汽車(chē)防撞技術(shù)論文(2)
汽車(chē)防撞技術(shù)論文
汽車(chē)防撞技術(shù)論文篇二
汽車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)
四川師范大學(xué)成都學(xué)院 周永強(qiáng)
【摘要】本設(shè)計(jì)是用單片機(jī)控制的汽車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)將單片機(jī)的實(shí)時(shí)控制及數(shù)據(jù)處理功能與超聲波的測(cè)距計(jì)數(shù)相結(jié)合，檢測(cè)汽車(chē)運(yùn)行中與前方障礙物的距離，通過(guò)LED顯示距離，并由蜂鳴器根據(jù)距離遠(yuǎn)近發(fā)出報(bào)警聲。
【關(guān)鍵詞】單片機(jī);汽車(chē)防撞;超聲波;報(bào)警
微電子技術(shù)的迅速發(fā)展給汽車(chē)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(chē)與前方物體發(fā)生碰撞，汽車(chē)在行駛時(shí)就需與前方物體之間要保持一定的距離。因此，發(fā)展汽車(chē)防撞技術(shù)，可以大大提高汽車(chē)行駛的安全性，減少車(chē)禍的發(fā)生，對(duì)汽車(chē)智能化的提高也有重要的意義。
1.系統(tǒng)總體方案
整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)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(hào)通過(guò)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(jìn)行相關(guān)處理后，輸入單片機(jī)的INTO腳產(chǎn)生中斷，計(jì)算出聲波往返的時(shí)間，同時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)的溫度計(jì)算相應(yīng)的聲速，根據(jù)式(1-1)就可得出相應(yīng)的距離。當(dāng)障礙物與車(chē)身距離進(jìn)入報(bào)警范圍時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警提示。
d=s/2=(vt)/2 (1-1)
式中：
d表示被測(cè)物與測(cè)距器的距離;
s表示超聲波來(lái)回的距離;
v表示超聲波在當(dāng)前溫度下的速度;
t表示發(fā)送和接受超聲波所需的時(shí)間。
2.硬件電路設(shè)計(jì)
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(hào)發(fā)射到空氣中并傳輸一定的距離。超聲波頻率信號(hào)由軟件編程實(shí)現(xiàn)，然后從單片機(jī)P1.0端輸出信號(hào)。由于單片機(jī)的輸出功率不足，造成傳輸距離有限，所以應(yīng)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行功率放大，以提高聲波信號(hào)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(dòng)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(shí)間。
2.2 超聲波接收電路
超聲波信號(hào)在空氣中傳播遇到障礙物后就會(huì)折回，超聲波接收電路的作用就是將接收到的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)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(cè)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(jì)采用了溫度補(bǔ)償功能。這里采用的主要元器件是單總線(xiàn)數(shù)據(jù)溫度傳感器DS18B20，具有精度高、智能化、體積小、線(xiàn)路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，只需將單片機(jī)的P1.1口與DS18B20數(shù)據(jù)線(xiàn)相連就可實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)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(diǎn)，但從價(jià)格上考慮，本設(shè)計(jì)采用LED顯示。LED有共陰和共陽(yáng)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(jī)通過(guò)P0口輸出數(shù)字80的二進(jìn)制代碼，給數(shù)碼管賦予了段值，再通過(guò)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(bào)警電路
為了提高系統(tǒng)的適應(yīng)性，增加了聲音報(bào)警功能。本設(shè)計(jì)采用一個(gè)蜂鳴器，由P1.2輸出一定頻率的信號(hào)，經(jīng)放大后連接到蜂鳴器。
3.軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用匯編語(yǔ)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(cè)溫子程序、距離計(jì)算子程序、顯示子程序、延時(shí)子程序和報(bào)警子程序設(shè)計(jì)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(dòng)定時(shí)器T1從0開(kāi)始計(jì)數(shù)。此時(shí)主程序進(jìn)入等待，當(dāng)?shù)竭_(dá)65ms時(shí)T1溢出進(jìn)入T1中斷服務(wù)子程序;在T1中斷程序子程序中將啟動(dòng)一次新的超聲波發(fā)射，此時(shí)將在P1.0引腳上開(kāi)始產(chǎn)生40kHz的方波，同時(shí)開(kāi)啟定時(shí)器T0計(jì)時(shí)，為了避免折射波的繞射需要延時(shí)1ms后再開(kāi)INT0中斷允許;INT0中斷允許打開(kāi)后若此時(shí)P3.2引腳出現(xiàn)低電平則代表收到回波信號(hào)。將提出中斷請(qǐng)求進(jìn)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(shí)器T0計(jì)時(shí)，讀取定時(shí)器T0時(shí)間值到相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)，同時(shí)設(shè)置接收成功標(biāo)志;主程序一旦檢測(cè)到接收成功標(biāo)志，將調(diào)用溫度測(cè)量子程序，采集超聲波測(cè)距時(shí)的環(huán)境溫度，并換算出正確的聲速，儲(chǔ)存到RAM儲(chǔ)存單元中;單片機(jī)再調(diào)用距離計(jì)算子程序進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出傳感器到目標(biāo)物體之間的距離;此后主程序調(diào)用顯示子程序進(jìn)行顯示;若超過(guò)設(shè)定的最小報(bào)警距離將啟動(dòng)揚(yáng)聲器報(bào)警。
當(dāng)一次發(fā)射、接收、顯示的過(guò)程完成后、系統(tǒng)將延遲100ms重新讓T1置初值，再次啟動(dòng)T1以溢出，進(jìn)入下一次測(cè)距。如果由于障礙物過(guò)遠(yuǎn)超出量程以致T0溢出時(shí)尚未接收到回波則顯示“ERROR”重新回到主程序流程進(jìn)入新一輪測(cè)試。
參考文獻(xiàn)
[1]翟金輝.超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[M].中國(guó)儀器儀表， 2007，8.
[2]羅亞非.單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京：北航出版社，2003，5.
[3]閻石.電子技術(shù)基礎(chǔ)-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(chē)電器與電子控制系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006，12.
看了“汽車(chē)防撞技術(shù)論文”的人還看：
1.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)論文