基于arm的防汽车追尾报警系统的调研报告

1、齐齐哈尔大学毕业设计调研报告题目：基于单片机的防汽车追尾报警系统学 院：通信与电子信息工程学院班 级:姓 名学 号:指导教 日 期：2012. 3. 25基于单片机的防汽车追尾报警系统调研报告1 调研的基本情况调研时间：2013年3月1日一2013年3月26日 调研途径：网上查询相关资料并翻阅有关书籍 调研目的和意义：目前我国公路总长度已经越居世界第二 其带来了巨大的经济利益和社会利益。 同时由于一些措施的不到位也为安全带来了很大的消极影响。追尾事故占交通事 故总量的20%以上 高速公路上发牛的追尾事故高达36%以上。追尾是指同车道 行驶的车辆尾随而行吋后车车头与前车车尾相撞的行为。主要由于跟

2、进间距小 于最小安全间距和驾驶员反应迟缓或制动系统性能不良所致。提起追尾事故 很 多驾驶员都知道在快车道上发生的追尾事故所产生的连锁反应最为强烈因 为车速普遍较快所以一旦有两车追尾后面很可能就会牵连一串这也就是 人们通常所说的“串车”现象。我们熟知的醉驾引起追尾的主要原因就是司机无 法对前方路况做岀及吋反应。当今为了解决汽车的安全问题政府和汽车厂商釆取 的更多的是被动的安全措施如减速带 安全气囊和汽车的abs防抱死系统。2007 年美国通用汽车公司研制出第一款汽车防追尾系统“v2v”，但由于其功能复杂成 本较高且需要大面积安装以实现其信息交换的功能所以尚未普及只有少数 高端汽车配备了该系统 绝

3、大多数汽车由于该系统成木的昂贵并没有配备该系 统。该汽车防追尾系统主要功能是在检测到辆车间距小于安全距离时及时向司机发 出报警使司机有充足的时间做岀反应以避免追尾事故的发生当追尾事故将要 难以避免时自动控制刹车系统刹车。该系统基于at89c8051单片机结合超声波测 距与红外线测速技术准确计算出两车间距在一块12864液晶屏上显示安全级 别led信号灯及蜂鸣器进行提示 车尾加装度高亮度led灯。部分电路需与刹车 系统联动以确保准确输出刹车信号。当大于安全距离时绿灯亮液晶屏显示安全 小于安全距离时红灯及车尾高亮度led灯亮蜂鸣器发出报警。当车距小到追尾事 故将要难以避免时控制刹车系统采取刹车措施

4、。在车前部加装三组压电式超声波发牛器和接收器。车轴处装一反光片，用红外线 照射车轴。超声波发生器发出超声波遇到前方障碍后反射冋来由接收器接收可以 得出所用时间t声速已知co红外线照射到反光片时光线反射到光敬三极管引 起高低电平变化由其变化频率可得车速v。汽车行驶的安全距离是其行驶3s所 走的路程。由此可以确定其安全距离s。2*s(c-v)=t当时系统报警尾部高 亮度led灯点亮。当小于最小的安全时间时系统自动控制刹车系统进行刹车。2 调研报告的内容2. 1红外传输技术的应用红外传输技术是一种利用红外线作为进行数据传输的技术。在口常生活屮， 红外传输技术的应用随处可见，最典型的莫过于通过红外遥控

5、器对电视机、空调 等家用电器进行控制。随着科技的进步、大众生活水平的不断提高，人们对家居 智能化的要求也越来越高，诸如灯光控制、背景音乐、安防报警等应用也逐渐开 始向智能化控制的方向发展，而红外传输在其中发挥着重要的作用。红外线是可见光谱屮位于红色光之外的光线，尽管肉眼看不到这种光线。但 利用红外线发送和接收装置却可以发送和接收红外线信号，实施红外线通信。利 用红外线通信无需连线，只需将两设备的红外线装置对正即可传输数据。红外数据传输就是利用红外线作为传输介质.在计算机与外设(或计算机) 之间进行数据传输的方法。红外通讯一般采用红外波段内的近红外线，波长在 0. 7525um之间。红外数据协会

6、(infrared data association,简称irda)成立 后，为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳的通讯效果，红外通讯协议将红 外数据通讯所采用的光波波长的范围限定在850950nni之内。红外传输是一种点对点的传输方式，无线，不能离的太远，要对准方向，且 中间不能有障碍物也就是不能穿墙而过，几乎无法控制信息传输的进度；trda 已经是一套标准，iig收/发的组件也是标准化产品。调制发送接受解调显乔红外传输组成结构主要包括：红外发射器，通信信道，红外接收器三大部分组成。 发送端采用方波方式，将二进制数字信号调制成某一频率的方波序列，并驱动红 外发射二极管以光方波的形式发送出去

7、；通信通道是利用940 run近红外波段的 红外线作为传递信息的媒体;接收端将收到的光方波转换成电信号。再经过放人、 滤波处理后送给解调电路，还原为二进制数字信号后输出。由于光的直线传播， 所以应让红外发射二极管(hg)对准红外接收器，保证红外发射二极管(hg)发 出的红外光能被接收器接收，红外传输原理结构如图1所示。输出1红外传输原理结构图2. 2 at89c8051 单片机at89c8051是美国atmel公司生产的低电压高性cmos 8位单片机片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器perom和128 bytes的随机存取数据存 储器ram器件采用atmel公司的高密度、非易失

8、性存储技术牛产兼容标准 mcs-51指令系统片内銘通用8位央处理器和flash存储单元功能强人。主要性能参数与mcs-51产品指令系统完全兼容4k字节可重擦写闪速存储器1000次擦写周期2. 7v-6v的工作电压范围全静态操作：0hz - 24mhz三级加密程序存储器128x8字节内部ram32个可编程i/o 口线2个16位定时/计数器 5个断源可编程串行uart通道低功耗空闲和掉电模式功能特性概述at89c2051提供以下标准功能4k字节flash闪速存储器128字节内部ram32 个10 口线两个16位定时计数器一个5向量两级断结构一个全双工串行通信口 内銘一个精密比较器 片内振荡器及吋钟

9、屯路。同吋at89c8051可降至ohz 的静态逻辑操作并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止cpu的工 作但允许ram定时计数器串行通信口及断系统继续工作。掉电方式保存ram 中的内容但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。2. 3超声波测距1. 超声波测距的原理为：检测从超声波发射器发出的超声波，激光气体介质的传播到接收器的时间，将这个时间与气体中声速相乘 所得结果除以二就是两车间距。2该测量电路由单片机发出40kiiz的方波信号。方波的周期为 l/40ms即25微秒，半周期为12. 5微秒。每隔半周期时间，让方波 输出脚的电平取反，便可以产生40khz方波。由于

10、晶振为12mhz所以 单片机只能产生半周期为12微秒或13微秒的方波，频率分别为 41. 67kiiz和38. 46khzo本系统在编程时采用38. 46khz的方波。3.由于反射回来的信号非常弱所以接收电路需要在其基础上进行放大。放人的信号通过检波电路解调后的信号即把多个脉冲解调成 多个大脉冲波。单片机at89c8051发出短暂的40khz信号，经放大后通过超声波 换能器输出；反射后的超声波经超声波换能器作为系统的输入，锁相 环对此信号锁定，产生锁定信号启动单片机中断程序，读出时间t, 再由系统软件对其进行计算、判别后，相应的计算结果被送至led数 码管进行显示。限制超声波系统的最大可测距离

11、存在四个因素：超声波的幅度、反射物的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小可测距离。超声波信号开定时器驱动电路关定时器 数据运算接收检测v显示器图1-3超声波测距系统框图电声换能器电声换能器按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由单片机主控模 块、显示模块、超声波发射模块、接收模块共四个模块组成。单片机使用51系列的at89c8051单片机，该单片机工作性能稳 定。发射电路由单片机输出端直接驱动超声波发送。接收电路使用三极管组成的放大电路，该电路简单，调试工作小较小。超声波接收模超声波发射模硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电

12、路、超声波发射电 路和超声波接收电路三部分。单片机采用at89c805e采用12mhz高 精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机输出超 声波换能器所需的40khz的方波信号并监测超声波接收电路输岀的 返回信号。显示电路采用简单实用的3位共阳led数码管，数码管位 驱运用pnp三极管s9012三极管驱动。超声波接收头接收到反射的回波后，经过接收电路处理后，向单 片机输入一个低电平脉冲。单片机控制着超声波的发送，超声波发送 完毕后，立即启动内部计时器t0计时，当检测到由高电平变为低电 平后，立即停止内部计时器计时。单片机将测得的时间与声速相乘再 除以2即可得到测量值，最后经3位数码

13、管将测得的结果显示出来。 2.4红外线测速1. 测量汽车速度可以转化为测量汽车轴承的转速，并将其转化为 对信号频率的检测。2. 在汽车转轴处加装一反光片，当转轴旋转时如有光照在反光片 上就会有光反射到光敏三极管上引起高低电平的变化。低电平的信号 经过整形电路和电平转化以后可得一周期为t频率为f的波形。将其 接入单片机系统的中断端。3. 通过车轮的直径与车轮转速即可确定车速。在汽车转轴的表面装一片反光片。当转轴旋转时，如有光照在反n 二 60* n / ( 2p - 1) *tm (转/m in)这样测得的n可以保证是最小的。 测速算法实现我们将由分频器输出的c点信号接入8051单片机的端int

14、1端。 利用定时器1的定时和int1的中断功能来确定mn和n,此时定时器的 值mn均达到216 - 1,算法实现如下：1) 定时器1初始化：允许中断、模式1、tri- 1和gata二1;int1初始 化：后沿触发和允许中断；2) 定时器1溢出次数的计数单w二0,周期倍数计数单位n二1;3) 定时器 1: th 1= 0, tl1= 0;4) 在inti的前沿，定时器1开始定时；在int1的后沿，定时器1停止定时；5) int1的后沿中断一次；6) 定时器1每溢出一次，产生一次中断，并且w = w + 1;7) 在int1的中断服务程序中，n二n + 1。然后，判断w二1?如果w < 1,

15、表明定时器1未达到满刻度，中 断返冋，继续4)7)的操作。如果w二1,表明定时器1已达到满刻 度。同时，取w单元、n单元和th 1、tl1的值。设8051的时钟频率 为fo sco则有：tm = 6 /fo scmn 二w* 216 + (th 1*tl 1)n = n单元的值t 二(mn *tm ) /n= 216* w + (th 1* tl1) 6 /(n* fosc )f = 1 /t = (n*fo sc ) /6 216* w + (th 1* tl 1) (h z)n 二 60 /t 二(60* n*fo sc ) /6 216* w + (th 1*tl1)(转/m in)计算完后，将n单元置1、w单元和th1、tl1清0,中断返冋，继续4）7）的操作。int1的中断服务程序int1:进入中断程序后，首先判断是否是计数功能，是则对中 断次数进行计数，并将结果转换成bcd码，送显示缓冲区，再中断返 回。如果不是计数功能，则有（24h ） + 1,即n = n + lo然后按 算法计算n,转换成bcd码后送3