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1、摘 要随着我国社会经济的不断发展，汽车行业也随之蓬勃发展，公路交通呈现出车流密集化和驾驶员非职业化的趋势，因此交通事故越来越多。本文设计的汽车防撞雷达，就是当汽车与障碍物的距离较近时即可向司机预先发出报警信号，可及时有效的防止交通事故的发生。该汽车防撞雷达是以MCS-51系列单片机为核心器件，结合比较常规的超声波测距器件和霍尔车速传感器以及价格低廉的电子元件组成，包括硬件设计和软件设计两部分。硬件设计方面，通过超声波对车辆行驶过程中的各种情况进行监测，再用霍尔测速传感器对车速进行检测，同时为了提高测量精度，设置了温度检测电路；软件设计方面，定时/计数器T0通过对发射到接收超声波的时间进行计时，
2、定时/计数器T1是完成一秒钟内脉冲数的计数，然后将所得数据送入控制单元，通过单片机对检测结果进行处理分析并做出相应的判断。当探测到存在潜在碰撞危险时，单片机及时驱动报警系统向驾驶员发出语音提示及报警信号以提醒驾驶员采取控制措施以避免交通事故的发生，从而实现了汽车防撞控制的目的。本系统具有低误差、高精度和低成本的特点。该系统的应用可以保证运行车辆的安全性，提高公路运输效率，具有广泛的应用前景和经济前景。关键词：单片机；超声波测距；报警系统；防撞雷达AbstractWith the development of our social economy,the automobile industry
3、is developing,too.The traffic tends to be traffic-intensive and driver-unprofessional, so traffic accidents increase dramatically.The automobile anti-collision radar is designed for sending alarm signal in advance when it is near to obstacle, it can prevent the occurrence of traffic accidents timely
4、 and effectively. The automobile anti-collision radar takes the MCS-51 chip for centre control unit, integrate with conventional ultrasonic ranging device,hall sensor and cheaper electronic components. It includes hardware design and software design.In the design of hardware,the distance of automobi
5、le and obstacle is measured by ultrasonic,and the automobile velocity is measured by hall sensor, at the same time the temperature detection circuit is set in order to improve the measurement accuracy;in the design of software,timer/counter T0 calculates ultrasonic time from launch to receive,timer/
6、counter T1 counts pulse in a second, after that transmits measure data to control unit, then measure rusults are analyzed through single-chip microcomputer and gives corresponding judge.When potential risk of collision is detected,single-chip microcomputer will drive alarm system that send voice pro
7、mpts and alarm signals for driver to remind the driver to take control measures in order to avoid the occurrence of traffic accidents. thus realize the purpose of anti-collision for automobile.The system has characteristic such as low erroneous, high accuracy and low cost.The application of this sys
8、tem may guarantee safety of running automobile.It can raise transport efficiency,and has great application and economic trend.Key Words：Single-chip microcomputer；Ultrasonic ranging；Alarm system； Anti-collision radar目 录第1章 绪 论11.1 课题研究的背景11.2 国内外汽车防撞雷达的研究现状11.2.1 汽车防撞雷达发展阶段11.2.2 汽车防撞雷达国外发展概况21.2.3 汽
9、车防撞雷达国内发展概况21.3 汽车防撞雷达未来发展趋势31.4 汽车防撞雷达设计的内容及意义4第2章 汽车防撞雷达总体方案论证52.1 汽车防撞雷达设计的技术指标52.1.1 汽车防撞雷达设计的必要性52.1.2 汽车防撞雷达设计的技术指标及要求52.2 系统设计方案的论证52.2.1 主控芯片的选择62.2.2 测距器件的选择62.2.3 测速器件的选择62.2.4 系统的可行性72.3 系统设计总体原理方框图8第3章 汽车防撞雷达硬件电路设计93.1 主控芯片93.1.1 AT89S51的主要技术参数93.1.2 AT89S51各引脚功能103.2 超声波信号发射电路113.2.1 超声
10、波产生的方案选择113.2.2 超声波的发射123.3 超声波信号接收电路133.3.1 超声波放大133.3.2 超声波的接收143.4 测温电路153.4.1 温度对波速的影响153.4.2 DS18B20功能说明163.5 测速电路173.5.1 霍尔车速传感器功能说明173.5.2 测速电路183.6 时间计测183.7 语音电路193.7.1 ISD2500简介193.7.2 语音电路213.8 LCD显示电路233.8.1 TC1602引脚功能233.8.2 显示电路233.9 报警电路243.10 复位电路243.11电源电路253.11.1电源的选择253.11.2电源电路26
11、第4章 汽车防撞雷达软件设计284.1 主程序设计284.1.1 系统主程序流程图284.1.2 系统主程序294.2 中断服务程序设计304.2.1 T1中断子程序304.2.2 T0中断子程序324.3 温度测量子程序设计334.4 速度计算子程序设计374.4.1 速度计算子程序流程图374.5 显示子程序设计384.5.1 显示子程序流程图38第5章 结论39参考文献40致 谢42附 录43附 录53附 录54第1章 绪 论1.1 课题研究的背景汽车工业在经济发达国家已经成为一个发展国民经济的支柱性产业。如美国每年汽车（轿车和卡车）产量平均为1400万辆，我国1998年为160万辆。车
12、多路少已成为交通状况日益严重的问题之一。以相对的观点看，道路交通是最危险的运输方式之一。事故统计表明：所有碰撞有一半以上（65%）是由追尾碰撞引起的。据统计：早在70年代初时由于汽车碰撞全世界每年造成的经济损失为100亿美元，平均每辆车每年的经济损失为100美元。现在是21世纪初，汽车产量估计翻了三番，所造成的经济损失也就至少翻了三倍。据统计，2001年我国道路交通事故造成的直接经济损失为30亿元，105930人死亡，546485人受伤。可以说，道路交通事故每天在全国各地均频频发生，给人民造成了巨大的生命财产损失。为此，一些发达国家早在70年代就开始研制汽车防撞系统。1.2 国内外汽车防撞雷达
13、的研究现状1.2.1汽车防撞雷达发展阶段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。国际上对于汽车防撞雷达的研究始于20世纪60年代，研究主要在以德国、美国和日本为代表的主要西方发达国家内展开。至今为止，从时间上大致可以分为两个阶段。第一阶段从60年代至70年代末期，这一阶段的特点是微波理论及其器件集成水平低，系统硬件成本高，对于防撞雷达系统的性能要求没有客观的标准，因而各国研制出的防撞雷达样机效果差。第二阶段从80年代中期至今，在这一阶段，随着微波技术理论及其器件集成技术的高速发展，以及
14、微处理器性能价格比的突飞猛进，使得研制出低成本、高性能的汽车防撞雷达成为可能，对于防撞雷达系统的性能要求也大致形成了共识进入90年代后，德国在这一领域的研究处于领先地位。最近，欧盟RadarNet研究项目致力于整合已有研发成果，采用最新技术，研制一种新型的多功能汽车防撞雷达，应该说它代表了汽车防撞雷达研究的技术前沿，具有较强的参考价值。1.2.2汽车防撞雷达国外发展概况国际上对汽车防撞雷达的研究始于20世纪60年代,研究主要在以德国、美国和日本为代表的主要西方发达国家内展开。20世纪80年代以来,汽车防撞雷达系统的开发研究活跃起来并持续到今天。从时间上大致可分为两个阶段:第一阶段从20世纪60
15、年代至70年代末期,这一阶段的特点是微波理论及其器件集成水平低,系统硬件成本高,对于防撞雷达系统的性能要求没有客观的标准,因而各国研制出的防撞雷达样机的应用效果差;第二阶段从20世纪80年代中期至今,在这一阶段,随着微波技术理论及其器件集成技术的高速发展,以及为处理器性价比突飞猛进,使得研制出低成本、高性能的汽车防撞雷达成为可能,再加之各国的ITS(智能交通系统)计划全面启动,对于防撞雷达系统的性能要求也大致达成了共识,于是,在毫米波技术领域,围绕着汽车防撞雷达的研究蓬勃发展,成为近年来雷达领域的研究热点。目前,世界许多主要汽车企业已经推出或正在积极研究开展汽车防撞系统,起初采用的波段包括10 GHz,16 GHz,24 GHz,36 GHz,50 GHz,使用的频段越来越高。日本一直使用59.5 GHz的波段,欧美国家多使用77 GHz和94 GHz,并且FMCW(FrequencyModulated Continuous Wave)技术渐渐成为主流技术。在元器件方面,主要采用MMIC(单片微波集成电路)技术。国外已经有了一些研究成果,如美国公共交通管理局研制的一种36GHz汽车防撞雷达系统,当发现前方30 m45 m处有障碍物时可自动刹车。日本研制的一种60GHz脉冲多普勒
