，大大影响探测的精确度；微波雷达测距技术是军事和某些工业开发采用的装备和振荡器等电路部分，价格昂贵，现在几乎还没有开拓民用市场；超声波测距在国内外已有人做过研究，由于采用特殊专用元件使其价格高，技术难度大，难以推广；红外线作为一种特殊的光波，具有光波的基本物理传输特性反射、折射、散射等，且由于其技术难度相对不太大，构成的测距系统成本低廉，性能优良，便于民用推广。当前测距系统所用的测距基本原理
10、都是建立在测量时间差的基础上，而测量时间的方法主要有“脉冲方式”和“调频2连续波方式”。这两种测量方式都是以模拟电路来实现，由于器件延时的影响，使测量精度大大下降。本文采用“计数”方式，通过单片机处理，使测量的准确度有了很大提高。因此，本设计研究的红外测距系统成本较低，机体尺寸小，而且利用一种新的测距原理结合单片机技术的处理，使测量精度有了较大提高；分析判断险情的速度加快，准确性提高。1.2 汽车防撞的的发展趋势在汽车防撞系统研发的极大现实意义和广阔应用前景的驱动下，世界各国的汽车制造商、大学和科研院所先后投入大量的人力、物力、财力研制主动式的汽车自动防撞器。我国对汽车防撞雷达的研究起步较晚。
11、目前，国内在汽车防撞方面只局限于倒车雷达的研制和生产，至于前向探测雷达，虽然目前有不少的汽车厂商和科研院所都做了一些跟踪与探索，但没有实现产业化。中国科学院上海微系统与信息技术研究所于2001年率先在国内开发出了35GHz的毫米波防撞雷达系统。2005年6月，该研究所首次研制成功小型防撞雷达，其中关键的雷达前端芯片是国内首次研制成功，拥有独立知识产权。目前只有宝马、三菱等极少数品牌的高档车采用了防撞技术，还远远没有普及，而且制造成本很高，只有等将来彻底市场化了，成本才有可能降低。目前，国外总共研制有三种不同的汽车防撞系统，即为利用射频、微波和红外线装置，经过传感器检测反射信号，以实现在司机改道
12、或转弯时告知其盲区是否有车辆出现。目前，制造商正着手于研制能被作为标准部件安装到汽车上的防撞系统。德国是研究防撞雷达装置最早的国家。1997年奔驰公司所设计的称为速度一距离控制系统的汽车雷达系统荣获德国的工业革新奖。这种雷达采用FMCW体制，工作频率为76GHz，发射功率3mW，最大作用距离为150米，可同时跟踪30个目标，但只考虑行驶速度小于或等于自身车辆速度的目标。雷达将接收的目标反射信号通过处理器送至汽车控制系统，就可以自动执行刹车或变速，从而控制车距。日本在先进安全车辆控制与安全系统方面的研究比较早。1995年，丰田汽车公司研制成主动预防安全系统和被动防撞安全系统，毫米波雷达是该系统项
13、目的一个组成部分。通过毫米波雷达获得前方同向车辆的信息并判断危险性，通过警报、显示建议驾驶者及时采取措施，如果断定即将发生碰撞，系统将干涉操纵系统实现自动停车。美国防撞雷达的研究相对于欧洲和日本来说起步较晚，但是发展很快，美国的汽车防撞技术己经是世界领先水平，主要有代表性的福特和Eaton公司开发的Vorad汽车防撞雷达系统，该系统是商业上最为成功的汽车防撞雷达系统。另外，美国还有许多汽车制造商如通用、福特、克莱斯勒等正在研制用于客车上的防碰撞报警系统，预计到2010年此系统可以推向市场。目前，国际研究者已将注意力投向了新型的汽车防撞雷达，即自主智能巡航控制系统。该系统能够自动地使自车与前车的
14、问距和相对速度保持在一个安全的范围内。整个过程不需要人工控制，从而大大地减轻了驾驶员的负担。而且，在一部车上不仅安装前视防撞雷达，还配备有侧视及后视防撞雷达。1.3 研究内容及设计要求1.3.1 研究内容本设计是根据红外测距传感器来测量汽车与障碍物之间的距离，并结合单片机STC89C52，应用于汽车防撞系统，报警模块主要是增加和减小安全距离的设定以及解除报警和复位功能，该系统的主要作用是自动检测并显示汽车与周围障碍物的距离，并在达到这一距离时进行声音报警，提醒驾驶员刹车。该系统具有实用性好、精度高、成本低等优点。系统框图如1-1所示。 STC89C52 红外线发射与接收模块 显示模块 按键模块 报警模块 图1-1 系统总体框图1.3.2 设计要求本设计的具体要求如下：1、 显示汽车与障碍物之间的距离；2、 使用键盘设置汽车与障碍物之间的安全距离；3、 小于安全距离蜂鸣器报警；4、 测量范围在10-80cm，测量误差3cm。2 系统方案论证及元器件选择2.1 方案论证及比较2.1.1 显示模块方案一：液晶显示器LCD1602液晶是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它是指显示的内容为1
