汽車防撞技術論文(2)
汽車防撞技術論文
汽車防撞技術論文篇二
汽車防撞報警系統設計
四川師范大學成都學院 周永強
【摘要】本設計是用單片機控制的汽車防撞報警系統。該系統將單片機的實時控制及數據處理功能與超聲波的測距計數相結合，檢測汽車運行中與前方障礙物的距離，通過LED顯示距離，并由蜂鳴器根據距離遠近發出報警聲。
【關鍵詞】單片機;汽車防撞;超聲波;報警
微電子技術的迅速發展給汽車電子控制技術提供了發展的必要基礎。為了防止汽車與前方物體發生碰撞，汽車在行駛時就需與前方物體之間要保持一定的距離。因此，發展汽車防撞技術，可以大大提高汽車行駛的安全性，減少車禍的發生，對汽車智能化的提高也有重要的意義。
1.系統總體方案
整個系統由單片機控制，將超聲波發射電路和接收電路分離，用兩只超聲波管完成聲波的發射和接收。
超聲波信號通過超聲波發射管發射到空氣中，遇到障礙物反射后被超聲波接收管接收，進行相關處理后，輸入單片機的INTO腳產生中斷，計算出聲波往返的時間，同時根據實時的溫度計算相應的聲速，根據式(1-1)就可得出相應的距離。當障礙物與車身距離進入報警范圍時，報警電路發出報警提示。
d=s/2=(vt)/2 (1-1)
式中：
d表示被測物與測距器的距離;
s表示超聲波來回的距離;
v表示超聲波在當前溫度下的速度;
t表示發送和接受超聲波所需的時間。
2.硬件電路設計
2.1 超聲波發射電路
超聲波發射電路的作用是將40kHz的超聲波信號發射到空氣中并傳輸一定的距離。超聲波頻率信號由軟件編程實現，然后從單片機P1.0端輸出信號。由于單片機的輸出功率不足，造成傳輸距離有限，所以應對該信號進行功率放大，以提高聲波信號的傳送距離，超聲波發射電路如圖2所示。
圖2 超聲波發射電路
圖中74HLS04組成的是推挽式功率放大電路，上拉電阻R1、R2一方面可以提高反向器74HLS04輸出高電平的驅動能力，另一方面可增加超聲波發生管的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時間。
2.2 超聲波接收電路
超聲波信號在空氣中傳播遇到障礙物后就會折回，超聲波接收電路的作用就是將接收到的聲波信號轉換成電信號，并對其進行放大、濾波、整形等處理。超聲波接收電路主要采用了索尼公司生產的集成電路CX20106A，其5腳的外接電阻決定中心頻率。超聲波接收電路如圖3所示。
圖3 聲波接收電路
圖4 主程序流程圖
2.3 其他主要模塊
2.3.1 測溫電路
聲音在不同溫度下傳播的速度有所不同，為了提高系統的精確度，本設計采用了溫度補償功能。這里采用的主要元器件是單總線數據溫度傳感器DS18B20，具有精度高、智能化、體積小、線路簡單等特點，只需將單片機的P1.1口與DS18B20數據線相連就可實現溫度測量。
2.3.2 LED顯示電路
雖然LCD具有體積小、功耗低、使用方便等諸多優點，但從價格上考慮，本設計采用LED顯示。LED有共陰和共陽之分，本系統采用共陰數碼管。
將共陰數碼管的公共端接地，然后給abcdefgh各段賦予高電位，即可顯示不同的數值。單片機通過P0口輸出數字80的二進制代碼，給數碼管賦予了段值，再通過P2端口將數碼管選通，數碼管就可以顯示出設定的安全距離80cm。
2.3.3 聲音報警電路
為了提高系統的適應性，增加了聲音報警功能。本設計采用一個蜂鳴器，由P1.2輸出一定頻率的信號，經放大后連接到蜂鳴器。
3.軟件設計
本系統采用匯編語言編程，系統程序包括主控程序、T1中斷服務子程序、INT0中斷服務子程序、測溫子程序、距離計算子程序、顯示子程序、延時子程序和報警子程序設計等。系統主程序流產圖如4所示。
系統初始化后就啟動定時器T1從0開始計數。此時主程序進入等待，當到達65ms時T1溢出進入T1中斷服務子程序;在T1中斷程序子程序中將啟動一次新的超聲波發射，此時將在P1.0引腳上開始產生40kHz的方波，同時開啟定時器T0計時，為了避免折射波的繞射需要延時1ms后再開INT0中斷允許;INT0中斷允許打開后若此時P3.2引腳出現低電平則代表收到回波信號。將提出中斷請求進入INT0中斷服務子程序，在INT0中斷服務子程序中將停止定時器T0計時，讀取定時器T0時間值到相應的存儲區，同時設置接收成功標志;主程序一旦檢測到接收成功標志，將調用溫度測量子程序，采集超聲波測距時的環境溫度，并換算出正確的聲速，儲存到RAM儲存單元中;單片機再調用距離計算子程序進行計算，計算出傳感器到目標物體之間的距離;此后主程序調用顯示子程序進行顯示;若超過設定的最小報警距離將啟動揚聲器報警。
當一次發射、接收、顯示的過程完成后、系統將延遲100ms重新讓T1置初值，再次啟動T1以溢出，進入下一次測距。如果由于障礙物過遠超出量程以致T0溢出時尚未接收到回波則顯示“ERROR”重新回到主程序流程進入新一輪測試。
參考文獻
[1]翟金輝.超聲波測距系統的設計[M].中國儀器儀表， 2007，8.
[2]羅亞非.單片機應用基礎[M].北京：北航出版社，2003，5.
[3]閻石.電子技術基礎-數字部分(第五版)[M].北京：高等教育出版社，2006，1.
[4]麻友良.汽車電器與電子控制系統[M].北京：機械工業出版社，2006，12.
看了“汽車防撞技術論文”的人還看：