汽车智能测距防撞系统设计样本

汽车智能测距防撞系统设计摘要汽车智能防撞系统具备有效地提高汽车驾乘人员安全性、明显地减轻驾驶者工作承担，使驾车既安全又不易疲劳等诸多长处而受到越来越广泛注重。本次设计设计了一种以单片机AT89C51和CX6为核心低成本、微型化，并有数字显示和报警功能汽车智能测距防撞系统。一方面，本文概述了超声波和超声波传感器基本原理和特点。另一方面，本文分析了系统构成电路基本工作原理。最后，本文对系统控制软件进行了设计，给出了控制程序。在附录中，本文还将给出某些设计程序和电路图，供参照之用。核心词：汽车，安全性，测距技术，防撞，超声波

TheDesignOfAutomotiveIntelligent

Ranging

collisionavoidancesystemAbstractAuthot：zhaoleiTutor：dongxuefengAutomotiveradartoimprovethesafetyofvehicleoccupants，andsignificantlyreducetheworkloadofthedriver'sdrivingsafeandeasyfatiguethemanyadvantagesofbeingmoreandmoreattention.InthispaperIdesignakindofAutomotiveIntelligent

Ranging

collisionavoidancesystemwhichisusemicrocontrollerAT89C51andCX6ascore.Thisdesignnotonlylow

costandminiaturization,butalsocandisplaynumbersandhavethefunctionofalarm.Atfirst，Iwillintroducethebasicprincipleandcharacteristicsofultrasonicandultrasonicsensors.Thesecond，Iwilldescribetheprincipleofcorecomponentsinthissystem.Atlast，Iwilltalkabouttheprogramdesign.Atthesupplement，Iwillwritesomethinglikeprogramandcircuitdiagram.Itbehelpfulforfuturedesign.Keywords：Cars，safety，distancemeasuringtechnology，anti-collisionradar

目录1绪论 11.1汽车防撞研究背景及意义 11.2汽车防撞系统应用 21.3汽车防撞系统基本功能 21.4汽车智能测距防撞发展前景 31.4.1技术支持 31.4.2发展方向 32超声波测距技术 52.1概述 52.2测距传感器分类 52.2.1红外和光电传感器 52.2.2超声波测距传感器 52.3超声波测距工作原理 73系统方案设计 103.1设计总体思路概况 103.1.1方案对比 103.1.2系统特点 103.2系统工作过程 113.3系统方框图 114硬件电路设计 134.1超声波传感器发射电路 134.2超声波传感器接受电路 144.3温度补偿电路 154.4显示电路 164.5报警电路 175系统软件设计 18总结 19致谢 20参照文献 21附录1：汽车防撞系统原理图 23附录2：程序清单 24

1绪论曾几何时，汽车对诸多家庭来说是不敢想象。但随着社会生产力发展和经济水平大幅度提高，让百姓收入日益鼓胀，解决了温饱问题家庭开始走向小康，体现得最明显是交通工具升级换代上：某些家庭开始购买汽车作为自己代步工具。近几年国内汽车保有量逐年增长，保有量为6300万辆，达到7400多万辆。按保守预计，将来国内汽车保有量可以达到4.9亿辆左右，即大概350辆/千人。对于汽车数量大副度攀升，尽管国家在公路设施上不断地改进，但道路上车辆依然还是越来越多，特别在上下班时段完全避免不了公路上汽车拥挤现状。再加上在汽车设计上车速不断提高，虽然公路上各路段均有限速，但撞车事件依然在广大人民生活中屡屡发生，给人们带来了巨大人身伤亡和社会财产损失。针对汽车拥挤现状，设计一种反映快，稳定性好并且经济实用汽车防撞报警系统对当今现状是势在必行。汽车防撞系统是一种向司机报警装置，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距离，并将距离显示出来，当汽车与障碍物之间距离达到极限时。系统发出声光报警，达到提示司机防止撞车目。1.1汽车防撞研究背景及意义随着社会经济发展不断进步，汽车数量逐年增长，汽车拥挤现状不可避免，而在汽车拥挤状况下，恶性事故屡屡发生，时刻威胁着人们安全。国内交通事故年死亡人数远高于她国，分别是美国2.3倍、德国18.4倍、日本13.4倍。当当代家庭充分享有汽车带来以便同步，也为此付出了沉重代价。据记录，国内自至，已有150多万人死于道路交通事故，其中大某些道路交通事故为汽车追尾碰撞事故。面对当今这种现状，设计出一种反映快，稳定性好并且经济实用汽车防撞报警系统势在必行[1]。防撞预警自动测量技术应运而生，特别非接触式测量技术发展卓越。在大多状况下，测量与障碍物之间距离是不可以接触到障碍物，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超声波后，从此超声波技术在测量领域得到了广泛运用，特别是在超声波测距方面，结合了其她技术，用超声波测距变得十分惯用。超声波在介质中传播距离较远，辨别力较高，且能量消耗小，运用超声波测距比较以便并且速度快计算简朴，容易做到实时控制，并且测量精度好，都可以达到工业测量需要。因而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。超声波测距运用是声波反射原理，声波在空气中传播避免了与介质接触。与其他测距方式相比，超声波测距不受颜色、光线和电、磁场影响，使她受到干扰也许大幅度减少。它还具备可靠性能高、构造简朴、价格便宜、安装以便等长处。也可以测量处在黑暗、烟雾、有灰尘、电磁干扰等恶劣环境中障碍物。但由于超声波传播时温度对声速影响比较大，使超声测距精准度到了影响，在这里可以采用温度补偿进行校正，可以消除温度对其影响。1.2汽车防撞系统应用60年代人们开始考虑把重要用于军事领域雷达技术应用到商用车辆交通工具上，以提高汽车驾乘人员安全性。通过近年研究，这一构想成为现实，雷达传感器被以为是很值得采用汽车安全控制装置。与其他技术如红外、激光、视频等在汽车传感器上应用相比，雷达技术全天候和穿透黑暗能力，特别合用于汽车领域。经济实用汽车雷达除了能有效地提高汽车驾乘人员安全性，还能明显地减轻驾驶者工作承担，使驾驶既安全又不易疲劳。1.3汽车防撞系统基本功能（1）近距离辅助测障一种最简朴汽车防撞应用，重要用于汽车倒车时探测车后障碍物，使驾驶者有清晰路程。（2）碰撞告警探测汽车前向或侧向障碍物，检测到构成碰撞危险目的后，通过声光报警装置向驾驶者发出警告，使其尽快采用避碰办法，以保证行车安全。（3）行车间距自功控制依照交通状况和路面条件，输入距离信息，自动调节车速，与前面汽车保持安全距离，从而使交通更畅通，节约能源。（4）防撞自动制动汽车防撞系统扩展应用，在紧急状况下自动刹车。1.4汽车智能测距防撞发展前景电子技术在汽车上应用已成为汽车向智能化控制方向发展重要手段。因而，提高汽车行驶安全性电子产品消费市场也将随之扩大，这对于汽车智能测距防撞发展是极具经济前景。1.4.1技术支持近些年来，科学技术进步，使电子元器件性能大幅度提高，而价格却不断下降，特别是硅芯片大规模集成、超级计算机浮现以及毫米波技术、雷达技术新进展，为此后开发低成本汽车雷达提供了技术保障。1.4.2发展方向汽车防撞系统发展方向因各国研制侧重点不同而有所差别。当前，美国重要侧重于碰撞报警/防撞系统，而欧洲各国则注重于自适应智能行驶系统雷达传感器研究。对于前者，提高雷达地形图解决能力，消除虚警是技术核心。对于后者这种行车间距自动控制系统，其角度辨别率还不高，要继续改进天线性能，提高角辨别率，研究准光学波束控制办法，下一代系统在测定距离和接近速度同步还具备方位角度测量能力，可以在不对前视角约为12度范畴内进行波束转换状况下，提供多目的瞬时方位角度数据；此外，增长其功能度，向具备探测静目的能力更复杂系统方向发展，增长报警功能，最后向着免除撞车系统发展。总之，汽车测距防撞系统是朝着智能化、价格低廉方向发展。在商用车辆上采用集成电路系统中，汽车测距防撞系统与目的导向交通控制系统、通信系统及汽车其他机械和电子系统相配合，在有碰撞危险时自动发出警告和自动刹车，在前方无障碍时自动加速。除理解决汽车安全行驶问题，还能在同样路宽状况下，容许较多车辆运营，增长交通密度。随着性能不断完善和功能扩展，汽车测距防撞系统在将来智能化汽车上应用会更加广泛[12]。

2超声波测距技术2.1概述在车辆测距防撞系统中，需要及时采集环境信息，以实现避障、定位、导航等任务，这些任务必要依托能实时感知环境信息传感器来完毕。视觉、红外、激光、超声波等传感器都在车辆测距防撞系统中得到实际应用。由于探测传感器为集各种学科一身产品，有些方面还在摸索之中，随着探测传感器进一步完善，车辆测距防撞系统功能将越来越强，将在更多领域为人们做出更大贡献。在车辆测距防撞系统研究中，环境信息采集是研究核心问题之一。距离测量为车辆测距防撞系统提供了周边环境二维和三维信息，是车辆测距防撞系统中不可缺少构成某些。车辆测距防撞系统可以依照这些距离信息进行实时避障、导航和执行特定任务。普通，对获取此类环境传感器有两方面规定：一方面，需要有足够大视场来覆盖整个工作区；另一方面，需要有较高采集速率以保证在运动环境中提供实时信息[2]。2.2测距传感器分类2.2.1红外和光电传感器此类测距传感器是依托红外线或其她不可见光直线传播特性。通过光敏元件来发射和接受信号，从而判断障碍物存在与否。由于光线传播速度极快，普通难以通过简朴装置估算其传播距离，因而在简朴、低成本应用中，此类传感器也重要用于状态判断（障碍物有无、物料与否到位、液面与否过高等）而无法实现对距离实时测量。2.2.2超声波测距传感器超声波作为一种特殊声波，同样具备声波传播基本物理特性——反射、折射、干涉、衍射、散射。超声波测距即是运用其反射特性。关于超声波测距，成本低廉，性能可靠，使得本技术更易于推广应用。超声波传感器是将两个压电元件（或一种压电元件和一片金属片）粘合在一起，称为双压电晶片（由一种压电元件构成称单压电晶片）。超声波射在压电晶片上，使压电晶片振动会产生电压信号。反之，在压电晶片加上电压会产生超声波。由压电元件构成超声波传感器等效电路如图2.1所示。图（a）为超声波传感器可等效为一种电感、电容和电阻串联（共振）电路。图（b）为其电抗特性，其左侧和右侧呈现电容性，中间某些呈现电感性。运用这一特性构成了超声波传感器特有电路。超声波传感器有两个共振频率，低频共振频率fT叫串联共振频率，在电阻（R），电感（L）和电容（C1）串联电路中振荡。这时传感器阻抗最低；而在高频处共振频率fa为逆共振频率，在L、C1和C0并联电路中产生共振。（a）等效电路（b）电抗特性图2.1超声波传感器等效电路和电抗特性发射超声波在串联共振频率上具备最高敏捷度。超声波传感器有两个共振频率，发射超声波传感器敏捷度在串联共振频率fT上最高。接受超声波传感器在逆共振频率fa上具备最高敏捷度。接受检测超声波传感器AT89C2051标称为40kHz，与前者相反，在逆共振频率上接受敏捷度最高。超声波传感器可以分为如下几种类型：（1）通用型：超声波传感器频带宽普通可达数千赫，并有对频率选取性。通用型超声波传感器频带窄，但敏捷度高，抗干扰性强。在多通道，且通道间频率较近应用中最佳采用窄频带型超声波传感器。通用型超声波传感器普通分别备有接受传感器和发送传感器。因最大接受敏捷度和最大发送敏捷度频率分别为fT和fa，若用一种传感器必然牺牲其一。（2）宽频带型：宽频带超声波传感器能在工作频率内有两个共振点，因而加宽了频带。该传感器兼作发送和接受传感器。（3）封闭型：合用于室外环境封闭型超声波传感器有较好耐风雨性能，可用于汽车背面检测等装置上。（4）高频型这种超声波传感器中心频率高达200kHz，既可作接受也可作发送用，并且方向性相称强，可进行高辨别率测量[5]。由于超声波传感器是一种采用压电效应传感器，惯用材料是压电陶瓷。由于超声波在空气中传播时有相称衰减，衰减限度与频率高低成正比；而频率高则辨别率也高，故在短距离（不大于1m）测量时应选取频率高（100KHz以上）传感器，而长距离测量时要选取低频率传感器。本课题研究采用西安立宇电子科技有限公司超声波测距传感器普通型，T发射型，R为接受型。它标称频率为40kHz，辨别率为1cm，即在串联共振频率fT（40kHz）上发射敏捷度最高。超声波传感器具备如下特性：（1）在自身特性谐振点40kHz附近可获得较高敏捷度；（2）谐振带宽、波束角可以通过制作工艺控制得很窄，有助于抗声波干扰设计；（3）不受无线电频谱资源限制，易于抗电磁干扰设计；（4）超声系统成本低、性能稳定可靠，应用前景好。因而，本次设计汽车测距防撞系统中采用了超声波测距技术，运用超声波来实时测量车辆与障碍物之间距离，当该距离达到设定报警距离时，报警器发出报警，提示驾驶员对的操纵测量，以实现车辆安全避障。它测量原理是基于测量渡越时间（发射脉冲和接受脉冲时间间隔）。由渡越时间和介质中声速即可求得目的与传感器距离[11]。2.3超声波测距工作原理普通，人们耳朵可以听到声波频率范畴是由2KHz到20KHz。普通把20KHz以上声波叫做超声波（UltrasonicWaves）。超声波具备波长较短，绕射小，可以成为射线而定向传播。超声波频率越高，就越与光波某些特性（如反射、折射）相似。超声波这些特性使其在检测技术中获得广泛应用[3]。由于声源在介质中施力方向与声波传播方向不同，声波波形式也不同，普通有如下种类：纵波（Longitudinalwave，L波），质点振动方向与波传播方向一致波，它能在固体、液体和气体中传播；横波（Shearwave，S波）质点振动方向垂直于振动方向波，它只能在固体中传播。表面波（Surfacewave，Raleigh波）质点振动介于纵波与横波之间，沿表面传播，振幅随深度增长而迅速衰减波。由以上分类可以看出，只有纵波可以在气体中传播。因此，当前在空气中超声波测量系统大多数依托纵波实现。从低频到高频依次为次声波、声波、超声波和特超声波，而实际测量用超声波重要集中在频率为2×104～2×106Hz范畴内。其中，接近低频段重要用于空气和液体介质中测量系统，中频和高频重要集中于固体介质测量。这重要是由于介质对声波能量吸取随声波频率升高而增长，频率越高，声波在介质中衰减就越快。而在固体介质中，测量量程比较短（例如超声波探伤，测工件厚度）。在液体和气体中，测量量程比较长（例如空气中超声波测距，海洋中测深度），因而，气体和液体中测量所选取声波频率就要比固体介质中低[10]。超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射回波，从而测出发射和接受回波时间差T，则超声波发生器与障碍物之间距离S为：S=C×T/2（2.3.1）式中，C为超声波波速，由于超声波也是声波，故C即为音速。音速为（2.3.2）式中，γ———气体绝热体积系数（空气为1.4）；p———气体气压（海平面为1.013×Pa）；ρ0———气体密度（空气为1.29kg/）。对于1mol空气，质量为m，体积为V，则密度ρ0=m/V，故C=γp/ρ0=γpV/m（2.3.3）对于抱负气体，有pV=RT式中，R为摩尔气体常熟；T为绝对温度。因而，C=γRT/m由于γ、R、m均为已知常数，故声速C仅与温度T关于，若温度不变，则声音在空气中速率与压强无关。表2.1中列出几种不同温度下声速。在使用时，如果温度变化不大，则可以为声速是基本不变。如果测距精度规定很高，则应通过温度补偿办法加以校正。声速拟定后，只要测得超声波来回时间，即可求得距离。表2.1超声波波速与温度关系表温度（℃）-30-20-100102030100声速（m／s）313319325323338344349386普通超声波测距是由超声波发射传感器发出超声波，超声波在介质中传播到被测物体，产生反射，由接受传感器接受反射波，传感器到被测物体距离有超声波传播时间和速度拟定。假定声速c在同一介质中为常数。如果介质物理参数发生变化，声速会发生变化，在精准测距中是不可忽视，为此要对声速进行补偿，补偿公式如下:（2.3.4）式中：C为超声波在空气中传播速度，γ为气体定压热容与定容热容比值，对空气为1.40，R为气体普氏常量，T为绝对温度，T=273K+TC（实际温度）。代入以上各个参数取值，得到近似公式为:C=+0.607×（2.3.5）式中，CO为零度时声速323m/s。只要测得超声波发射和接受回波时间差T以及现场环境温度TC，就可以精准计算出从发射点到障碍物之间距离。

3系统方案设计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一种智能报警装置。它能自动发现也许与汽车发生碰撞障碍物体，并且同步检测汽车与障碍物之间距离，到达极限距离时发出报警信号以避免碰撞发生。依照题目规定，汽车防撞报警器功能重要有两个：判断汽车与障碍物之间距离和当汽车与障碍物之间距离到达临界距离时发出报警信号。3.1设计总体思路概况汽车防撞预警系统原理是运用超声波发射和接受，用计时器计出超声波从发射到接受到遇到障碍物后反射声波时间通过公式计算出汽车与障碍物之间距离。3.1.1方案对比当前，超声波信号采集系统重要有如下几种方案：（1）由一对超声波传感器和某些电子元器件构成，这种系统功能单一，只用来探测物体存在与否，不能满足障碍物鉴别系统规定。（2）由单片机控制超声波传感器测距系统。该系统简朴、以便，实现起来容易。（3）用计算机或可编程控制器（PLC）通过数据采集卡控制各种传感器方式，这种方式多用于工业生产中。因而，本设计采用单片机控制超声波传感器测距系统。3.1.2系统特点本系统有如下特点：（1）采用AT89C51来控制超声波传感器可靠性高，抗干扰能力强；控制程序可变，具备较好柔性；编程简朴，使用以便。（2）系统小型化本系统是一种小型分布式数据采集与控制系统。在其电路设计中，尽量考虑使用新型及功能较强集成电路，尽量简化电路。（3）低功耗，高可靠性。3.2系统工作过程系统检测距离原理是通过单片机发出40kHz方波串后，检测接受端与否接受遇障碍物反射回波，同步运用单片机计算出收到回波所用时间t和拟定超声波所处温度下空气传播速度，障碍物到汽车尾部距离为v×t/2，依照测出来相应距离，通过CPU计算后判断作出报警响应等相应控制。为了可以实现精确地测出障碍物到汽车距离，尽量减少误差，采用算法为：两对超声波收发传感器分别安装在车头，两者相隔1.6m，如图3.1所示，A，B分别代表两对超声波收发器，AB=1.6m，假设F代表障碍物，声波传播速度为v，B到F所用时间为t1，A到F所用时间为t2，由于声波传播是来回反射，则BF=v×t1/2，AF=v×t2/2，也就是只要把时间t1与t2拟定下来就可以计算出BF与AF，然后运用海伦公式，设L=（AF+BF+AB）／2（3.3.1）有（3.3.2）这就可以求出ABC面积为S，EF=2S／AB，其中EF就是汽车头到障碍物距离[9]。EAFEAFB图3.1测距算法3.3系统方框图汽车防撞控制系统方框图如图3.2所示。该系统所有由单片机AT89C51控制，超声波发射电路能在单片机控制下发出超声波。接受电路接受到信号之后送人单片机进行解决。算出车与障碍物之间距离，将解决成果送入显示电路进行显示，再按照技术指标规定由声光报警电路进行报警。超声波接受超声波发射温度传感器单片机控制显示距离超声波接受超声波发射温度传感器单片机控制显示距离报警器图3.2超声波测距报警系统图

4硬件电路设计此系统是在单片机控制下，运用超声波测距原理，测量汽车在倒车过程中与障碍物之间距离。当汽车与障碍物距离不大于安全距离时，发出蜂鸣声并显示车辆与障碍物之间距离，提示驾驶员及时采用减速或刹车等办法，以防发生事故。整个系统硬件由发送某些、接受解决某些、温度检测某些、显示及声光报警某些构成。4.1超声波传感器发射电路超声波发射器涉及两个某些：超声波产生电路某些和超声波发射控制电路某些。超声波探头采用TCT40。单片机P1.0端口输出40KHz超声波信号，此时定期器开始计时。通过输出引脚输入，经驱动后推动发射探头产生超声波，此办法充分运用了软件控制，灵活性好。超声波发射电路设计图如图4.1所示。图4.1超声波发射装置设计图超声波发射电路重要由反相器74LS04和发射换能器构成。AT89C51单片机P1.0口输出40kHz方波信号提成2路，一路经反向器后加到TCT40-16一种电极，另一路通过两级反向器后加到TCT40另一种电极，采用这种方式将P1.0发出方波信号加到TCT40两端上，这样可以增强超声波发射强度。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可以增长超声波换能器阻尼效果，缩短了震荡时间，还可以提高换能器输出高电平驱动能力。4.2超声波传感器接受电路超声波接受器涉及接受∕发射探头、信号放大电路和波形变换电路三个某些。超声波探头采用RCT40。按照超声波原理，微解决器需要只是第一种回波时刻。接受装置设计可用CX6A来完毕。在空气中传播超声波其能量衰减与距离是成正比，距离越小、衰减越少，距离越大、衰减越多，普通都在1V之内。图4.2超声波接受电路图超声波接受装置如图4.2所示。超声波接受采用CX6A集成电路模块实现。CX6由前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分器及整形电路构成。其中，电平自动控制电路ABLC可以保证在输入弱信号时，前置放大器有较高增益，而在输入强信号时，前置放大器不会过载，使得CX6在一定遥控距离（约10m）内工作可靠。本设计中，CX6芯片5脚连接了一种外接电阻R21，该电阻可以调节滤波器中心频率。R21阻值越大，滤波器中心频率就越低，变化范畴在30～60kHz之间。CX6对接受到信号具备放大、滤波作用。当接受到超声波信号经由放大器，调节信号频率，然后滤波消除干扰信号，最后再通过整形，由CX67脚输出。当接受到声波信号与CX6中心频率相符时，它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CX6中心频率不同步，即可调节R21，使滤波器中心频率与超声波测距频率相符。CX6有8个引脚管脚1是超声波信号输入端；管脚2电阻和电容决定接受换能器总增益，通过增大或者减小电阻电容，拟定放大倍数。管脚3与GND之间连接电容起到检波作用；管脚5上连接一种电阻，这个电阻用来设立滤波器中心频率；管脚6与GND之间接入一种电容，该电容拟定探测距离；管脚7是集电极开路输出端：管脚8接电源正极。4.3温度补偿电路为了以便对温度信号进行采集和解决，我用了DALASS公司DS18B20集成温度传感器对超声波传播速度进行温度补偿。DS18B20采用了1-WIRE总线技术，可以只占单片机一种I/O接口状况下进行工作，以便了使用者对其调试使用，并且它在零下十摄氏度到八十五摄氏度工作环境下可以保持±0.005精度，足觉得超声波测距装置提供精度范畴。图4.3所示为温度补偿设计图。两个按键开关用于控制测量开始与结束之间切换。DS18B20硬件性能稳定，接口简朴，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。低温度系数晶振振荡频率随外界温度变化基本上没有影响，因此低温度系数晶振产生信号是固定频率，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，它在温度变化很大时候，它振荡频率随着温度发生很大变化，因此计数器2脉冲输入信号咱们使用高温度系数信号输入。由于计数器1对低温度系数晶振脉冲信号进行减法计数，当计数器1值减少到0时，温度寄存器数值就加1，计数器1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脉冲信号进行计数，这样始终循环，始终到计数器2计数到0时，停止对温度寄存器数值累加，这时温度寄存器中数值即为所测温度。图4.3温度补偿电路设计图4.4显示电路显示电路中显示测量距离我使用是4位共阳LED数码管，它简朴实用并且价格便宜。段码使用74LS245芯片驱动，位选使用四个PNP三极管来驱动，显示电路设计图如图4.4显示电路设计图所示。图4.4显示电路设计图4.5报警电路报警电路采用蜂鸣器实现。蜂鸣器是一种一体化构造电子发声器，广泛应用于当今生活中，特别在计算机、报警器、复印机、打印机、电子玩具、汽车电子设备、电话机等电子设备制造中作为发声器件而广泛应用。它分为两种类型，一种是压电式蜂鸣器，另一种是电磁式蜂鸣器。压电式蜂鸣器重要由压电蜂鸣片、多谐振荡器、共鸣箱阻及抗匹配器尚有外壳等某些构成。压电蜂鸣片是由铌镁酸铅或锆钛酸铅压电陶瓷材料制造而成。把在陶瓷片表面镀上金属电极，通过极化解决和老化解决之后，再与不锈钢钢片粘贴在一起就制成了压电蜂鸣片。而多谐振荡器由集成电路或者晶体管构造而成。当电极两端接通电源后来,多谐振荡器开始振动,输出音频信号，然后阻抗匹配器便能推动压电蜂鸣片发出声音。电磁式蜂鸣器重要由振荡器、磁铁、振动膜片、电磁线圈和外壳等某些构成。在两极接通电源之后，振荡器可以产生音频信号，信号通过电磁线圈，便会使电磁线圈生成磁场。这样振动膜片便会在磁铁和电磁线圈作用下，周期性重复振动从而发出声音。本设计采用压电式蜂鸣器，电路设计如图4.5所示。当车辆与障碍物之间距离不大于报警阈值时，P2.0口输出低电平，三极管Q5导通，蜂鸣器发出报警声，实现近距离报警功能。图4.5报警装置设计图

5系统软件设计超声波传感器安装在汽车尾部，其接受和发射传感器距离较近，之间容易有较强干扰信号。为防止误测现象，在软件上采用延迟接受技术，提高系统抗干扰能力。系统初始化，一方面完毕对温度采集，拟定该温度下超声波速度，若控制键被按下，发出声光报警，告知周边人员该车正在进行倒车，同步发出发射超声波指令，同步T0计数器进行计数，收到反射波后T0停止计数，以此计算出发射和接受超声波时间间隔；最后通过数值解决程序计算出被测距离，送显示屏显示。本系统软件采用模块化设计，由主程序、测距子程序、测温子程序、显示子程序等重要模块构成。主程序框图如图5.1所示。图5.1主程序流程图

总结本文从引起超声测距误差因素入手，分析了温度对超声波声速影响，回波检测对时间测量影响和超声波传感器所加电压对测量精度和范畴影响。在此基本上，开发出以AT89C51单片机为核心，采用40KHz压电超声波传感器，应用于汽车防撞测距报警装置。超声波测距电路可以由老式模仿或者数字电路构建，但是基于这些老式电路构建系统往往可靠性差，调试困难，可扩展性差，因此基于单片机超声波测距系统被广泛应用。通过简朴外围电路发生和接受超声波，单片机通过采样获取到超声波传播时间，用软件来计算出距离，并且可以采集环境温度进行测距补偿，其测量电路小巧，精度高，反映速度快，可靠性好。基于单片机超声波测距系统设计包括了：电路分析、数字、模仿电路和单片机、EDA、传感器、C语言等方面知识，此外尚有选材购买、动手制作等方面。因此具备很高参照价值，同步，该设计方案也是来源于生活中广泛应用领域，有很强应用价值。单片机应用变化了老式设计思路，此前构建一种系统需用用诸多数字模仿器件或者电路单元来构建，系统可靠性差、缺少灵活性、维护不便、成本高、无法实现智能化等诸多缺陷。单片机应用解决了诸多问题，当前只要写一种软件，通过单片机和某些简朴外接电路就可以实现具备诸多功能、并且具备智能化系统，同步可以便升级维护。因此单片机应用广泛，在寻常生活和生产中占用重要位置。因此咱们设计选取了单片机系统其阐明咱们深深意识到它重要作用。虽然在本次毕业设计中已经通过认真思考，但是尚有诸多局限性地方。在本设计中没有把汽车速度测量设计到汽车防撞预警系统中去，对于这一方面还没有充分研究。对于测速初步想法就是运用多普勒效应测出汽车行驶速度，然后依照测出速度拟定汽车与障碍物之间极限安全距离在由单片机智能控制发出报警信号。

致谢四年大学时光转眼即逝，通过四年刻苦学习，半年多精心准备，毕业设计最后圆满完毕。在设计过程中，由于知识学不透彻，致使压力很大，每一次在图书馆中学习，每一次在网上收集最新研究动态，都极大扩展了自己知识面。感谢我指引教师董教师在这次毕业设计中对我悉心指引。这次毕业论设计没有你对我专业知识上指引，我不会这样顺利完毕毕业设计。借此机会，向你表达由衷感谢。感谢协助我同窗们，在这次毕业设计中你们给我提出诸多宝贵意见，在此真诚谢谢你们协助。感谢我室友们，为我创造一种和谐融洽，互相增进学习环境中，祝她们在后来工作和生活中一切顺利。最后我要深深地感谢我家人，无论我身处顺境还是逆境，你们都予以我无限理解和支持，你们是我坚强后盾，正是你们支持，才使我有足够勇气战胜成长路上一切困难，顺利完毕大学学习。

参照文献[1]张伦维.防范于未然——汽车毫米波雷达[J].当代汽车，5月:107[2]叶涛.基于DSP多超声波测距数据采集解决系统，中华人民共和国电子元器件信息交易网专业技术论坛[3]罗本成.机器人多路超声波环境探测研制[J]，中华人民共和国科学院研究生学报6月:172-176[4]方建军.移动式采摘机器人研究现状与进展[J]，农业工程学报3月:273-277[5]马明山.室外移动机器人定位技术[J]，电工技术学报，1998年4月50-51[6]沈进棋.移动机器人多路超声波数据采集系统研究与实现[J]，电子技术，11期:6-9[7]屠大维.用于汽车防撞控制行车环境传感研究[J]，中华人民共和国机械工程，第10卷第6期1999年6月:701-703[8]华强.激光－超声－单片机组合汽车防撞系统[J]，惠州大学学报，12月:101-102[9]马义德.汽车防撞系统研究[J]，交通管理，7月:144-147[10]郝继飞.多超声波传感器工作空间辨认[J]，中华人民共和国矿业大学学报，7月56-57[11]何希才,薛永毅.传感器及其应用实例[M].机械工业出版社，:138-152.[12]王秀春;汽车防撞雷达发展前景[J].江苏交通，03期.99-100[13]Louis-AnnedeMontmorillon；Delaye&Philippe.Noveltheoreticalaspectsonphotorefractiveultrasonicdetectionandimplementationofasensorwithanoptimumsensitivity，JournalofAppliedPhysics，ISSN0021-8979[14]KimiyukiMitsui；MakotoKoike，Developmentofanewdisplacement-measuringultrasonicSensorbasedonastigmaticfocuserrordetection-measuringprincipleanditsdemonstration,PrecisionEngineering，ISSN0141-6359[15]Veelaert，Peter；Bogaerts，Wim.Ultrasonicpotentialfieldsensorforobstacleavoidance，IEEETransactionsonRoboticsandAutomation,1990

附录1：汽车防撞系统原理图汽车防撞系统原理图

附录2：程序清单程序清单：;********************************************;*中断入口程序*;********************************************;ORG0000HLJMPSTARTORG0003HLJMPPINT0ORG000BHretiORG0013H RETI ORG001BH LJMPINTT1 ORG0023H RETI ORG002BH RETI;;********************************************;*主程序*;********************************************;START：MOVSP,#4FHMOVR0,#40H;40H-43H为显示数据存储单元（40H为最高位）MOVR7,#0BHCLEARDISP：MOV@R0,#00HINCR0DJNZR7,CLEARDISPMOV20H,#00HMOVTMOD,#11H;T1为T0为16位定期器MOVTH0,#00H;65毫秒初值MOVTL0,#00HMOVTH1,#00HMOVTL1,#00HMOVP0,#0FFHMOVP1,#0FFHMOVP2,#0FFHMOVP3,#0FFHMOVR4,#04H;超声波脉冲个数控制（为赋值一半）SETBPX0SETBET1SETBEASETBTR1;启动测距定期器start1：LCALLDISPLAYJNB00H,START1;收到反射信号时标志位为1CLREALCALLWORK;计算距离子程序 lcallbaojingclrEAMOVR2,#32h;#64H;测量间隔控制（约4*100=400MS）LOOP：LCALLDISPLAYDJNZR2,LOOPCLR00Hsetbet0movth0,00hmovtl0,00hSETBTR1;重新启动测距定期器SETBEASJMPStart1;;****************************************************;*中断程序**;****************************************************;T1中断，发超声波用;T1中断，65毫秒中断一次INTT1：CLREACLRTR0clrex0MOVTH0,#00HMOVTL0,#00HMOVTH1,#00HMOVTL1,#00HSETBET0SETBEASETBTR0;启动计数器T0，用以计intt11:CPLVOUT;40KHZnopnop；nop；nop；nop；nop；nop；nop；nopDJNZR4,intt11;超声波发送完毕，MOVR4,#04Hlcalldelay_250;延时，避开发射直达声波信号SETBEX0;启动接受回波中断RETIOUT：RETI;外中断0，收到回波时进入PINT0：nopjbp3.2,pint0_exitCLRTR0;关计数器CLREA;CLREX0;MOV44H,TL0;将计数值移入解决单元MOV45H,TH0;movth0,#00hmovtl0,#00hjnbp3.2,$SETB00H;接受成功标志pint0_exit:RETI;;****************************************************;*显示程序*;****************************************************DISPLAY： MOVR1,#40H;GMOVR5,#7fH;GPLAY：MOVA,R5MOVP0,#0FFHMOVP2,AMOVA,@R1MOVDPTR,#TABMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ALCALLDL1MSINCR1MOVA,R5JNBACC.4,ENDOUT;GRRAMOVR5,AAJMPPLAYENDOUT：MOVP2,#0FFHMOVP0,#0FFHRET;TAB：DB18h，7Bh，2Ch，29h，4Bh，89h，88h，3Bh，08h，09h,0ffh;共阳段码表"0""1""2""3""4""5""6""7""8""9""不亮""A""-";;****************************************************;*延时程序*;****************************************************;DL1MS：push06hpush07hMOVR6,#14HDL1：MOVR7,#19HDL2：DJNZR7,DL2DJNZR6,DL1pop07hpop06hRET;;****************************************************;*距离计算程序（=计数值*17/1000cm）*;****************************************************;work： PUSHACCPUSHPSWPUSHBMOVPSW，#18hMOVR3，45HMOVR2，44HMOVR1，#00DMOVR0，#17DLCALLMUL2BY2MOVR3，#03HMOVR2，#0E9HLCALLDIV4BY2LCALLDIV4BY2MOV40H，R4MOVA,40HJNZJJ0MOV40H,#0AH;最高位为零，不点亮JJ0：MOVA，R0MOVR4，AMOVA，R1MOVR5，AMOVR3，#00DMOVR2，#100DLCALLDIV4BY2MOV41H，R4MOVA,41HJNZJJ1MOVA,40H;次高位为0，先看最高位与否为不亮SUBBA,#0AHJNZJJ1MOV41H,#0AH;最高位不亮，次高位也不亮JJ1：MOVA，R0MOVR4，AMOVA，R1MOVR5，AMOVR3，#00DMOVR2，#10DLCALLDIV4BY2MOV42H，R4MOVA,42HJNZJJ2MOVA,41H;次次高位为0，先看次高位与否为不亮SUBBA,#0AHJNZJJ2MOV42H,#0AH;次高位不亮，次次高位也不亮JJ2：MOV43H，R0 POPBPOPPSWPOPACCRET;;****************************************************;*两字节无符号数乘法程序*;****************************************************；R7R6R5R4<=R3R2*R1R0;MUL2BY2：CLRAMOVR7，AMOVR6，A