汽車防撞技術(shù)論文(2)
汽車防撞技術(shù)論文
汽車防撞技術(shù)論文篇二
汽車防撞報警系統(tǒng)設(shè)計
四川師范大學成都學院 周永強
【摘要】本設(shè)計是用單片機控制的汽車防撞報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)將單片機的實時控制及數(shù)據(jù)處理功能與超聲波的測距計數(shù)相結(jié)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(jù)距離遠近發(fā)出報警聲。
【關(guān)鍵詞】單片機;汽車防撞;超聲波;報警
微電子技術(shù)的迅速發(fā)展給汽車電子控制技術(shù)提供了發(fā)展的必要基礎(chǔ)。為了防止汽車與前方物體發(fā)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(fā)展汽車防撞技術(shù)，可以大大提高汽車行駛的安全性，減少車禍的發(fā)生，對汽車智能化的提高也有重要的意義。
1.系統(tǒng)總體方案
整個系統(tǒng)由單片機控制，將超聲波發(fā)射電路和接收電路分離，用兩只超聲波管完成聲波的發(fā)射和接收。
超聲波信號通過超聲波發(fā)射管發(fā)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(guān)處理后，輸入單片機的INTO腳產(chǎn)生中斷，計算出聲波往返的時間，同時根據(jù)實時的溫度計算相應(yīng)的聲速，根據(jù)式(1-1)就可得出相應(yīng)的距離。當障礙物與車身距離進入報警范圍時，報警電路發(fā)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(fā)送和接受超聲波所需的時間。
2.硬件電路設(shè)計
2.1 超聲波發(fā)射電路
超聲波發(fā)射電路的作用是將40kHz的超聲波信號發(fā)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(xiàn)，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(yīng)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(fā)射電路如圖2所示。
圖2 超聲波發(fā)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(qū)動能力，另一方面可增加超聲波發(fā)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(zhuǎn)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(chǎn)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(tǒng)的精確度，本設(shè)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)線相連就可實現(xiàn)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(yōu)點，但從價格上考慮，本設(shè)計采用LED顯示。LED有共陰和共陽之分，本系統(tǒng)采用共陰數(shù)碼管。
將共陰數(shù)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(shù)值。單片機通過P0口輸出數(shù)字80的二進制代碼，給數(shù)碼管賦予了段值，再通過P2端口將數(shù)碼管選通，數(shù)碼管就可以顯示出設(shè)定的安全距離80cm。
2.3.3 聲音報警電路
為了提高系統(tǒng)的適應(yīng)性，增加了聲音報警功能。本設(shè)計采用一個蜂鳴器，由P1.2輸出一定頻率的信號，經(jīng)放大后連接到蜂鳴器。
3.軟件設(shè)計
本系統(tǒng)采用匯編語言編程，系統(tǒng)程序包括主控程序、T1中斷服務(wù)子程序、INT0中斷服務(wù)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(shè)計等。系統(tǒng)主程序流產(chǎn)圖如4所示。
系統(tǒng)初始化后就啟動定時器T1從0開始計數(shù)。此時主程序進入等待，當?shù)竭_65ms時T1溢出進入T1中斷服務(wù)子程序;在T1中斷程序子程序中將啟動一次新的超聲波發(fā)射，此時將在P1.0引腳上開始產(chǎn)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(xiàn)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(wù)子程序，在INT0中斷服務(wù)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(yīng)的存儲區(qū)，同時設(shè)置接收成功標志;主程序一旦檢測到接收成功標志，將調(diào)用溫度測量子程序，采集超聲波測距時的環(huán)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(diào)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(diào)用顯示子程序進行顯示;若超過設(shè)定的最小報警距離將啟動揚聲器報警。
當一次發(fā)射、接收、顯示的過程完成后、系統(tǒng)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
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