摘要
随着中国工业经济的不断高速发展，汽车行业成为了促进中国经济发展的不可或缺的一部分，近年来我国高速公路追尾碰撞事故频繁发生，而车载追尾碰撞预警系统在解决高速公路行车安全中具有良好的前景，科学技术的快速发展使得超声波技术在汽车领域中的应用越来越广泛。本文对超声波汽车防撞系统进行了理论分析，利用模拟电子、数字电子、微机接口技术、超声波换能器、以及超声波在介质中的传播特性等知识，采用以stc89c51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距的硬件电路和软件电路设计方法在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件个软件实现各个功能模块。
该设计由超声波发射模块、信号接收模块、单片机处理模块、数码显示以及声光告警显示模块等部分组成，文中详细介绍了测距器的硬件组成、检测原理、方法以及软件结构。超声波发射模块中采用555定时器构成的时基电路，接收电路使用SONY公司的CX20106A红外检测专用芯片，该芯片常用于38kHz的检波电路，文中通过对芯片内部电路的仔细分析，设计出能够成功对40kHz超声波检波的硬件电路，并且增益可调，与传统超声波检波电路相比，电路变得精简，调试变得相对容易。测距器使用数码管显示目标物的距离。
为了保证超声波汽车防撞系统的可靠性和稳定性，采取了相应的抗干扰措施。就超声波的传播特性，超声波换能器的工作特性、超声波发射装置、接收装置、超声微弱信号放大、波形整形、速度变换电路及系统功能软件等做了详细说明.实现
障碍物的测距、显示和报警，超声波测距范围0.6-2.0米，精度在10厘米左右。
关键词：汽车防撞报警系统、STC89C51、传感器、LED显示、测量距离
Abstract
With the rapid development of China industrial economy, the automotive industry has become an indispensable part of China promote economic development in recent years, the rear end collision accidents occur frequently in China, and the vehicle rear end collision warning system in the settlement of expressway traffic safety has a good prospect, the rapid development of science and technology makes the ultrasonic technology applied in automotive more widely in the field of. This paper analyses the theory of ultrasonic wave automotive collision avoidance system, the use of analog electronics, digital electronics, computer interface technology, ultrasonic transducer, and the ultrasonic propagation in the medium of knowledge, using low cost, using
STC89C51 microcontroller as the core of the hardware circuit and software design method of the circuit of high precision, miniaturization digital display ultrasonic ranging in on the basis of the overall system design, the hardware software implementation of each functional module.
The design is composed of ultrasonic transmitting module, the signal receiving module, microcontroller module, digital display and sound and light alarm display module and other components, this paper introduces in detail the range of hardware devices, measuring principle, method and structure of software. The time base circuit module 555 timer used a special chip CX20106A, ultrasonic, infrared detection receiving circuit using the SONY company, the chip used in the detector circuit 38kHz, careful analysis of the internal circuit in this paper, the hardware circuit design can successfully 40kHz ultrasonic detection, and adjustable gain, compared with the traditional ultrasonic detection circuit, the circuit is simplified, the debugging easier. The range finder using digital tube display distance of object.
In order to ensure that the ultrasonic wave automotive collision avoidance system reliability and stability, take the corresponding anti-interference measures. On the ultrasonic propagation characteristics, job characteristics, the ultrasonic transducer
ultrasonic transmitting device, receiving device, ultrasonic signal amplification and waveform shaping, speed converter circuit and system function of software in detail.
The ranging, obstacle of display and alarm, ultrasonic distance measurement range of
0.6-2.0 meters, the accuracy of about 10 cm.
Keywords: anti-collision alarm system, STC89C51, sensor, LED display, measuring the distance of car
目录
摘要..................................................................................................错误！未定义书签。Abstract ..............................................................................................错误！未定义书签。第1章绪论......................................................................................错误！未定义书签。
1.1 课题研究现状及其发展意义..................................................错误！未定义书签。
1.2 汽车防撞系统的发展过程......................................................错误！未定义书签。
1.3 超声波简介 (8)
1.4 本课题的主要研究内容 (4)
第2章总体设计方案 .................................................... 错误！未定义书签。
2.1 设计总体思路概况..................................................................错误！未定义书签。
2.2 超声波发生器..........................................................................错误！未定义书签。
2.3 超声波测距原理......................................................................错误！未定义书签。
2.4 超声波传感器 (5)
2.5 控制系统方框图......................................................................错误！未定义书签。
2.6 超声波发射部分的设计 (6)
2.7 超声波接收器的设计 (6)
2.8 影响精度的因素分析 (8)
2.9 提高精度的方案及系统设计 (8)
2.10温度补偿 (16)
2.11显示电路的设计 (11)
2.12本章小结 (16)
第3章系统的硬件的设计和制作 (12)
3.1芯片的功能及其测距原理 (12)
3.1.1 AT89C51单片机的功能特点 (12)
3.1.2 CX20106功能特点 (13)
3.1.3 AT89C51单片机实现测距原理 (12)
3.1.4系统的特点 (13)
3.2 超声波测距系统的硬件电路设计 (13)
3.3 PCB板制作 (14)
3.4 本章小结 (13)
第4章系统的软件设计 (18)
4.1软件设计...................................................................................错误！未定义书签。
4.2超声波测距仪的算法设计.......................................................错误！未定义书签。
4.3主程序流程图 (20)
4.4超声波发生子程序和超声波中断程序 (22)
4.5显示部分 (23)
4.6系统的硬件的调试 (23)
4.7系统的软件的调试 (23)
4.8本章小结 (23)
结论 (24)
参考文献 (26)
致谢 (28)
附录 (29)
第一章绪论
曾几何时，汽车对很多家庭来说是不敢想象的。但随着社会生产力的发展和经济水平的大幅度提高，让百姓的收入日益鼓胀，解决了温饱问题的家庭开始走向小康，表现得最明显的是交通工具的升级换代上：一些家庭开始购买汽车作为自己的代步工具。
近几年我国汽车保有量逐年增加，2009年的保有量为6300万辆，2010年达到7400多万辆。按保守估计，未来国内汽车保有量能够达到4.9亿辆左右，即大约350辆/千人。对于汽车数量的大副度攀升，尽管国家在公路设施上不断地改进，但道路上的车辆仍然还是越来越多，尤其在上下班时段完全避免不了公路上汽车拥挤的现状。再加上在汽车设计上车速的不断提高，虽然公路上各路段都有限速，但撞车事件仍然在广大人民的生活中屡屡发生，给人们带来了巨大的人身伤亡和社会财产的损失。
针对汽车拥挤的现状，设计一种反应快，稳定性好而且经济实用的汽车防撞报警系统对当今现状是势在必行的。汽车防撞系统是一种向司机的报警装置，此防撞报警系统能将在汽车行驶和倒车过程中自动检测障碍物，然后通过超声波测距原理测出汽车与障碍物之间的距离，并将距离显示出来，当汽车与障碍物之间的距离达到极限时。系统发出声光报警，达到提醒司机防止撞车的目的。
1.1 课题研究现状及其发展意义
随着社会经济发展的不断进步，汽车的数量逐年增加，汽车拥挤的现状不可避免，而在汽车拥挤的情况下，恶性事故屡屡发生，时刻威胁着人们的安全。我国交通事故的年死亡人数远高于他国，分别是美国的2.3 倍、德国的18.4 倍、日本的13.4 倍。当现代家庭充分的享受汽车带来方便的同时，也为此付出了沉重的代价。据统计，我国自2010 年至2010 年，已有150 多万人死于道路交通事故，其中大部分的道路交通事故为汽车追尾碰撞事故。面对当今这种现状，设计出一种反应快，稳定性好而且经济实用的汽车防撞报警系统势在必行。
防撞预警自动测量的技术应运而生，尤其非接触式测量技术发展卓越。在大多情况下，测量与障碍物之间的距离是不能够接触到障碍物的，在这种时候就会用到
非接触式测量设备。在物理学中人们发现了电子学技术产生的超声波后，从此超声波技术在测量领域得到了广泛的运用，尤其是在超声波测距方面，结合了其他技术，用超声波测距变得十分常用。
超声波在介质中传播的距离较远，分辨力较高，且能量消耗小，利用超声波测距比较方便而且速度快计算简单，容易做到实时控制，并且测量精度好，都能够达到工业测量的需要。因此超声测距广泛应用于当今生活中，特别是应用于超声波测距方面。超声波测距利用的是声波反射原理，声波在空气中传播避免了与介质接触。
与其它测距方式相比，超声测距不受颜色、光线和电、磁场的影响，使他受到干扰的可能大幅度减少。它还具有可靠性能高、结构简单、价格便宜、安装方便等优点。也能够测量处于黑暗、烟雾、有灰尘、电磁干扰等恶劣环境中的障碍物。但由于超声波传播时温度对声速影响比较大，使超声测距的精确度到了影响，在这里可以采用温度补偿进行校正，能够消除温度对其的影响。
1.2 汽车防撞系统的发展过程
国际上对汽车防撞的研究开始于二十世纪六十年代，以德、美、日为代表的西方国家内开始研究，与众多汽车制造厂商合作，制造出世界上第一批汽车防撞报警器。但局限于当时器件的发展水平和单片机成本过高，导致报警器难以做到体积轻巧、结构简单、价格便宜。些外，报警器的干扰因素很多，在实验室制造的样机，对许多干扰因素考虑不全面，使在实际得应用中，防撞效果并不让众多研究者满意。
二十世纪末，奔驰公司组织，计划将组合通信、传感器、智能技术结合于于一个系统中，改进了汽车的经济性、安全性和有效性，在这次研究中研制出了性能优良的汽车防撞报警器，能够帮助驾驶员避免发生交通事故。使得制造出低成主本、高性能的汽车防撞雷达成为可能。
欧盟RadarNet研究项目整合己有研究成果，研制新型多功能汽车防撞雷达。其中，德国的汽车生产厂商奔驰公司和英国的电子生产厂商劳伦斯电子公司强强连和，成功研制出了超声波频率为35G赫兹可报警距离为150米的汽车防撞报警雷达，系统能够智能计算出汽车与前方障碍物的距离和两者之间的相对运行速度，并且根据自身行驶速度计算出汽车与障碍物之间的安全距离，当汽车与障碍物之间或与前车之间的距离小于计算出的安全距离时，预警系统便会发出声音报警信号，提醒司机
避开障碍物或者紧急停车。这种预警雷达适合于在轿车、客车上使用，应用了汽车防撞预警系统能够对于恶性交通事故的发生起到了较好的预防作用。
1.3超声波简介
众所周知，当物体在振动的时候就能够发出声音。但是人类耳朵只能听到频率为20～20000赫兹的声波。当声波的振动频率不在这个范围时的声音人类是听不见的。根据这种情况，人们规定把声波频率高于20KHZ的声波称为“超声波”。由于超声波具有方向性好，抗干扰能力强，穿透能力强等优点。在现实生活中有着不可替代的作用它常用于清洗，测距，测速等。
实际测试发现,相同振幅下, 振动频率和物体振动的能量是成正比的,当超声波传播时,声波振动频率很高,物体的震动能量也很大。在现实生活中我们充分的利用了这些能量，例如超声波加湿器，它是把超声波发射到水罐中,物体震动的巨大能量能够使水罐中的水升华成雾气,在把雾气吹入到空气中,这样就使空气的湿度增加。除此之外应用超声波还可以做很多方便现实生活的实用工具，本文介绍的汽车防撞装置也是应用超声波的原理制成的。
超声波是声波大家族中的一员。声波指的是物体在机械振动下，物质的质点在其平衡位置进行的往返运动状态。例如鼓经过敲打之后，鼓面就会上下振动，振动通过空气向四面八方进行传播，这就是声波。超声波就使频率很高的声波。超声波在现实生活中能够光泛应用，是因为超声波有以下几种特性，它能够在气体、固体、液体、等介质中进行传播，能够传递巨大的能量，能够发生反射、干涉和共振的现象，并且超声波在液体中进行传播时，可以产生剧烈的空化和冲击的现象。
虽然人类的耳朵听不见超声波，但是不少动物却拥有此项能力。他们就是利用超声波来捕捉猎物，并且能够避开障碍物。好多人们疑问为什么蝙蝠能够在完全黑暗的情况下还能够分析在哪能够捕食和避开障碍物。其实蝙蝠就是利用它听到的超声波而进行在黑暗中自己定位的。蝙蝠通过自己的嗓子发出超声波，超声波发出之后四面八方的发射出去，当超声波遇到障碍物之后发生反射，这种反射回来的超声波进入到蝙蝠的耳朵中，蝙蝠听到超声波后，就能自己判断出障碍物或者猎物的位置。然后快速的判断出来从而能够自在的在空中飞翔。
国内的超声波研究照比其它国家起步较晚，人们在发现正压电效应和逆压电效应之后，超声波才逐渐应用于电子行业、清洗机械器件、军事、塑料焊接、金属焊
接、医学等等领域。尤其在医学方面的应用尤为广泛，超声波在人体里传播时，当超声波在人体内的传播时如果遇到障碍物，超声波便会发生反射和折射。由于每个人的组织结构都是不同的所以他们对于超声波的吸收能力也不同。这种差别在通过仪器设备把他们显示出来，医生便能通过这种差别便能够判断出身体是否发出病变。
1.4本课题的主要研究内容
（1）研究国内外汽车防撞系统研究现状及发展历史，理解本课题研究的意义；
（2）分析各种汽车防撞系统的基本原理和优缺点；
（3）提出改进汽车防撞系统的对策
（4）设计一种新型的汽车防撞系统，给出设计电路图。
第二章总体设计方案
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。
2. 1 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R11、R12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，他常用于现实生活中，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R21 的阻值越大滤波器的中心频率就越低，变化范围在30～60 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1μs，当主程序接收到成功的信号后，将计数器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。
2. 2 超声波发生器
为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。
2. 3 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，从而测出超声波发射和接收的时间差T,然后根据公司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,C为超声波在空气中的传播速度。因为声速C受温度的影响很大，我们采用温度补偿的方法减小误差。表3-1中列出了不同温度下的超声波声速。T为超声波发射到接收到超声波所用时间，计时是由单片机的定时功能计出从超声波的发射到检测到超声波信号得的时间。
表3-1 超声波波速与温度的关系表
温度-30-20-100102030100
声速313319325323338344349386
利用超声波的测距的原理图如框图3-1 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。
2. 4 超声波传感器
为了利用超声波方便人们的生活，科研机构已经设计制做了很多的超声波传感器。超声传感器指的是在超声频率范围内将交变电信号转换成声波信号或将外界的声波信号转换成电信号的转换器件。
超声波是声波中的一种。超声波就使频率很高的声波。超声波在现实生活中能够光泛应用，是因为超声波有以下几种特性，它能够在气体、固体、液体、等介质中进行传播，能够传递巨大的能量，能够发生反射、干涉和共振的现象。这些优点使超声波换能器的研究势在必行。
大体上讲，超声波的发生器可分为两类：一类是用机械方式产生超声波，一类是用电气方式产生超声波。两种方式产生的超声波功率、频率和声波的特性都不相同，因此不同的用途采用不同的方式产生超声波。而我在此次设计中采用电气方式产生超声波，使用目前在理论研究和实际生活中最为常用的压电式超声波发生器。
压电式超声波传感器装置是根据声电转换原理制成的，他又称超声波探头或者超声波换能器。超声波换能器有两种，一种是超声波发射换能器，另一种是超声波接收换能器。压电式超声波换能器的原理是依靠压电晶体的谐振来进行工作的。超声波换能器的内部由一个换能板和两个压电晶片构成。这种超声换能器需要的压电材料很少并且价格便宜，并且很适用于气体介质中。当压电晶片受到发射电脉冲激励后即可产生振动，发射声波脉冲，是逆压电效应。逆压电效应用于超声波的发射。当外界的超声波作用于压电晶片时，晶片被迫发生振动引起形变转换成电信号，这是正压电效应。正压电效应应用于超声波的接收。
在换能器的两极引脚加上大小和方向不断变化的交流电压，就能使压电晶片产生机械变形，当引脚的频率和压电晶片上的振荡频率相同时，就能带动共振板发生共振产生超声波。
超声波换能器的工作原理是把40kHz的间断方波信号分成2路，一路经一级反向器后到达TCT40一个电极，另一路通过两级反向器后到TCT40的另一个电极，用这种形式将P1.0发出的方波信号加到TCT40的两端上，然后产生谐振后经辐射器将振动信号向四面八法传播出去。当超声波信号经过传播后如果遇到障碍物之后就会发生光波折射，在传播回来，由接收换能器进行接收。
2. 5 控制系统方框图
超声波防撞控制系统图如框图3-2 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。
图2.3 超声波汽车防撞控制系统方框图
2. 6 超声波发射装置的设计
超声波发射器包括两个部分：超声波产生电路部分和超声波发射控制电路部分。超声波探头采用TCT40。
单片机P1.0端口输出40KHz的超声波信号，此时定时器开始计时。通过输出引脚输入，经驱动后推动发射探头产生超声波，此方法充分利用了软件控制，灵活性好。超声波发射电路设计图如图3-3所示。
图3-3 超声波发射装置设计图
本次设计采用的是压电式超声波传感器，它是根据声电转换原理制成的。超声波换能器有两种类型，一种是超声波发射换能器，另一种则是超声波接收换能器。压电式超声波换能器的原理是依靠压电晶体的谐振来进行工作的。超声波换能器的内部由一个换能板和两个压电晶片构成。这种超声换能器需要的压电材料很少而且它的价格便宜经济实用，还很适用于气体介质中使用。当压电晶片受到发射电脉冲激励后即可产生振动，发射声波脉冲，是逆压电效应，逆压电效应用于超声波的发射。正压电效应和逆压电效应正好相反，当外界的超声波的声波信号作用于超声波换能器的压电晶片时，晶片将会被迫发生振动而引起形变转换成电信号，这个过程就是正压电效应，正压电效应应用于超声波的接收。
超声波的发射电路主要由反相器74LS04 和发射换能器构成。AT89C51 单片机P1.0口输出的40kHz 的间断方波信号分成2 路，一路经一级反向器后到达TCT40 一
个电极，另一路通过两级反向器后到TCT40 的另一个电极，用这种形式将P1.0 发
出的方波信号加到TCT40 的两端上，这样能够增强超声波的发射强度。在加载反波信号时使用两个74LS04 并联，可以提高驱动能力。而电阻R11、R12 可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短了震荡时间，还可以提高换能器输出高电平的驱动能力。
2. 7 超声波接收装置的设计
超声波接收器包括接收∕发射探头、信号放大电路和波形变换电路三个部分。超声波探头采用RCT40。按照超声波原理，微处理器需要的只是第一个回波的时刻。接收装置的设计可用CX20106A来完成。在空气中传播超声波的其能量的衰减与距离是成正比的，距离越小、衰减越少，距离越大、衰减越多，通常都在1V之内。
图3-4 超声波接收装置设计图
超声波的接收装置如图3-4超声波接收装置图所示。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，他常用于现实生活中，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R21的阻值越大滤波器的中心频率就越低，变化范围在30～60 kHz 之间。
CX20106对收到的信号进行放大、滤波的作用。当接收到的声波信号经由放大器，调整信号的频率，然后滤波消除干扰信号，最后再经过整形，输出到CX20106的7脚输出。当接收到的声波信号与CX20106的中心频率相符时，它的7脚就会低电平输出，而7脚接到INT0引脚上，这样就会中断。若频率和CX20106的中心频率不同时，即可调节R21，使滤波器的中心频率与超声波测距的频率相符。
CX20106有8个引脚管脚1是超声波信号输入端；管脚2的电阻和电容决定接收换能器的总增益，通过增大或者减小电阻电容，确定放大倍数。管脚3与GND 之间连接的电容起到检波作用；管脚5上的连接一个，这个电阻用来设置滤波器的中心频率；管脚6与GND 之间接入一个电容，该电容确定探测距离；管脚7是集电极开路输出端：管脚8接电源正极。
2. 8 影响精度的因素分析
1） 发射接收时间对测量精度的影响分析
采用 TR40 压电超声波传感器，脉冲发射由单片机控制，发射频率 40KHz ，忽略脉冲电路硬件产生的延时，可知由软件生成的起始时间对于一般要求的精度是可靠的。对于接收到的回波，超声波在空气介质的传播过程中会有很大的衰减，其衰减遵循指数规律。
设测量设备基准面距被测物距离为h ，则空气中传播的超声波波动方程为： ()()()-==k h t+kt e t+kt 20A A cos A cos ωωω （2-1） 由以上公式可知，超声波在传播过程中存在衰减，且超声波频率越高，衰减越快，但频率的增高有利于提高超声波的指向性。
经以上分析，超声波回波的幅值在传播过程中衰减很大，收到的回波信号可能十分微弱，要想判断捕获到的第一个回波确定准确的接受时间，必须对收到的信号进行足够的放大，否则不正确的判断回波时间，会对超声波测量精度产生影响。
2）当地声速对测量精度的影响分析
当地声速对超声波测距测量精度的影响远远要比收发时间的影响严重。超声波在大
气中传播的速度受介质气体的温度、密度及气体分子成分的影响，即：
=s RT
C M γ （2-2）
由上式知，在空气中，当地声速只决定于气体的温度，因此获得准确的当地气温可以有效的提高超声波测距时的测量精度。工程上常用的由气温估算当地声速的公式如下： =?+0C C 1T 273
（2-3）
式中C0=331.4m/s ； T 为绝对温度，单位K 。 此公式一般能为声速的换算提供较为准确的结果。实际情况下，温度每上升或者下降 1oC, 声速将增加或者减少 0.607m /s ，这个影响对于较高精度的测量是相当严重的。因此提高超声波测量精度的重中之重就是获得准确的当地声速。 对于时间误差主要由发送计时点和接收计时点准确性确定，为了能够提高计时点选择的准确性，本文提出了对发射信号和加收信号通过校正的方式来实现准确计时。此外，当要求测距误差小于1 mm 时，假定超声波速度C=344 m ／s(20℃室温)，忽略声速的传播误差。则测距误差s △t<0.000 002 907 s ，即2.907 ms 。根据以上过计算可知，在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于1 mm 的误差。使用的12 MHz 晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs 的精度，因此系统采用AT89S51的定一时器能保证时间误差在1 mm 的测量范围内。 超声波的传播速度主要受空气密度所的影响，空气的密度越高则超声波的传播速度就越快，而空气的密度又与温度有着密切的关系。由此可见，测量精度与温度有着直接的关系，本文采用DS18B20温度传感器，对外界温度进行测量，并在软件中实现温度补偿。
2. 9 提高精度的方案及系统设计
1）温度校正的方法提高测距精度
由上述的误差分析知，如果能够知道当地温度，则可根据公式⑷求出当地声速，从而能够获得较高的测量精度。而问题的关键在于获得温度数据的方法。采用热敏电阻、热电耦、集成温度传感器都可以获得较为准确的温度值。
为了便于对温度信号的数据采集及处理，我们采用DALASS 公司生产的
DS18B20 集成温度传感器。DS18B20 采用了DALASS 公司的1-WIRE 总线专利技术，能够仅在占用控制器一个I/O 口的情况下工作（芯片可由数据线供电），极大的方便了使用者的调试使用，而且其在－10oC ～＋85oC 的工作环境下可以保持±
2. 10 温度补偿
温度对超声波的影响是很大的，如果能够知道温度，则可求出超声波的声速，从而能够得到较高的精度。而问题在于用什么方法获得温度数据。为了方便对温度信号进行采集和处理，我用了DALASS 公司的DS18B20 集成温度传感器对超声波的传播速度进行温度补偿。DS18B20 采用了1-WIRE 总线技术，能够只占单片机一个I/O 接口的情况下进行工作，方便了使用者对其的调试使用，而且它在零下十摄氏度到八十五摄氏度的工作环境下能够保持± 0.005 的精度，足以为超声波测距装置提供精度范围。
图3-5 所示为温度补偿设计图。两个按键开关用于控制测量的开始与结束之间的切换。DS18B20 硬件性能稳定，接口简单，只需一根接口线就能连接起来。
DS18B20 温度传感器里面有两个晶振，低温度系数晶振和高温度系数晶振。低温度系数晶振的振荡频率随外界温度的变化基本上没有影响，所以低温度系数的晶振产生的信号是固定频率的，这样便把它产生信号发送给计数器1。高温度系数晶振和低温度系数晶振正好相反，它在温度变化很大的时候,它的振荡频率随着温度发生很大的变化，所以计数器2 的脉冲输入信号我们使用高温度系数的信号输入。由于计数器1 对低温度系数晶振的脉冲信号进行减法计数，当计数器1 的值减少到0 时，温度寄存器的数值就加1，计数器1 的数值就回重新装入，计数器1 在重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，这样一直循环，一直到计数器2 计数到0 时，停止对温度寄存器数值的累加，这时温度寄存器中的数值即为所测温度。
图3-5 温度补偿电路设计图
2. 11 显示电路的设计
显示电路中显示测量距离我使用的是4位共阳的LED数码管，它简单实用并且价格便宜。段码使用74LS245芯片驱动，位码使用四个PNP三极管来驱动，显示电路设计图如图3-6显示电路设计图所示。
74LS245 芯片是我们新是生活中最为常用的芯片。它是8 路同相三态双向总线的收发器，它可以用来驱动数码管或者一些其他的设备。它具有双向的三态功能，
这使他能够双向的传输数据，既可以输入数据，也可以输出数据。
图3-6 显示电路设计图
在74LS245 芯片CE 端低电平有效时，当DIR=“0”时，信号由B 向A 传输；当DIR=“1”时，信号由A 向B 传输；当CE 为高电平时，A、B 两端均为高阻态。
在生活中最常见到的LED 数码管是八段和七段的，八段式原理图的如图3-8 所示。本次设计中采用的是八段式的数码管。八段式的与七段式的相比，他们各部分结构大体相同，八段只比七段式的多了一个小数点。数码管里都是由LED 发光二极管发光单片机控制LED 的灭亮显示出不同的形状从而显示出数字，八段式的数码管与七段式的主要区别就在于八段式的数码管中有八个发光二极管，而七段式的数码管中有七个发光二极管，两种之间只差一个点。
数码管又分为两种类型，共阳极型和共阴极型。原理图如图3-7 共阳极型和共阴极型原理图所示。共阳极型就是将数码管中发光二极管的阳极都接在一起并且接到电
源上，连接好之后把其中任何哪个发光二极管的阴极接到地线上，它就会发光。共
阴极型则是将数码管中发光二极管的阴极都接在一起并且接到地线上，连接好之后把其中任何哪个发光二极管的阳极接到电源上，它就会发光。
3-7 共阴极型和共阳极图型原理图
制动系统匹配设计计算 根据AA车型整车开发计划，AA车型制动系统在参考BB轿车底盘制造平台的基础上进行逆向开发设计，管路重新设计。本计算是以选配C发动机为基础。 AA车型的行车制动系统采用液压制动系统。前、后制动器分别为前通风盘式制动器和实心盘式制动器，制动踏板为吊挂式踏板，带真空助力器，制动管路为双回路对角线(X型)布置，采用ABS。驻车制动系统为机械式手动后盘式制动，采用远距离棘轮拉索操纵机构。因AA车型与参考样车BB的整车参数接近，制动系统采用了BB样车制动系统，因此，计算的目的在于校核前/后制动力、最大制动距离、制动踏板力、驻车制动手柄力及驻坡极限倾角。 设计要符合GB 12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》；GB 13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》和GB 7258-2004《机动车运行安全技术条件》的要求，其中的踏板力要求≤500N，驻车制动停驻角度为20％（12），驻车制动操纵手柄力≤400N。 制动系统设计的输入条件 整车基本参数见表1，零部件主要参数见表2。 表1 整车基本参数
表2 零部件主要参数制动系统设计计算 1.地面对前、后车轮的法向反作用力 地面对前、后车轮的法向反作用力如图1所示。 图1 制动工况受力简图由图1，对后轮接地点取力矩得:
式中：FZ1（N）：地面对前轮的法向反作用力；G（N）：汽车重力；b（m）：汽车质心至后轴中心线的水平距离；m（kg）：汽车质量；hg（m）：汽车质心高度；L（m）：轴距；（m/s2）：汽车减速度。 对前轮接地点取力矩，得： 式中：FZ2（N）：地面对后轮的法向反作用力；a（m）：汽车质心至前轴中心线的距离。 2.理想前后制动力分配 在附着系数为ψ的路面上，前、后车轮同步抱死的条件是：前、后轮制动器制动力之和等于汽车的地面附着力；并且前、后轮制动器制动力Fm1、Fm2分别等于各自的附着力，即：
基于单片机的汽车倒车雷达系统设计 摘要 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倒车防撞预警系统势在必行。本设计是利用最常见的超声波测距法来设计的一种基于单片机的汽车倒车雷达系统。 本设计的主要是基于STC89C52单片机利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和STC89C52单片机结合于一体，设计出一种基于STC89C52单片机的汽车倒车雷达系统。该系统采用软、硬件结合的方法，实现了汽车与障碍物之间距离的显示以及危险距离的声光报警等功能。 本设计论文概述了超声波检测的发展及基本原理，阐述了超声波传感器的原理及特性。在超声波测距系统功能和STC89C52单片运用的基础上，提出了系统的总体构成，对系统各个设计单元的原理进行了介绍，并且对组成各单元硬件电路的主要器件做了详细说明和选择。本设计论文还介绍了系统的软件结构，并通过编程来实现系统功能和要求。 关键词：汽车倒车雷达、STC89C52、超声波、测量距离、显示距离、声光报警
第一章绪论 课题设计的目的和意义 随着汽车的普及，越来越多的家庭拥有了汽车。交通拥挤状况也随之出现，撞车事件也是经常发生，人们在享受汽车带来的乐趣和方便的同时，更加注重的是汽车的安全性，许多“追尾”事故都与车距有着密切的关系。为了解决这个安全问题，设计一种汽车测距防撞报警系统势在必行。 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单。所以超声波测距法是一种非常简单常见的方法，应用在汽车停车的前后左右防撞的近距离测量，以及在汽车倒车防撞报警系统中，超声波作为一种特殊的声波，具有声波传输的基本物理特性—折射，反射，干涉，衍射，散射。超声波测距是利用其反射特性，当车辆后退时，超声波测距传感器利用超声波检测车辆后方的障碍物位置，并利用LED 显示出来，当到达一定距离时，系统能发出报警声，进而提醒驾驶人员，起到安全的左右。 通过本课题的研究，将所学到的知识用在实践中并有所创新和进步。该设计可广泛应用在生活、军事、工业等各个领域，它需要设计者有较好的数电、模电知识，并且有一定的编程能力，综合运用所学的知识实现对超声波发射与接收信号进行控制，通过单片机程序对超声波信号进行相应的分析、计算、处理最后显示在液晶显示屏上。
随着汽车数量日益增多， 车速愈来愈高，汽车交通事故 也随之增多。汽车相撞、撞人、 撞障碍物、翻车、冲出公路等 事故时有发生。尤其高速公路 上一旦出现撞车，就会造成多 车相撞。分析撞车原因，大致有：驾驶不慎，能见度不高，车速过快，车距过小或汽车本身故障等。 从1997年开始，很多奔驰车型上安装了一种新的安全驾驶系统，即车距监控防撞系统（图1），该系统减小了驾驶员长时间驾车的劳动强度，同时提高了驾驶的安全性能。 车距监控防撞系统是一个智能型升级版的自动定速巡航系统，当驾驶者驾驶车辆处在定速巡航状态下时，该系统起作用，与前面的车子保持一定的距离,让驾驶更安全，应注意该系统与驻车防撞系统有相似，但又不同，驻车防撞系统可以在车辆停车和倒车时检测车辆前、后、侧面的障碍物距离，在靠近障碍物时 会发出声音警报。本节主要介绍车距监控 防撞系统。 1. 系统作用 车头有测距雷达，我们可以俗称其为 “电眼”，不断监测与前车的距离，根据 自身的车速、两车的距离、角度，及小（窄）路等情况，决定车辆速度，保持车头部距离。当前面的车子急刹，你就算反应不过来，“车距监控防撞系统”会立即通过电脑计算出合适的刹车力度和刹车距离，在与前车相撞之前自动刹停。
2. 系统组成 雷达传感器、DTR监控电脑、指示灯等组成。 3. 元件位置 系统工作指示灯安装在仪表内， 见图1。 雷达传感器一般安装在散热器 上，具体位置如图2。 DTR电脑一般安装在防火墙正 前或靠左侧，如图3。 4. 系统工作原理 主要通过雷达传感器侦测前方障碍物距离车头的远近，当发现障碍物已达到可测范围（距离），则危险距离警告灯会依障碍物的实际距离亮起，当距离过近时，有些车型警告喇叭会“嘀嘀”响起，以警告驾驶者注意前方障碍物已经接近车体，同时DTR电脑会通过车身电脑网络CAN-BAS与发动机电脑、变速器电脑及ESP 、ABS刹车系统电脑通讯，通过限制发动机输出转速，调节刹车作用力及变速箱挡位，控制定速巡航的车速。若前方无障碍物（100米为限）则警告灯会熄灭，车子便会加速至预设的巡航速度。 5. DTR系统的维修： 该系统元件较少，目前故障率较低。如果系统故障，要通过仪器调取其故障码，故障一般出现在传感器或电脑，当出现传感器故障码时，可测量传感器的电源搭铁是否正常，DTR 电脑提供给传感器的电源为20～24V，如果电源搭铁正常则传感器损坏。
开题报告 电气工程及其自动化 倒车防撞系统的设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 （一）国内外研究现状和发展趋势 随着社会经济的不断发展，特别是中国加入WTO以来，中国的生产总值不断上升，国际地位不断提高。特别是在2009时的世界金融危机时，世界大部分国家的汽车产业都走下坡路。然而中国的汽车行业还是在不断增长，在当年一举超过了美国成为世界第一大汽车消费国。与此同时，汽车的数量的不断增加，势必会加大交通压力，撞车事故也越来越多，停车时也越来越困难。随之而来的是倒车和停车的问题成为困扰光大驾驶员的一大难题，并且由倒车时发生的刮擦事故尤为突出。然而现在的车子还有很多汽车没有安装倒车雷达系统，归其原因就是成本较高，像倒车雷达这种产品的使用性，市场是认可的，必然会带动产品的开发与研究。倒车雷达的种类较为繁多，有红外测距的，有超声波测距的等等。如果你去百度或谷歌上去搜索，你会发现有各种各样的倒车雷达系统，其报价不一，有较为便宜的只有两三百的，但其功能非常简单只有一个报警语音提示。但是贵的就要上千，但却增加了很多功能，有的还直接带有摄像头可以看见倒车时的车尾实况，还附有倒车轨迹，并且还带有最近障碍物的距离数码显示，由于其价格偏贵，就没有推广与使用，只有些高档车上才会出现。所以经济的停车辅助功能的研制就显得尤为重要，针对这种情况，设计一种可靠性强，反应快较为经济的的汽车倒车防撞系统势在必行，而超声波是一种常见的测距方式，其有很多特点，首先可测范围较广，其次是超声波的产生较为方便并且可靠性好。出于这种原因，市面上的倒车防撞系统等一系列产品都是以超声波测距方式为主。而对超声波技术的研究是非常成熟的，接收与发射都可以非常熟练地运用。综上所述，以后的倒车防撞系统在现有的前提下会不断的改进，在加工成本上会不断的降低，技术运用会不断创新。以此来满足消费者对此类产品的需求。 （二）选题的依据和意义 微机的出现使电子数字计算机在人们的日常工作和生活中得到广泛的运用。在我们
基于超声波测距仪汽车防撞系统设计 摘要：STC89C52是STC系列单片机里应用比较广泛的一款，在自动控制领域里享有很高的价值，以其易用性和多功能性受到了广大电子设计爱好者的好评。本次设计主要是利用STC89C52单片机、超声波传感器完成测距报警系统的制作，以STC89C52为主控芯片，利用超声波对距离的检测，将前方物体的距离探测出来，然后单片机处理运算，与设定的报警距离值进行比较判断，当测得距离小于设定值时，STC89C52发出指令控制蜂鸣器报警。 关键词：超声波传感器 STC89C52 0 前言 由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。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，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。 1 总体设计方案及论证 1.1 总体方案设计 本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、按键控制、四位数码管显示、报警等子模块。电路结构可划分为：超声波传感器、蜂鸣器、
汽车智能防撞系统的研究 摘要：本文综述世界智能车辆技术在自动防撞方面的应用现状，结合我国高速公路、驾驶习惯及现有传感器的技术状况，分析探究适合中国高速公路及现实国情的汽车智能防撞装置。根据所要实现的基本功能，对比当前采用的四种常用测距方法，最终选用红外激光测距原理，建立了系统方案。汽车红外激光智能防撞装置是一种主动式防撞系统，它能使反应时间、距离、速度三个方面都能得到良好的优化控制，可以有效地避免汽车追尾碰撞事故的发生，该系统在汽车领域的应用与其所能带来的经济效益和社会效益将会是相当可观的。 关键词：智能防撞激光测距雷达测距单片机语音报警 1 前言 1.1课题研究的价值和意义 随着我国改革开放的不断深入和社会主义经济的不断发展，人们的物质生活日益提高，汽车己经进入千家万户，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的趋势;与此同时，也带来了一个不可避免的问题:交通事故逐年上升。 2004年，全国公安机关交通管理部门共受理道路交通事故51.8万起，造成107077人死亡，比2003年增加2705人，上升2.6%;直接财产损失23.9亿元。在各类事故形态中，机动车碰撞事故占绝大多数。2004年，全国共发生机动车碰撞事故400389起，造成77081人死亡、375620人受伤，分别占总数的77.3%、72%和78.1%。其中，正面相撞事故123577起，造成31715人死亡、128447人受伤，分别占总数的23.9%、29.6%和26.7%;侧面相撞事故196798起，造成29900人死亡、186683人受伤，分别占总数的38%、27.9%和38.8%;追尾相撞事故80014起，造成15466人死亡、60490人受伤，分别占总数的15.5%、14.4%和12.6%。从以上数据，足以说明公路交通安全已是我国面临的重大问题。 我国的高速公路起步随晚，但发展较快。据统计，高速公路每百公里事故率为普通公路的4倍多。高速公路的事故类型，大多数为车辆的追尾碰撞事故，这是由高速公路的特点所决定的。高速公路具有汽车专用、分割行驶、控制出入、全部立交、限制车速以及高标准、设施完备等特点。高速公路由于排除了行人、非机动车的干扰，从而保证车辆可以高速行驶，而具有路面宽阔、标示醒目、标线分明、全线封闭等特点。保证了高速公路具有行车速度快、交通流量大的优点。我国，一般公路平均时速为40~50Km/h，而高速公路平均时速可达80Km/h以上。高速公路车辆速度快、干扰小的特点也促使其发生的事故性质比较严重，一旦发生事故，多数是恶性的交通事故。分析高速公路交通事故的类型和原因，发现超速行驶、恶劣天气时很容易发生制动测滑、甩尾或行车视距不足而导致的追尾碰撞事故。死亡事故中65%以上是追尾相撞造成的。由此可见，如何提高汽车行驶安全性，减少交通事故及其损失，己经刻不容缓的摆在研究人员的面前。 据有关部门对交通事故的统计分析，发现在司机—汽车—环境三要素中，司机是可靠性最差的一个环节，80%以上的事故是由于司机反映不及时或判断失误引起。计算表明，司机反映迟缓1秒，速度为80Km/h的汽车要前进约22.2米，由此可能产生不堪设想的后果。若在夜间或雨、雪、雾等恶劣天气条件下，汽车在中、高速行驶时，很难及时发现前方障碍物并采取必要应急措施。统计表明，在发生撞车的事故中，45%是司机没有看清楚前面车辆所处的位置，30%是发现前方车辆但为时己晚，特别在汽车高速行驶的情况下，前方目标正确识别与否至关重要。根据汽车驾驶自动化和智能化的发展趋势，汽车防撞系统的研制有着重要的意义。 1.2研究的现状
An AT89C2051 Based Intelligent Proxim ityWarning Indicator for Automobile It introduces the function and characteristicsofm icrocontrollerAT89C2051 Based on it. A low cost high-accuracy microm iniaturization and digital display proxim ity warning indicator for automobile is designed. The indicatormeasures the distance and speed of the automobile, with ultrasonicwave and integrated Hall unit and controls the system by the real-time control and Data-processing of the microcontroller Moreover. its circuitry principle is introduced in detail as well as its software design. Along with modern rhythm of life speeding up, the frequency which the traffic accident occurred is increasing, for enhances the security of automobile movement. This article introduced one kind of alarm system based on monolithic integrated circuit controls the automobile guards against hitting. This equipment the monolithic integratedcircuit real-time control and the data processing function, with the ultrasonic wave range finder technology, the sensor technologyunifies, may examine in the automobile movement rear area the obstacle and the automobile distance and the automobile vehicle speed, reveals the installment demonstration distance through the number, and is away from far and near the situation by the sound production electriccircuit basis to send out the warning sound. The ultrasonic ranging principle is, after unceasingly examines the ultrasonic wave launch to meet the echo which the obstacle reflects, thus determines the launch ultrasonic wave and receives the echo the time difference. Then extracts is away from S=C×T/2, C is the ultrasonic wave wave velocity, under the normal temperature takes is 344 m/s. After sonic speed determination, so long as obtains the ultrasonic wave round-trip the time, then obtains the distance. The automobile vehicle speed survey is integrates the sensor through Hall to realize. Namely, is loaded with the permanent magnet the turntable input axis and the wheel revolution axis is connected, when the wheel rotates, the turntable along with it rotation, this time, on the turn table permanent magnet can integrate the sensor after Hall, thus integrates the sensor in Hall the input end to obtain a magnetism signal, if the turntable does not stop the rotation, Hall integratesthe sensor then to be able to output the rotational speed signal. It can be said that, to the automobile vehicle speed survey essence into the rotational speed signal frequency survey. AT89C2051 is a low power loss, the high performance 8 CMOS microprocessor, is compatible with the MCS-51 series instruction collection and the pin, has following characteristic: 128 bytes internal RAM, 2 K bytes EPROM, fifteen I/O line, two sixteen-fixed time counters, five two-level of interrupt sources, one entire duplex serial port, internal precisely simulates the comparator and internal swingming, the low power loss leaves unused and falls the electricity pattern. The working voltage scope 4.25 ~ 5.5 V, the operating frequency takes12 MHz. In AT89C2051, two sixteen-fixed time/counters registers is T0and T1, make fixed time/counters, may count the machine cycle, counts the frequency for the oscilation frequency 1/12; When makes the counter, may appears to on exterior input pin P3.4/T0 and P3.5/T1 from 1 to 0 changes when increase 1, counts the frequency for the oscilation frequency 1/24.
题目: 基于单片机的汽车倒车防撞系统的 设计与制作 毕业设计说明书（论文）中文摘要
随着社会经济的发展和交通运输业的不断兴旺，汽车的数量在不断的增加。交通拥挤状况也日益严重，撞车事件也经常发生，造成了很多不可避免的人声伤亡和经济损失，面对这种情况，设计一种响应快、可靠性高并且比较经济的汽车防撞预警系统显得非常的重要。超声波测距法是一种最常见的距离测量方法。本文介绍的就是利用超声波测距法设计一种倒车防撞报警系统。 本文的内容是基于超声波测距的倒车防撞系统的设计，主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和51单片机结合于一体，设计出一种基于51单片机的倒车防撞系统。本系统采用软硬结合的方法，具有模块化和多用化的特点。 关键词防撞超声波测距单片机
毕业设计说明书（论文）外文摘要 Title Automobile back-draft collision avoidance system based on single chip design and production Abstract With the social and economic development and transportation continues to boom, the automobile quantity climbs in the first mate. Traffic congestion condition also day by day serous, the collision event occurred repeatedly, has caused the inevitable person casualties and the economic loss, in view of this kind of situation, designed one kind to respond quickly, the reliability was high also a more economical automobile guards against hits the early warning system imperative, the ultrasonic wave range finding was the most common one distance range finder method, this article introduces is guards against using the ultrasonic wave range finding design one kind of reversing collision avoidance system. The paper is based on the ultrasonic distance reversing collision avoidance system design, mainly using ultrasound features and advantages, ultrasound ranging system and the integration with the integration AT89S51 monolithic integrated circuit, AT89S51 monolithic integrated circuit based on the design of a reverse collision avoidance warning systems. The system used software and hardware integrated approach of modular and multi-use characteristics. Keywords Impact-proof Ultrasonic ranging Microcontroller
摘要 随着中国工业经济的不断高速发展，汽车行业成为了促进中国经济发展的不可或缺的一部分，近年来我国高速公路追尾碰撞事故频繁发生，而车载追尾碰撞预警系统在解决高速公路行车安全中具有良好的前景，科学技术的快速发展使得超声波技术在汽车领域中的应用越来越广泛。本文对超声波汽车防撞系统进行了理论分析，利用模拟电子、数字电子、微机接口技术、超声波换能器、以及超声波在介质中的传播特性等知识，采用以stc89c51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距的硬件电路和软件电路设计方法在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件个软件实现各个功能模块。 该设计由超声波发射模块、信号接收模块、单片机处理模块、数码显示以及声光告警显示模块等部分组成，文中详细介绍了测距器的硬件组成、检测原理、方法以及软件结构。超声波发射模块中采用555定时器构成的时基电路，接收电路使用SONY公司的CX20106A红外检测专用芯片，该芯片常用于38kHz的检波电路，文中通过对芯片内部电路的仔细分析，设计出能够成功对40kHz超声波检波的硬件电路，并且增益可调，与传统超声波检波电路相比，电路变得精简，调试变得相对容易。测距器使用数码管显示目标物的距离。 为了保证超声波汽车防撞系统的可靠性和稳定性，采取了相应的抗干扰措施。就超声波的传播特性，超声波换能器的工作特性、超声波发射装置、接收装置、超
声微弱信号放大、波形整形、速度变换电路及系统功能软件等做了详细说明.实现障碍物的测距、显示和报警，超声波测距范围0.6-2.0米，精度在10厘米左右。关键词：汽车防撞报警系统、STC89C51、传感器、LED显示、测量距离 Abstract With the rapid development of China industrial economy, the automotive industry has become an indispensable part of China promote economic development in recent years, the rear end collision accidents occur frequently in China, and the vehicle rear end collision warning system in the settlement of expressway traffic safety has a good prospect, the rapid development of science and technology makes the ultrasonic technology applied in automotive more widely in the field of. This paper analyses the theory of ultrasonic wave automotive collision avoidance system, the use of analog electronics, digital electronics, computer interface technology, ultrasonic transducer, and the ultrasonic propagation in the medium of knowledge, using low cost, using
单位代码：005 分类号：IN 大学创新学院 本科毕业论文（设计） 题目：汽车倒车防撞系统设计专业：电子信息工程 姓名：楠楠
学号：0903024119 指导教师：延宁 职称：教授 毕业时间：二零一三年六月
汽车倒车防撞系统设计 摘要：本次设计主要是以AT89S52单片机作为主体设计的汽车倒车防撞系统，这种智能的系统给汽车在倒车时提供较高的安全性。该系统利用了超声波不用接触就能进行测量距离的特点，系统主要包括超声波发射电路模块,超声波接受电路模块，液晶显示模块以及声光报警电路模块。超声波探头主要是进行超声波的发射和接受部分，液晶显示主要是显示障碍物与车之间的距离，在超出所设定的距离时，蜂鸣器报警，同时发光二极管亮，提醒驾驶员采相应的措施。提高汽车在倒车过程中的安全性，能很有效的减少交通事故。 关键词：AT89S52；超声波；测量距离；防撞
The Design about Collision Avoidance System of Revering Abstract：This design is mainly based on AT89S52 single chip microcomputer as the main design of the automobile back-draft anti-collision system, this system of intelligent car provides high security in reverse. The system uses ultrasonic without contact can characteristics of distance measurement, system mainly consists of ultrasonic transmitting circuit module, ultrasonic receiving circuit module, liquid crystal display module and an acousto-optic alarm circuit module. The ultrasonic probe is mainly the ultrasonic transmitting and receiving part, LCD display between the obstacle and the vehicle distance, beyond the set distance, the buzzer alarm, at the same time the bright light emitting diodes, to remind the driver to adopt the corresponding measures. Improve the safety car in reversing the process, can be very effective to reduce traffic accidents. KEY WORDS: AT89S52, ultrasonic, measuring the distance,collision avoidance
摘要 近年来，随着汽车产业的迅速发展和人们生活水平的不断提高，我国的汽车数量正逐年增加。同时汽车驾驶人员中非职业汽车驾驶人员的比例也逐年增加。在公路、街道、停车场、车库等拥挤、狭窄的地方倒车时，驾驶员既要前瞻，又要后顾，稍微不小心就会发生追尾事故。据相关调查统计，15％的汽车碰撞事故是因倒车时汽车的后视能力不良造成的。因此，增加汽车的后视能力，研制汽车后部探测障碍物的倒车雷达便成为近些年来的研究热点。为此，设计了以单片机为核心，利用超声波实现无接触测距的倒车雷达系统。 超声波一般指频率在20 kHz以上的机械波，具有穿透性强，衰减小，反射能力强等特点。工作时，超声波发射器不断发射出一系列连续脉冲，给测量逻辑电路提供一个短脉冲。最后由信号处理装置对接收的信号依据时间差进行处理，自动计算出车与障碍物之间的距离。超声波测距原理简单，成本低，制作方便，但其传输速度受天气影响较大，不能精确测距；因此大都用于汽车倒车雷达等近距离测距中本文根据声波在空气中传播反射原理，以超声波换能器为接口部件，介绍了基于STC89S52单片机的超声波测距器。该设计由超声波发射模块、信号接收模块、单片机处理模块、数码显示以及声光报警显示模块等部分组成，文中详细介绍了测距器的硬件组成、检测原理、方法以及软件结构。接收电路使用SONY公司的CX20106A红外检测专用芯片，该芯片常用于38kHz的检波电路，文中通过对芯片内部电路的仔细分析，设计出能够成功对40kHz超声波检波的硬件电路，并且增益可调，与传统超声波检波电路相比，电路变得精简，调试变得相对容易。 关键词：超声波；报警；STC89C52；调试；设计
第三章汽车主动防撞系统的总体工程 3.1 各种汽车防撞系统的比较 对于车辆安全来说，最主要的判断依据是两车之间的相对距离和相对速度信息，当本车以较高的速度接近前方车辆时，如果两车之间的距离太近，很容易造成追尾事故。因此，常用的防装系统都将车辆之间的相对距离最为最主要检测任务。 汽车雷达按照其探测方向的不同，主要分为倒车雷达和前视雷达两种，汽车倒车雷达由于探测距离较短，一般运用超声波或红外探测两种方式构成，该项技术已经比较成熟，国内外已经有相应的产品。而相比较来说，在高速公路中由于车速快，要求防撞雷达探测距离要长，故高速公路的防撞系统要求较高。而且在恶劣天气情况下，如雨，雪，雾等天气，以及前方车辆尾部卷起的气沫灰尘所造成视野不良等情况时，防撞预警系统应向驾驶人员提供前方车辆和障碍物的距离，相对速度等信息；在危险临近的情况下，通过警报系统发出声光警报，在极度危险的情况下可以采取转向和制动措施，从而避免碰撞，追尾等事故的发生。 目前的高速公路防撞系统按工作方式分主要有激光，超声波，红外等一些测量方法，不同的方式工作过程和工作原理上有不同之处，但它们主要作用都是通过不同的测量方法判断前方车辆与本车辆的相对距离，并根据两车之间的危险性程度做出相应的预防措施。为了更好的了解各种系统的工作原理，下面对不同的探测方式进行详细的介绍。 2.4激光测距 激光测距仪是一种光子雷达系统，它具有测量时间短，量程大，精度高等优点，在许多领域得到了广泛应用。目前在汽车上应用较广的激光测距系统可以分为非成像式激光雷达和成像式雷达。 非成像式激光雷达根据激光束传播时间确定距离。激光束在传播路上遇到前车发生反射。测量从发射时刻到反射回到发射点经过的时间t，便可以计算出车距。其计算公式同超声波测距共识，不同的是速度v为光速，v=3×108m/s。 从高功率窄脉冲激光器发射出来的激光脉冲经发射物镜聚焦成一定形状的光束后，用扫描镜左右扫描，向空间发射，照射在前方车辆或者其他目标上，其反射光经扫描镜，接受物镜及回输光纤，被导入到信号处理装置内光电二极管，利用计算器计数激光二极管启动脉冲与光电二极管的接受脉冲间的时间差，即可求得目标距离。利用扫描镜系统中的位置探测器测定反射镜的角度即可测出目标的方位。 成像式激光雷达又可分为扫描成像激光雷达和非扫描成像激光雷达。扫描激光成像雷达把激光雷达同二维光学扫描镜结合起来，利用扫描器控制出射激光的方向，通过对整个现场进行逐点扫描测量，即可获得视场内目标目标的三维信息。但扫描成像激光雷达普遍纯在成像速度过慢的问题。这有待于软件，硬件的进一步改善。非扫描成像式激光雷达将光源发出的经过强度调制的激光经分束器系统分为多束光后沿不同方向射出。照射待测区域。被测物体表面散射的光经微通道图像增强板（MCP）混频输出后，由面阵CCD等二维成像器接收，CCD每个像元的输出信号提供了相应成像区的距离信息。利用信息融合技术即可重建三维图像。由于非扫描成像激光雷达测点数目大大减少，从而提高了三维成像速度。 在汽车测距系统中，非成像激光雷达更具有使用价值。同成像式激光雷达相比，具有造价低，速度快，稳定性高等特点。 由于激光雷达测距仪工作环境处于高速运动的车体重，震动大，对其稳定性，可靠性提出了较高的要求，其体积也受到了一定的限制，同时还要考虑省电，低价，对人眼安全等因素。这些决定了其光源只能采用半导体激光器。已处于使用阶段的激光雷达所需要的光学元件在市场上有售，价格比较高。目前，在汽车
汽车倒车防撞报警器的设计与实现 摘要:倒车后视不良一直是困扰驾驶员，特别是新手的难题。倒车雷达能以声音或者更为直观的形式告知驾驶员周围障碍物的情况，帮助驾驶员扫除视野死角和消除视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。本文详细介绍了一种基于AT89C51单片机的超声波脉冲测距的倒车防撞报警器的设计。该设计以超声波在空气中传播速度为确定条件,利用超声波的反射，测量距离。论文概述了超声测距的基本原理及超声传感器的特性，并在超声测距原理的基础上,提出了系统的总体构成，以蜂鸣器报警作为警告提醒，具有较强的实用性。 关键词：防撞超声波传感器距离方位控制系统 Reversing car collision avoidance alarm Design and Implementation Abstract: The back-draft back sight is not good always puzzles the pilot, specially novice's difficult problem.The back-draft radar can or a more direct-viewing form informs around the pilot by the sound the obstacle situation, helps the pilot to clean the field of vision dead angle and the elimination line of sight fuzzy flaw, enhances driving the security.This article introduced one kind in detail based on AT89C51 monolithic integrated circuit ultrasonic wave pulse range finder back-draft proximity warner design. This design take the ultrasonic wave in the air the propagation velocity as the determination condition, the use ultrasonic wave reflection, the survey distance.The paper has outlined the supersonic range finder basic principle and the supersonic sensor characteristic, and in the supersonic range finder principle foundation, proposed the system overall constitution, reports to the police by the buzzer took the warning reminder, has the strong usability. Key words: Anti-collision Ultrasonic sensor Distance Position Control system
毕业设计任务书专业电子工艺与管理
超声波倒车雷达 摘要 倒车雷达又称泊车辅助系统，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了安全性。一般由超声波传感器(俗称探头）、控制器和显示器等部分组成,现在市场上的倒车雷达大多采用超声波测距原理,驾驶者在倒车时,启动倒车雷达，在控制器的控制下,由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物,产生回波信号,传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理,判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒车时做到心中有数,使倒车变得更轻松。倒车雷达的提示方式可分为液晶、语言和声音三种；接收方式有无线传输和有线传输等。本方案采用语音提示的方式，本文介绍了以ＳPCE0６1A单片机为核心的一种低成本、高精度、微型化,并有数字显示和声光报警功能的倒车雷达系统。利用SＰCE061Ａ单片机所具备的单芯片语音功能,外接三个超声波测距模组,组成一个示例的倒车雷达系统，语音提示报警(0.35m~1.５ｍ)范围内的障碍物。 关键词:倒车雷达超声波单片机ＳＰCE０６1A
目录 第1章前言..............................................................................１第2章实现功能 (2) 第3章核心器件简介……………………………………………………………３ 3.１SPCE０6１ A ……………………………………………………………………………３ ３． 1.１SPＣE０61Ａ简介 (4) 3.1.2 芯片特性……………………………………………………………………４ 3.2 SPCE０61A精简开发板 (4) 3．3 超声波测距模组 (5) 3.4 转接板 (9) 第4章系统总体方案 (11) 第5章系统硬件设计 (12) 5．1 SPCE061A精简开发板电路原理 (12) 5． 1.1ＳPCＥ0６1最小系统 (12) 5.1.2 电源模板 (12) 5．1.３放音模板……………………………………………………………１3 5．2 超声波测距模组电路原理……………………………………………………1３ 5.2． 1 超声波谐振频率发生电路、调理电