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汽車防撞技術論文(2)

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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(tǒng)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(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。

  【關鍵詞】單片機;汽車防撞;超聲波;報警

  微電子技術的迅速發(fā)展給汽車電子控制技術提供了發(fā)展的必要基礎。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,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的聲速,根據(jù)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(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(jīng)放大后連接到蜂鳴器。

  3.軟件設計

  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(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(qū),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(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

  [1]翟金輝.超聲波測距系統(tǒng)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(shù)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(tǒng)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006,12.

  
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