汽車(chē)倒車(chē)碰撞自動(dòng)熄火保護(hù)裝置畢業(yè)論文

1、<p><b>　　編號(hào):</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目 汽車(chē)倒車(chē)碰撞自動(dòng)熄火保護(hù)裝置</p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　學(xué)生姓名

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 交通運(yùn)輸 </p><p>　　教學(xué)單位 （蓋章） </p>

3、<p>　　二O一三年五月十九日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要和關(guān)鍵詞1</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1倒車(chē)?yán)走_(dá)及防撞熄火保護(hù)裝置的簡(jiǎn)介1</p>

4、<p>　　1.2 本課題研究的背景、目的和意義2</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4本論文研究的主要內(nèi)容3</p><p>　　2測(cè)距原理和方法的選擇3</p><p>　　2.1 超聲測(cè)距3</p><p>　　2.2毫米波雷達(dá)測(cè)距4</p>

5、;<p><b>　　2.3激光測(cè)距5</b></p><p>　　2.3攝像機(jī)測(cè)距5</p><p>　　2.3紅外線測(cè)距5</p><p><b>　　3雷達(dá)傳感器6</b></p><p>　　4系統(tǒng)的硬件組成部分7</p><p>　　4.1測(cè)

6、距模塊的選用8</p><p>　　4.2控制模塊的設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.3熄火裝置的設(shè)計(jì)10</p><p>　　5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)11</p><p>　　6 輔助功能設(shè)計(jì)11</p><p><b>　　7結(jié)論和展望12</b></p><p>&l

7、t;b>　　參考文獻(xiàn)12</b></p><p><b>　　謝辭13</b></p><p>　　汽車(chē)倒車(chē)防碰撞自動(dòng)熄火保護(hù)裝置</p><p>　　摘 要： 21世紀(jì)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，汽車(chē)保有量大幅增加，但是由于現(xiàn)有道路條件的限制，造成交通事故頻發(fā)，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了巨大的損失，特別是在狹窄道路上倒車(chē)行駛

8、過(guò)程中由于在車(chē)輛后方存在一定的盲區(qū)，容易發(fā)生碰撞造成不必要的損失，雖然現(xiàn)在出現(xiàn)了倒車(chē)?yán)走_(dá)等輔助倒車(chē)裝備，但是它們只能給駕駛員提供后面道路的信息，并不能主動(dòng)預(yù)防碰撞或在出現(xiàn)碰撞后幫助駕駛員減少損失，因此需要一套能主動(dòng)保護(hù)汽車(chē)倒車(chē)安全的裝置。本設(shè)計(jì)是對(duì)倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)，利用雷達(dá)測(cè)距及單片機(jī)控制原理來(lái)控制汽車(chē)倒車(chē)時(shí)與周?chē)系K物的距離，保證汽車(chē)倒車(chē)將要發(fā)生碰撞或碰撞后車(chē)輛自動(dòng)熄火，減少經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡，從而降低倒車(chē)難度和危險(xiǎn)。分析顯示

9、，本設(shè)計(jì)能保證汽車(chē)倒車(chē)的安全距離，其主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了倒車(chē)防撞熄火的功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：汽車(chē)倒車(chē)； 主動(dòng)安全； 雷達(dá)測(cè)距； 預(yù)防碰撞； 自動(dòng)熄火； 單片機(jī)；</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 倒車(chē)?yán)走_(dá)及防撞熄火保護(hù)裝置的簡(jiǎn)介</p><p&

10、gt;　　倒車(chē)?yán)走_(dá)又稱(chēng)泊車(chē)輔助系統(tǒng)，通常，倒車(chē)?yán)走_(dá)由超聲波傳感器(俗稱(chēng)探頭)、控制器和顯示器(或蜂鳴器)等部分組成，是汽車(chē)泊車(chē)安全輔助裝置。[1] 倒車(chē)?yán)走_(dá)一般采用超聲波測(cè)距原理，當(dāng)駕駛?cè)藢⒆兯倨鲯烊氲箼n后，倒車(chē)?yán)走_(dá)進(jìn)入自我檢測(cè)，通過(guò)自我檢測(cè)后就開(kāi)始檢測(cè)汽車(chē)后面的障礙物，雷達(dá)探頭向后面發(fā)射超聲波，超聲波遇到障礙物后被反射回來(lái)，傳感器接收被反射回來(lái)的超聲后波傳遞給控制單元，控制單元進(jìn)行比較分析后判斷出障礙物的空間位置體積的大小以及距離，控

11、制單運(yùn)分析比較后做出相應(yīng)的動(dòng)作，并且對(duì)駕駛者做出提示，駕駛者才能了解后方情況并且做出正確的操作，減輕倒車(chē)難度，使倒車(chē)變得更輕松。汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)從無(wú)到有從小范圍使用到大面積使用，經(jīng)歷了更新在幾年的時(shí)間里，隨著技術(shù)發(fā)展和用戶(hù)需求的變化，倒車(chē)?yán)走_(dá)經(jīng)過(guò)了大致六代的發(fā)展。第一代：倒車(chē)時(shí)通過(guò)喇叭提醒 ，第二代：采用蜂鳴器不同聲音提示駕駛員，駕駛員掛入倒檔后，汽車(chē)倒車(chē)遇到障礙物時(shí)，帶有超聲波的倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)開(kāi)始時(shí)發(fā)出報(bào)警聲響。距離障礙物越近，則聲音頻率越

12、高，聲音越急促。從而提醒駕駛?cè)似?chē)將要碰到障礙物，注意安全，但是缺少語(yǔ)音提示和距離顯示具有一定的局限性，雖然司機(jī)知道汽車(chē)后方有障礙</p><p>　　1.2 本課題研究的背景、目的和意義</p><p>　　從傳統(tǒng)上說(shuō)，汽車(chē)的安全可以分為兩個(gè)主要研究方向:一是主動(dòng)式安全技術(shù)，即防止事故的發(fā)生，該種方式是目前汽車(chē)安全研究的最終目的;二是被動(dòng)式安全技術(shù)，即事故發(fā)生后的乘員保護(hù)。[2] 隨著國(guó)

13、家的發(fā)展，人們生活的改善，在我國(guó)汽車(chē)的擁有量大幅增加，但也造成道路擁堵，交通事故頻發(fā)的現(xiàn)象，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了巨大的損失，特別是在倒車(chē)行駛過(guò)程中由于后方存在盲區(qū)，容易發(fā)生碰撞，雖然現(xiàn)在市場(chǎng)上已有倒車(chē)?yán)走_(dá)、倒車(chē)可視系統(tǒng)，但是它們只能給駕駛員提供后面的實(shí)時(shí)信息，并不能在出現(xiàn)碰撞后幫助駕駛員減少損失，因此需要主動(dòng)采取相應(yīng)措施對(duì)汽車(chē)進(jìn)行控制,使得汽車(chē)能夠主動(dòng)避險(xiǎn),保證車(chē)輛行駛的安全,從而盡量減少或者減輕交通事故,在汽車(chē)安全領(lǐng)域，我們應(yīng)

14、該加強(qiáng)對(duì)主動(dòng)安全技術(shù)的重視。本設(shè)計(jì)是在這樣的社會(huì)大背景需求下進(jìn)行的，主要是為了減少倒車(chē)引起的事故和損失，提高汽車(chē)智能化。隨著中國(guó)汽車(chē)行業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)的認(rèn)識(shí)已經(jīng)不僅僅停留在單純交通工具那么簡(jiǎn)單。由于汽車(chē)總量的增加，全國(guó)范圍內(nèi)的交通事故和人員傷亡的數(shù)量也在不斷增加，汽車(chē)的安全性因此逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，各大汽車(chē)廠商同時(shí)也將汽車(chē)的安全性能作為其銷(xiāo)售賣(mài)點(diǎn)，因此對(duì)倒車(chē)?yán)走_(dá)的</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外的

15、研究現(xiàn)狀</p><p>　　倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成熟，倒車(chē)影像系統(tǒng)也日臻完善，但是它們只是對(duì)倒車(chē)過(guò)程中發(fā)生碰撞起預(yù)防作用，并不能做到主動(dòng)防止撞車(chē)和減少撞車(chē)后造成的損失，倒車(chē)?yán)走_(dá)測(cè)距防撞控制系統(tǒng)屬于汽車(chē)主動(dòng)安全裝置，是當(dāng)前國(guó)際汽車(chē)安全領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，在國(guó)際上如德國(guó)、日本、美國(guó)等先進(jìn)的汽車(chē)生產(chǎn)國(guó)，在2003年已經(jīng)開(kāi)始了主動(dòng)防撞安全裝置的研究與開(kāi)發(fā)。戴姆勒克萊斯勒公司和沃爾沃公司在汽車(chē)倒車(chē)防撞方面走在世界前列，同

16、時(shí)國(guó)內(nèi)也有好多人在研究。因此汽車(chē)的主動(dòng)安全具有研究?jī)r(jià)值，同時(shí)汽車(chē)的安全性更是汽車(chē)最基本也是最重要的性能，對(duì)汽車(chē)的安全保護(hù)也是汽車(chē)發(fā)展所追求的永恒主題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，許多智能化技術(shù)被廣泛應(yīng)用到汽車(chē)安全裝置上，相信隨著技術(shù)和立法的不斷完善，汽車(chē)主動(dòng)安全技術(shù)將成為未來(lái)汽車(chē)安全技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。它將與被動(dòng)安全技術(shù)一起發(fā)揮作用，保證駕駛員和行人的安全。汽車(chē)安全性已經(jīng)不僅是個(gè)技術(shù)問(wèn)題，在某種程度上也是一個(gè)重要的社會(huì)問(wèn)題。汽車(chē)的主動(dòng)安全性因其定位

17、于防患于未然，所以有著廣闊的發(fā)展前景，越來(lái)越受到汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)、政府管理部門(mén)和消費(fèi)者的重視。[3] </p><p>　　1. 本論文研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本論文主要是對(duì)汽車(chē)倒車(chē)安全距離智能控制的研究，用超聲波測(cè)距的方法來(lái)測(cè)知汽車(chē)后方與障礙物的距離，以AT89S51單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)距離控制，用一個(gè)常閉繼電器串聯(lián)于汽車(chē)汽油泵主線路作為汽車(chē)熄火停車(chē)的執(zhí)行裝置，它們共

18、同組成了汽車(chē)倒車(chē)防撞熄火智能保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)主動(dòng)安全。</p><p>　　2 測(cè)距的原理和方法的選擇</p><p><b>　　2.1 超聲波測(cè)距</b></p><p>　　我們知道聲波是一種傳遞信息的媒體，可以由物體的撞擊、運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)以波的形式向外傳播。根據(jù)振動(dòng)所產(chǎn)生波的頻率高低分為可聞聲波、次聲波和超聲波，把頻率高于200

19、00赫茲的聲波稱(chēng)為“超聲波”。通常用于醫(yī)學(xué)診斷的超聲波頻率為1～5兆赫。超聲波具有方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能。在傳播中，超聲波的速度與聲波相同，雷達(dá)利用的就是超聲波，倒車(chē)?yán)走_(dá)的原理與普通雷達(dá)一樣，它是根據(jù)蝙蝠在黑夜里高速飛行而不會(huì)與任何障礙物相撞的原理設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的，是一種仿生產(chǎn)品。超聲波的波長(zhǎng)很短，與發(fā)射器、接收器的幾何尺寸相當(dāng)，由發(fā)射器發(fā)射出來(lái)的超聲波不向四面八方發(fā)散，而成為方向性很強(qiáng)的波束，波長(zhǎng)愈短方向性愈強(qiáng)，因此超聲

20、用于探傷、水下探測(cè)，有很高的分辨能力，能分辨出非常微小的缺陷或物體，倒車(chē)?yán)走_(dá)通過(guò)感應(yīng)裝置發(fā)出超聲波，然后通過(guò)反射回來(lái)的超聲波來(lái)判斷前方是否有障礙物，以及障礙物的距離、大小、方向、形狀等，分析并判斷障礙物與車(chē)的距離。 超聲波測(cè)距：超聲波是一種具有一定頻率范圍的聲波，它具有在同種媒質(zhì)中以恒定速率傳播的特性，而在不同的媒質(zhì)界面處，會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象。利用這一特性，就可以根據(jù)測(cè)量發(fā)射波與反射波之間的時(shí)間間</p><p>&

21、lt;b>　　。</b></p><p>　　圖2-1：超聲波測(cè)距原理框圖</p><p>　　當(dāng)然距離測(cè)量有一個(gè)遠(yuǎn)限，其原因就在于接收信號(hào)的幅值至少應(yīng)該大于規(guī)定的閥值。這個(gè)閥值決定于對(duì)信噪比的要求。要求高些，可要求這一閥值大于噪聲幅值的倍數(shù)高些，保證信噪比可以大于要求。但是無(wú)論要求怎樣低，最小的接收信號(hào)幅值總得比噪聲幅值大，否則就很難從噪聲中分辨出所需的信號(hào)來(lái)。所以，如

22、果想增大可測(cè)的距離，總得從兩個(gè)方面來(lái)解決，一方面就是盡量降低噪聲，另一方面就是盡可能增大發(fā)射信號(hào)的幅值。超聲波測(cè)距主要有三種方法：相位檢測(cè)法、聲波幅值檢測(cè)法、渡越時(shí)間檢測(cè)法。因?yàn)槌暡ㄊ且环N聲波，其聲速與溫度有關(guān)，C=331.45+0.607t，t為攝氏溫度，所以在不同的溫度下，超聲波速度是不一樣的，從而會(huì)影響測(cè)距結(jié)果，但由于在某一地區(qū)使用，因溫度變化不大，可以認(rèn)為聲速是基本恒定不變的。確定了聲速，只要測(cè)得超聲波信號(hào)往返的時(shí)間，即可求得

23、距離。</p><p>　　2.2毫米波雷達(dá)測(cè)距</p><p>　　對(duì)于車(chē)載雷達(dá),一般選用60GHz 、 120GHz 、 180GHz波段,對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為毫米級(jí)故成為毫米波雷達(dá).特點(diǎn)是：毫米波雷達(dá)采用的是波長(zhǎng)在1厘米以下，頻率30GHZ以上的高頻電磁波，波長(zhǎng)短，沿直線傳播且穿透能力強(qiáng)，幾乎不受氣象條件的影響。不但可以探測(cè)目標(biāo)的距離，還可測(cè)出相對(duì)速度和方位，但是價(jià)格昂貴，并且需要防止電磁波

24、干擾由于存在其它通訊設(shè)施電磁波干擾以及雷達(dá)裝間的相互影響,容易發(fā)生誤動(dòng)作.</p><p>　　毫米波雷達(dá)向空間發(fā)射一定重復(fù)周期高脈沖,當(dāng)遇到目標(biāo),目標(biāo)反射回來(lái)的反射波將滯后與發(fā)射高頻脈沖一個(gè)時(shí)間差和一個(gè)頻移(多譜勒頻移)，根據(jù)雷達(dá)可以測(cè)出這個(gè)數(shù)據(jù),就可以依據(jù)公式計(jì)算出目標(biāo)位置。</p><p><b>　　2.3激光測(cè)距測(cè)距</b></p><p

25、>　　激光測(cè)距是一種雷達(dá)裝置,它是一種光子雷達(dá)系統(tǒng),原理同毫米波雷達(dá)測(cè)距，它測(cè)量精度比較高，主要用窄激光束對(duì)某一地區(qū)進(jìn)行掃描，同時(shí)測(cè)距時(shí)間短，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)距準(zhǔn)，探測(cè)距離遠(yuǎn)，并且抗干擾能力強(qiáng)，特別是沒(méi)有盲區(qū)，測(cè)距精度可達(dá)厘米甚至毫米級(jí)，比微波雷達(dá)高近100倍，測(cè)角精度理論上比微波雷達(dá)高一義倍以上。但是在遇到下雨或大霧等惡劣天氣，穿透能力差，導(dǎo)致無(wú)法使用，目前激光測(cè)距系統(tǒng)主要有兩種即成像式激光雷達(dá)和非成像是激光雷達(dá)，兩者

26、的工作原理相似，都是通過(guò)激光束傳播時(shí)間確定距離，只不過(guò)成像激光雷達(dá)是用激光束對(duì)整個(gè)視場(chǎng)進(jìn)行全方位掃描，處理后獲的整個(gè)空間的信息，可以通過(guò)這些信息判斷汽車(chē)是否有碰撞的危險(xiǎn)，進(jìn)而做出反應(yīng)。</p><p><b>　　2.4攝像機(jī)測(cè)距</b></p><p>　　通過(guò)高精度的攝像系統(tǒng)能夠更準(zhǔn)確的測(cè)距，它的尺寸比較小、質(zhì)量也很輕、并且噪音很低、功耗小、動(dòng)態(tài)測(cè)距范圍比較大，由

27、于這種測(cè)距方法具有很多的優(yōu)點(diǎn)，因此在汽車(chē)上得到了廣泛的運(yùn)用，具有良好的發(fā)展前景和市場(chǎng)。</p><p><b>　　2.5紅外線測(cè)距</b></p><p>　　紅外線是一種肉眼看不見(jiàn)的光，它的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光要長(zhǎng),并且紅外線具有良好的熱效應(yīng)和穿透云霧能力，并且物體都會(huì)發(fā)出紅外線。紅外線測(cè)距儀能夠發(fā)射紅外線，紅外線遇到物體后發(fā)生反射，測(cè)距儀能夠接收相關(guān)物體反射的紅外線,

28、并且能根據(jù)接收的時(shí)間差、波長(zhǎng)的不同信號(hào)的強(qiáng)弱,分析出物體之間的距離以及性質(zhì)。</p><p>　　從以上五種測(cè)距技術(shù)的介紹可以看出各個(gè)測(cè)距傳感器利和弊:紅外線測(cè)距技術(shù)對(duì)環(huán)境適應(yīng)性差，主要用于夜間環(huán)境。超聲波測(cè)距技術(shù)由于具有制作成本低，并且安裝簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性好，因此主要用于短距離探測(cè)。雖然毫米波雷達(dá)和激光測(cè)距技術(shù)的測(cè)距精度更高，定位更準(zhǔn)確，但是它們的成本比超聲波測(cè)距要高很多而攝像系統(tǒng)技術(shù)價(jià)格更貴，考慮到使用條件

29、和設(shè)計(jì)要求，以及成本因素本，本設(shè)計(jì)采用超聲波測(cè)距的傳感器。</p><p><b>　　3 雷達(dá)傳感器</b></p><p>　　倒車(chē)?yán)走_(dá)裝置有倒車(chē)?yán)走_(dá)偵測(cè)器（也稱(chēng)超聲波轉(zhuǎn)換器、聲吶傳感器，俗稱(chēng)電眼）、控制器、蜂鳴器組成?？傮w上講,雷達(dá)探頭可以分為兩大類(lèi):一類(lèi)是用電氣方式產(chǎn)生超聲波,一類(lèi)是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波，按作用原理不同，超聲波傳感器可分為壓電式、磁致伸縮式、電

30、磁式等數(shù)種，在原理上利用壓電陶瓷材料在電能與機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的功能。壓電效應(yīng)有逆效應(yīng)和順效應(yīng)，超聲波發(fā)送器就是利用壓電逆效應(yīng)的原理。目前為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器.其有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板.當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào),其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí),壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振,并帶動(dòng)共振板振動(dòng),便產(chǎn)生超聲波.反之,如果兩電極間未外加電壓,當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí),將壓迫壓電晶片作振動(dòng),將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào),這時(shí)它就成為超聲波探頭，它通常

31、被安裝在車(chē)輛后部的保險(xiǎn)杠上，數(shù)目一個(gè)到多個(gè)不等，在倒車(chē)時(shí)它向汽車(chē)后部發(fā)射超聲波，并接受反射回來(lái)的超聲波，它有一個(gè)無(wú)線電收發(fā)機(jī)和一個(gè)處理器組成，處理器將回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給控制單元。壓電式傳感器意圖如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1壓電晶片示意圖</p><p>　　圖3-2壓電晶片示意圖</p><p>　　雷達(dá)探頭傳感器由壓電陶瓷晶片、錐形諧振

32、板、底座、端子、金屬殼及金屬網(wǎng)構(gòu)成如上圖3-2所示。其中，壓電陶瓷晶片是傳感器的核心，錐形諧振板使發(fā)射和接收超聲波的能量集中，并使傳感器有一定的指向角。金屬殼可防止外界力量對(duì)壓電陶瓷晶片及錐形諧振板的損害，金屬網(wǎng)也是起保護(hù)作用的，但不影響發(fā)射和接收超聲波。雷達(dá)探頭傳感器按其作用距離可以分為大、中、小三種量程。其中，小量程探測(cè)距離小于2m，工作頻率在60-300kHz之間；中量程探測(cè)距離約為2-10m，工作頻率在40-60kHz之間；大量

33、程探測(cè)距離約為20-50m，工作頻率處在16-30kHz之間。[3]</p><p>　　4 系統(tǒng)硬件組成部分</p><p>　　汽車(chē)防撞熄火保護(hù)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)汽車(chē)尾部到障礙物之間的距離控制，保證倒車(chē)安全。硬件系統(tǒng)包括單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)、熄火裝置的設(shè)計(jì)。其中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要對(duì)AT89S51單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì);熄火裝置是對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　圖4-1

34、系統(tǒng)硬件原理圖</p><p>　　上圖為系統(tǒng)硬件原理圖，系統(tǒng)由超聲波發(fā)射，回波信號(hào)接收，記時(shí)測(cè)量，數(shù)據(jù)處理，顯示和報(bào)警等構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)由微處理器控制，根據(jù)回波測(cè)距的原理設(shè)計(jì)。由超聲波的發(fā)射電路發(fā)射超聲波，超聲波在空氣中傳播至障礙物后發(fā)生反射，反射的回波經(jīng)空氣傳播給超聲波接收換能器接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)放大、濾波、整形和比較后，輸入到微處理器的外部中斷口INT0處產(chǎn)生中斷，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，測(cè)出從超聲波發(fā)射脈沖串

35、時(shí)刻到接收回波信號(hào)時(shí)刻差，將時(shí)刻差與聲速相乘，得出距離，并顯示。一旦檢測(cè)到距離很近時(shí)，則輸出相應(yīng)信號(hào)，然后進(jìn)行放大，并經(jīng)比較器輸出中斷信號(hào)，由單片機(jī)控制切斷供油電路。</p><p>　　(1) 控制器是由AT89S51單片機(jī)組成的是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，主要任務(wù)有:控制一個(gè)由555定時(shí)器構(gòu)成的自激多諧振蕩器，啟動(dòng)振蕩電路工作，振蕩電路振蕩出與超聲波發(fā)射器的固有頻率相同頻率，使換能器能最大效率工作;實(shí)現(xiàn)T0計(jì)時(shí)，完

36、成測(cè)距數(shù)據(jù)的計(jì)算和結(jié)果顯示，如果距離達(dá)到一定的值時(shí)駕駛員沒(méi)有做出動(dòng)作，那么雷達(dá)的控制部分會(huì)通過(guò)雷達(dá)測(cè)距后與障礙物之間距離分析比較，如果等于最小距離時(shí)或小于最小距離時(shí)，會(huì)控制繼電器通電，從而使油泵觸點(diǎn)斷開(kāi)，使車(chē)輛熄火達(dá)到保護(hù)車(chē)輛降低損失的目的。如果大于最小值時(shí)則表示車(chē)輛無(wú)碰撞的危險(xiǎn)可以繼續(xù)行駛，可以通過(guò)單片機(jī)簡(jiǎn)單的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能，控制切斷供油電路。</p><p>　　(2) 超聲波發(fā)射電路作用是將振蕩電路振蕩

37、出40KHz的脈沖信號(hào)，信號(hào)幅值是12V，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射傳感器，發(fā)射超聲波。</p><p>　　(3) 超聲波接收電路主要包括微弱信號(hào)放大、電壓比較，中斷信號(hào)輸出。它是用來(lái)對(duì)接收到的回波進(jìn)行放大和整形，即將回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)的中斷信號(hào)。</p><p>　　(4) 顯示電路安裝在駕駛室前部，精確顯示前方障礙物的距離值安裝在駕駛室前部，駕駛員能夠看出距障礙物的距離，可以根據(jù)距障礙的大小自

38、己做出反應(yīng)</p><p>　　(5) ISP下載器完成單片機(jī)對(duì)程序的下載。</p><p><b>　　(6) 電源電路。</b></p><p><b>　　4.1測(cè)距模塊</b></p><p>　　該電路可以產(chǎn)生穩(wěn)定的+5V和+12V。555定時(shí)器功能強(qiáng)，使用靈活，應(yīng)用范圍廣，被廣泛地應(yīng)用于

39、信號(hào)的產(chǎn)生，變換，控制和檢測(cè)中。555振蕩電路，也具有外圍元件少，電路簡(jiǎn)單，振蕩頻率可調(diào)，可產(chǎn)生方波和三角波和可調(diào)整波形占空比等優(yōu)點(diǎn)。如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 555定時(shí)器構(gòu)成的自激多諧振蕩電路</p><p>　　4.2控制模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　采用AT89S51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4

40、K byte的可系統(tǒng)編程的flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生成，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程(ISP)也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于芯片中，ATMEL公司功能強(qiáng)大，低價(jià)位AT89S51單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。[4]</p><p>　　AT89S51提供以下標(biāo)志功能：</p><p>　　

41、(1) 4K字節(jié)flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM；</p><p>　　(2) 32個(gè)I/O口線，看門(mén)狗(WTD);</p><p>　　(3) 兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)；</p><p>　　(4) 一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路；</p><p>　　(5) 支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式；&l

42、t;/p><p>　　(6) 空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；</p><p>　　(7) 掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所以部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。</p><p>　　AT89S51單片機(jī)在高溫環(huán)境中穩(wěn)定性好，支持在線編程ISP，無(wú)需專(zhuān)用的編程器，方便調(diào)試，AT89S51單片機(jī)對(duì)很多嵌入

43、式控制應(yīng)用提供了一個(gè)靈活有效的解決方案。它在本文中的作用有控制40KHz超聲波的發(fā)射、對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、控制數(shù)碼管字符的顯示、以及接收?qǐng)?bào)警中斷，控制防盜電路的工作。</p><p>　　AT89S51單片機(jī)及其外圍電路設(shè)計(jì)圖如圖4-3所示。</p><p>　　AT89S51單片機(jī)各個(gè)引腳分布如圖4-4所示，P0.0-P0.7與P2.0-P2.2對(duì)應(yīng)3位共陰數(shù)碼管的的a、b、c、d、e

44、、f、g、h、Gnd1、Gnd2和Gnd3，P1.0控制超聲波的發(fā)射，P1.1輸出報(bào)警信號(hào)，P1.2、P1.3分別控制紅色和藍(lán)色LED，P1.4熄火電路的切斷，P1.5-P1.7及RST引腳為程序?qū)懭攵耍?P3.2為INT0中斷口接收超聲波接收電路的中斷信號(hào)，P3.3為INT1中斷口接收熄火電路的報(bào)警中斷，P3.4為計(jì)數(shù)器T0。</p><p>　　圖4-3AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)</p>&l

45、t;p>　　圖4-4AT89S51引腳圖</p><p>　　4.3熄火裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　熄火的執(zhí)行部分是將一個(gè)常閉繼電器的兩工作端，串聯(lián)在油泵主火線上，控制端一端接在倒車(chē)燈上，另一端受雷達(dá)測(cè)距裝置控制接地。當(dāng)測(cè)距裝置測(cè)得值小于等于最小值時(shí)，其輸出端會(huì)輸出低電平，使常閉繼電器工作，吸引觸點(diǎn)斷開(kāi)，從而使汽油泵電路斷路，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，車(chē)輛在倒檔作用下停住，從而保證車(chē)輛的平穩(wěn)停

46、駛，保證了車(chē)輛和人員的安全，若測(cè)得距離大于最小值時(shí)，其輸出端會(huì)輸出高電平，則常閉繼電器不會(huì)工作，出點(diǎn)仍然會(huì)閉合，汽車(chē)不會(huì)熄火，熄火的主要部分是一個(gè)受控制器控制旳常閉繼電器，控制器是一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)。當(dāng)傳感器檢測(cè)到距離很近時(shí)，發(fā)出中斷信號(hào)，單片機(jī)P1.4口發(fā)出控制信號(hào)，控制繼電器工作。如圖4-5所示，其中三極管Q1，Q2組成復(fù)合管，進(jìn)行電流放大。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，P1.4輸出高電平，經(jīng)反相器7404N后為低電平，光耦和兩個(gè)三極管都不導(dǎo)通,

47、繼電器常閉觸頭不動(dòng)作,油泵正常工作;當(dāng)距離很近時(shí)AT89S51的P1.4端輸出為低電平,經(jīng)反相器7404N后為高電平,光耦導(dǎo)通,繼電器接通,它的常閉觸頭斷開(kāi),則油泵不能正常接通,從而防止汽車(chē)碰撞。[5]</p><p><b>　　圖4-5 熄火電路</b></p><p><b>　　5.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p&

48、gt;　　軟件設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言編程，AT89S51單片機(jī)的P1口為一個(gè)帶上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)端口寫(xiě)1，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉至高電平，此時(shí)可做輸出口。由此本文選用P1.0置高電平來(lái)控制555多諧振蕩器的工作。INT1開(kāi)中斷，只要有中斷信號(hào)，立即執(zhí)行中斷子程序，通過(guò)P1.4控制汽車(chē)點(diǎn)火切斷電路，外部中斷1處理子程序的主要作用：</p><p>　　(1) 關(guān)

49、INT1中斷；</p><p>　　(2) 通過(guò)P1.4控制熄火電路。</p><p>　　外部中斷服務(wù)程序流程圖5-1</p><p><b>　　模塊程序如下:</b></p><p>　　void alarm() /////熄火電路模塊</p><p><b

50、>　　{</b></p><p>　　if ( S>=10&&S<35) {P1_4=0;}</p><p>　　if ( S>=35&&S<60) {P1_2=1;}</p><p>　　if ( S>=60){P1_3=1;}</p><p><b>

51、;　　}</b></p><p>　　圖5-1外部中斷服務(wù)程序流程圖</p><p>　　6 系統(tǒng)電路連接情況（附圖）4 輔助功能的設(shè)計(jì)</p><p>　　可以設(shè)計(jì)一個(gè)強(qiáng)制倒車(chē)開(kāi)關(guān)，若系統(tǒng)出現(xiàn)誤判或出現(xiàn)故障時(shí)，將強(qiáng)制開(kāi)關(guān)按下，使常閉繼電器不起作用，從而在倒車(chē)?yán)走_(dá)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不影響汽車(chē)的行駛。</p><p><b>　　

52、7 結(jié)論和展望</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)用超聲波測(cè)距的方法來(lái)測(cè)知汽車(chē)后方與障礙物的距離作為傳感器，以AT89S51單片機(jī)作為控制器，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)倒車(chē)距離控制，用一個(gè)常閉繼電器串聯(lián)于汽車(chē)汽油泵主線路作為汽車(chē)熄火停車(chē)的執(zhí)行器，組成了一個(gè)由傳感器、控制器、執(zhí)行器三部分構(gòu)成的汽車(chē)倒車(chē)防撞自動(dòng)熄火的智能保護(hù)系統(tǒng)，在一定意義上實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)的主動(dòng)安全。車(chē)輛倒車(chē)防碰撞系統(tǒng)的研究在國(guó)外已有樣機(jī)問(wèn)世，系統(tǒng)口前正朝

53、著智能導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展，我國(guó)則剛剛起步所做的工作也處于初級(jí)階段，隨著公路交通的發(fā)展汽車(chē)工業(yè)的更新?lián)Q代速度將會(huì)加快裝備，上述先進(jìn)技術(shù)的高檔車(chē)輛將會(huì)有較大需求，在這一領(lǐng)域必須加快研究步伐，當(dāng)然，智能汽車(chē)的發(fā)展還有很長(zhǎng)的路要走，但是未來(lái)交通必然是由智能車(chē)主宰，再配合上智能交通系統(tǒng)，人們的夢(mèng)想——高速安全便捷的交通運(yùn)輸將不再是夢(mèng)。</p><p>　　在倒車(chē)時(shí)如果車(chē)速很快突然熄火，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)對(duì)變速箱及發(fā)動(dòng)機(jī)造成損害，如果本系統(tǒng)

54、在將來(lái)可以與電子剎車(chē)系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在倒車(chē)時(shí)進(jìn)行制動(dòng)減速，在不損害汽車(chē)的前提下進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)倒車(chē)主動(dòng)安全。也可以與汽車(chē)防盜系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)防盜與遠(yuǎn)程控制，總的來(lái)說(shuō)，就是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)智能化，更好地為人們服務(wù)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 何希才,薛永毅.傳感器及其應(yīng)用實(shí)例[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004:138-16

55、9.</p><p>　　[2] 陳疆.基于超聲波傳感器的障礙物判別系統(tǒng)的研究[D].陜西:西北農(nóng)林科技大學(xué)碩士論文.2005:8~18.</p><p>　　[3] 蘇長(zhǎng)贊,鄒殿貴.紅外線超聲波遙控[M].北京:人民郵電出版社, 2001:25-46.</p><p>　　[4] 晁沛蔭,郭宏.超聲波測(cè)距數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理.2007

56、(7):60~66.</p><p>　　[5] 韓博其.車(chē)載倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士論文.</p><p>　　The design of the Auto reverse anti-collision automatic flameout protection device</p><p>　　Abstract: in twenty

57、-first Century, with China's rapid economic development, a substantial increase in the amount of car ownership, but because the existing road conditions, traffic accidents occur frequently, has brought huge losses to

58、 people's life and property safety, especially the reverse in the narrow road process due to the presence of a blind spot at the rear of the vehicle, easy the collision caused unnecessary losses, although now there i

59、s a reversing radar and other auxiliary parking e</p><p>　　Keywords: car reversing radar; active safety; collision; prevention; automatic flameout; mcu;</p><p><b>　　謝 辭</b>

60、;</p><p>　　時(shí)光匆匆飛逝，四年多的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓我在大學(xué)的生活得以劃下完美的句點(diǎn)。論文得以完成，要感謝的人實(shí)在太多了，首先要感謝xxx老師。</p><p>　　從論文的選題、開(kāi)題到論文的撰寫(xiě)、定稿，每一步都傾注了xx老師的巨大心血和辛勤勞動(dòng)。xx老師指導(dǎo)我論文寫(xiě)作的方向和架構(gòu)，并對(duì)論文初稿進(jìn)行了多次逐字批閱，指出了其中謬誤之處，使我有了明確的思考方向，在論

61、文的寫(xiě)作當(dāng)中給予我無(wú)盡的啟迪。xx老師淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)，xx老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的工作方法給了我極大的幫助和影響。</p><p>　　還要感謝汽車(chē)工程系的各位老師，四年當(dāng)中幫助我打下了堅(jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，并給予我這次論文答辯的機(jī)會(huì)。最后還要感謝曾經(jīng)幫助過(guò)我的同學(xué)，是你們讓我學(xué)會(huì)了團(tuán)結(jié)互助