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1、汽车防撞预警系统设计汽车防撞预警系统设计答辩答辩机械工程系机械工程系机械工程系机械工程系1 1 1 1 随随着着现现代代社社会会交交通通运运输输的的需需求求日日益益增增长长，现现代代汽汽车车的的行行驶驶速速度度越越来来越越快快，相相应应的的安安全全问问题题也也愈愈发发被被重重视视。于于是是有有了了安安全全气气囊囊、安安全全座座椅椅等等的的发发展展，但但只只是是减减轻轻事事故故后后的的人人员员受受伤伤程程度度解解决决不不了了问问题题，要要从从源源头头上上减减少少事事故故的的发发生生才才是是根根本本。电电子子控控制制技技术术在在交交通通安安全全方方面面的的应应用用发发展展应应运运而生。而生。 本本
2、文文中中所所设设计计的的汽汽车车防防撞撞预预警警系系统统对对于于提提高高车车辆辆行行驶驶安安全全性性，降降低低交交通通事事故故发发生生的的风风险险从从而而保保障障安安全全驾驾驶驶具具有有重要的意义。重要的意义。本设计研究的意义本设计研究的意义基础概念及组成基础概念及组成 本本设设计计所所研研究究设设计计的的汽汽车车防防撞撞预预警警系系统统属属于于车车辆辆碰碰撞撞警警告告系系统的组件，是预防车辆相互碰撞的一种智能系统。统的组件，是预防车辆相互碰撞的一种智能系统。 它它会会自自动动检检测测周周围围车车辆辆，以以便便采采取取措措施施来来避避免免与与行行人人或或障障碍碍物物的的碰碰撞撞，并并对对驾驾驶
3、驶员员进进行行提提示示或或者者自自动动采采取取一一系系列列规规避避行行为为，从从而而避免碰撞的发生。避免碰撞的发生。数据处数据处理系统理系统执行执行机构机构信号信号采集采集系统系统 信信号号收收集集系系统统：运运用用超超声声波波、红红外外线线、影影像像、雷雷达达等等技技术术测测出出本本车车相相对于前后车辆的运动状态以及车距。对于前后车辆的运动状态以及车距。 数数据据处处理理系系统统：计计算算机机芯芯片片收收集集、分分析析并并处处理理信信号号收收集集系系统统传传递递过过来来的的信信息息，开开始始判判断断当当前前状状态态是是否否安安全全，如如果果不不是是安安全全状状态态则则启启动动相相应应的的执执
4、行机构干涉当前状态。行机构干涉当前状态。执行机构：执行来自数据处理系统的指令并发出警报以提醒驾驶员。执行机构：执行来自数据处理系统的指令并发出警报以提醒驾驶员。设计整体方案设计整体方案超声波发射器放大电路超声波接收器放大电路检波电路定时器单片机控制显示器报警系统 汽汽车车防防撞撞预预警警系系统统的的工工作作原原理理是是通通过过测测量量与与前前车车的的距距离离才才对对驾驾驶驶员员进进行行报警提示从而使驾驶员采取措施从而避免发生碰撞。报警提示从而使驾驶员采取措施从而避免发生碰撞。 因因此此本本设设计计的的关关键键在在于于采采集集到到超超声声波波发发射射器器经经过过发发射射和和反反射射后后的的超超声
5、声波波，此此信信号号中中包包含含有有前前方方运运动动障障碍碍物物的的距距离离，主主控控芯芯片片采采集集到到这这些些外外部部数数据据，经经过过快快速速的的分分析析判判断断是是否否属属于于安安全全距距离离范范围围内内，若若小小于于安安全全距距离离则则发发送送警警报报命命令提示驾驶员。令提示驾驶员。 本本系系统统整整体体电电路路由由超超声声波波发发射射、接接收收电电路路，显显示示以以及及报报警警电电路路等等核核心心模模块以及一些辅助性功能电路组成。块以及一些辅助性功能电路组成。系统具体电路设计说明系统具体电路设计说明 在在系系统统的的总总体体设设计计中中，关关键键在在于于系系统统完完成成设设计计任任
6、务务的的能能力力，最最重重要要的的是是核核心心设设备备系系统统是是否否合合适适，而而芯芯片片则则是是控控制制系系统统的的核核心心，因因此此芯芯片片的的选选择择就就显显得得尤尤为为重重要要。选选对对了了合合适适的的芯芯片片，不不仅仅可可以以最最大大限限度度地地简简化化系系统统的的运运行行，其其功功能能也也会会是是最最好好的的，系系统统的的可可靠靠性性比比较较高高，整整个个系系统统的的操操作作也也会会更更加加方方便。便。 本本设设计计选选用用的的主主控控芯芯片片为为FPGAFPGA芯芯片片，这这种种芯芯片片是是一一种种半半定定制制的的集集成成电电路路，具具有有良良好好的的实实时时性性，结结合合当当
7、代代计计算算机机技技术术可可以以直直接接将将控控制制程程序序写写入入的的可封边快捷的构建数字系统。可封边快捷的构建数字系统。FPGAFPGA芯片引脚图芯片引脚图FPGAFPGA芯片最小系统芯片最小系统晶晶振振电电路路芯片最小系统芯片最小系统 拓拓展展系系统统的的基基础础即即为为最最小小系系统统，而而芯芯片片最最小小系系统统则则指指一一个个可可以以正正常常工工作作的的最最小小芯芯片片配配置置系系统统。FPGAFPGA芯芯片片，由由于于内内部部自自带带程程序序存存储储器器，因因此此只只需需要要外外部部接接上上复复位位电电路路以以及及时钟电路就组成了芯片的最小系统了。时钟电路就组成了芯片的最小系统了
8、。复复位位电电路路复位复位RSTRST（9 9脚）脚） 当当程程序序运运行行出出错错或或操操作作错错误误时时，系系统统处处于于锁锁死死状状态态，要要想想摆摆脱脱麻麻烦烦，还还需需要要重重启启重重启启按按钮钮。因因此此，系系统统复复位电路必须准确可靠运行。位电路必须准确可靠运行。晶振电路的引脚晶振电路的引脚XTAL1XTAL1和和XTAL2XTAL2 为为了了产产生生时时钟钟信信 号号 ， 输输 入入 端端 口口XTAL1XTAL1在在FPGAFPGA芯芯片片中中提提供供了了反反相相放放大大器器，而而XTAL2XTAL2则则作作为输出端口。为输出端口。超声波发射、接收电路超声波发射、接收电路 超
9、声波发射电路超声波发射电路 超声波接收电路超声波接收电路 CX20106CX20106为为单单列列8 8引引脚脚直直插插式式红红外外线线检检测测芯芯片片，也也可可用用于于超超声声波波的的接接收收，结结构构小小巧巧，额定电压额定电压5V5V。 74LS0474LS04是是种种反反相相放放大大器器芯芯片片，可可以以将将输输入入信信号号的的相相位位反反转转180180度度，这这种种电电路路一一般般应应用用于于音音频频放放大大等等电电路路中中。由由74LS0474LS04芯芯片片为为主主要要构构成成的的电电路路比比较较简简单单，调调试试工工作作也也相相对对容容易易，且且容容易易靠靠相相应应软软件件来来
10、进进行控制操作。行控制操作。显示报警模块电路显示报警模块电路显示模块电路显示模块电路报警模块电路报警模块电路 显显示示报报警警模模块块包包括括显显示示电电路路和和报报警警电电路路两两个个组组成成，主主要要功功能能为为在在系系统统检检测测到到有有危危险险发生时会发出警报来提示驾驶员。发生时会发出警报来提示驾驶员。 数数码码管管的的八八个个显显示示接接口口端端分分别别对对应应到到FPGAFPGA芯芯片片的的P0.0P0.0P0.7P0.7端端口口，来来显显示示所所测测距距离离的的数数值值，而而四四个个共共阳阳极极端端则则分分别别外外接接到到P2.0P2.0P2.3P2.3端端口口，通通过过动动态态
11、扫扫描描的的方方式式来来显显示示实实时时距距离离数数值值。蜂蜂鸣鸣报报警警电电路路则则接接到到P1.7P1.7端端口口，用用来来使使用用蜂蜂鸣鸣器器来来完完成成系系统统测测距距报报警警的工作。的工作。 报报警警电电路路主主要要是是由由一一个个电电阻阻，一一个个三三极极管管以以及及一一个个喇喇叭叭构构成成。经经由由电电阻阻来来采采集集芯芯片片发发出出的的信信号号，通通过过39063906三三极极管管进进行行放放大大。报报警警模模块块通通过过FPGAFPGA芯芯片片来来产产生生不不同同频频率率从从而而使蜂鸣器发出不同声音。使蜂鸣器发出不同声音。串口通信电路串口通信电路串口就是指串行数据接口，串口就
12、是指串行数据接口，一般用于管理控制数据的传输，一般用于管理控制数据的传输，并且还支持双向数据传输，即可并且还支持双向数据传输，即可以完成和计算机的通信任务。以完成和计算机的通信任务。串口通信电路串口通信电路 本文的工作仅包括超声波测距以及防撞方面的设计本文的工作仅包括超声波测距以及防撞方面的设计，由于我的能由于我的能力和时间有限，虽然设计达到了实验目标，但仍有很多缺陷力和时间有限，虽然设计达到了实验目标，但仍有很多缺陷。实际测量实际测量目的不足，现场研究和环境检测缺乏，系统功能还需进一步完善和改进目的不足，现场研究和环境检测缺乏，系统功能还需进一步完善和改进，但相应的电路模块设计等已基本满足设计目的要求。但相应的电路模块设计等已基本满足设计目的要求。谢谢老师！谢谢老师！答辩人：王博文答辩人：王博文
