汽车安全距离的检测与实现.docx

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1、摘要进入21世纪以来我国汽车行业发展迅速，汽车让人们的出行更加方便，但是汽车的增多也引发了一系列安全问题。其中最突出的为追尾事故和倒车停车造成的刚蹭，这小则让汽车损坏花钱修理，大则会有生命危险。而汽车安全距离的检测与实现是基于这一突出问题来给予驾驶员必要的技术硬件设施。这个设计是利用超声波测距，来判断车体与障碍物之间的距离从而辅助驾驶员安全地倒车。汽车安全距离的检测与实现的核心芯片为AT89C52单片机，这一设计由超声波发射和接收电路，显示报警电路，复位电路组成。软件部分的设计由主程序和几个发射接收，计算，显示子程序组成。该设计用单片机来控制计时，计算超声波在发射端与障碍物的速度来获得距离。该

2、设计结构简单，性能好，误差小，可以满足在日常生活中安全地辅助倒车。关键词：51单片机超声波传感器测距AbstractSincethebeginningofthe21stcentury,Chinasautomobileindustryhasdevelopedrapidly,andautomobileshavemadepeoplemoreconvenienttotravel,buttheincreaseofautomobileshasalsocausedaseriesofsafetyproblems.Amongthem,themostprominentonesarerear-endaccident

3、sandbacklashescausedbyback-upparking.Thiscandamagethecarandcostmoneytorepair,andmostofthemcanbelifethreatening.Thedetectionandimplementationofvehiclesafetydistancesarebasedonthisoutstandingproblemtogivedriversthenecessarytechnicalhardwarefacilities.Thisdesignusesultrasonicdistancemeasurementtodeterm

4、inethedistancebetweenthecarbodyandobstaclestoassistthedriverinreversingthecarsafely.ThecorechipforthedetectionandrealizationofthesafetydistanceofthecaristheAT89C52single-chipmicrocomputer.Thisdesignconsistsofanultrasonictransmittingandreceivingcircuit,adisplayalarmcircuitandaresetcircuit.Thedesignof

5、thesoftwarepartconsistsofthemainprogramandseveraltransmit,receive,calculation,anddisplaysubprograms.Thedesignusesasingle-chipmicrocomputertocontrolthetimingandcalculatethedistancebetweentheultrasonicwaveandtheobstacletoobtainthedistance.Thedesignissimpleinstructure,goodinperformanceandsmallinerror,a

6、ndcanmeettherequirementofsafelyassistingreversingindailylife.Keywords:51SingleChipMicrocomputerUltrasonicSersorRanging1绪论11.1 开发背景11.1.1 项目背景11.1.2 国内外发展状况11.1.3 关于汽车安全距离的检测与实现12超声波概述22.1 超声波基本理论22.1.1 超声波发展史22.1.2 超声波的本质22.1.3 超声波的特性32.2 超声波测距方法与原理42.2.1 方法种类介绍42.2.2 超声波测距原理52.2.3 超声波传感器63系统电路设计83.

7、1 电路设计83.1.1 发射与接收电路83.1.2 复位电路93.1.3 显示报警电路103.2 电路调试及性能分析113.2.1 电子元件的焊接113.2.2 电路调试与分析124系统硬件设计134.1 硬件设计135系统软件设计154.2 软件设计156误差分析与改进184.3 误差分析184.3.1 温度对超声波的影响184.3.2 超声波衰减对时间测量的影响184.4 针对误差所改进的方案197总结与展望207.1 项目开发总结207.2 不足与展望20参考文献21致谢22附录一23附录二241绪论1.1 开发背景1.1.1 项目背景随着汽车制造业的日益壮大，运输业蓬勃发展，我国汽车

8、数量逐年增加。另外，随着中国城市化进程的加快，这一数字将长期保持高水平增长。由于汽车数量每年都以一个恐怖数字的增长，造成了出行的拥挤，在道路上拥挤，在大街小巷也拥挤，停车场的车位早就供不应求。汽车能给我们的生活带来便利，但在这便利的同时也带来了很多问题。在倒车时或在等红绿灯时经验不足的驾驶员往往不能准确地判断距离，再加上有限的视野往往会在倒车或者停车时发生副蹭碰撞，给驾驶员造成损失。后视镜中的障碍物的高度不足以通过镜子观察清楚，或者障碍物太靠近车身的“盲区”这些问题都可能在驾驶员的盲区或模糊视野中。这样，一方面对驾驶员的停车和倒车造成不便，而另一方面也带来一些危险。1.1.2 国内外发展状况目

9、前为止，国外公司占领了我国的大部分倒车雷达市场，而我国的一些企业则占据一小部分市场。造成这样的原因是我国的倒车雷达产品质量不比别人高，生产成本也比外国的高。在这些劣势下国内的倒车雷达它无法与国外制造的相提并论。甚至一些核心部件，同样的国内产品无法达到国外标准或无法生产。1950-1969年我国从波兰进口了超声仪，随后进行了规模生产。1976年，N2701型超声波测试仪被罗马尼亚研制成功，这种仪器具有波形和数码显示功能，它的重要组成是晶体管分立元件。1970年，英国CN.S公司研制成功了一款轻便的便携式超声仪。直到1978年10月，中国建筑科学院才研制出一款便携式超声波检测仪。现在停车入口导航系

10、统已经出现在国外。1.1.3 关于汽车安全距离的检测与实现汽车安全距离的检测与实现是由单片机控制系统，LED液晶显示屏和蜂鸣器组成。它的主要功能是利用超声波测距原理在倒车入库或靠近障碍物行驶时，超声波传感器发送超声波，在设定的距离内遇到障碍物时，超声波会反射到超声波传感器上，单片机就会运行计算出障碍物离车子的距离。在液晶显示屏上会显示物体之间的实际距离和所在环境的温度，显示屏上的信息会给驾驶员一个参考，避免发生副蹭和碰撞，实现停车和倒车安全化。2超声波概述2.1超声波基本理论21.1 超声波发展史一天晚饭后意大利科学家Spalltier在大街上散步。他抬头看发现有很多蝙蝠在天上飞，它们的速度非

11、常快，但是却没有和任何东西发生碰撞，总是能够轻易地躲开障碍物。即使是拿棍子在它们面前晃，蝙蝠依旧可以躲开。于是他停下来注目思考：在这昏暗的环境里蝙蝠为什么依旧能够灵活地飞翔?为了弄清原因，SPaIIier做了很多实验。他先把蝙蝠的眼睛遮住，再阻挡了它的鼻子，但是蝙蝠依然可以准确地分辨出障碍物。后来他发现只有蝙蝠的耳朵被阻塞时，蝙蝠才不能区分障碍物。通过这个实验他揭示了蝙蝠飞行的秘密。经过人们努力地不断研究，最后才知道了蝙蝠为什么能够在夜晚飞行的密秘。通过大量的实验，科学家们发现有一种人们听不到的“超声波”在蝙蝠的喉咙发出。这种“超声波”人们听不见，摸不着，它沿直线传播，当这种超声波撞击到障碍物

12、时，它会被障碍物反弹回来，跟拿手电筒在镜子上照射光线光线被反射回来这种现象差不多。蝙蝠能够听到这种“超声波”，它们可以快速做出相应的判断，比如在天空中自由飞行并捕获食物。直到18901990年，在电子技术领域产生超声波的问题得到了解决，此后超声波技术的大门被迅速打开，在后来的日子得到了高速的发展和创新。1917年，保罗兰格文利用天然压电石英生产了一种三明治型超声换能器，该换能器成功用于水下探测潜艇。随着超声在军事和国民经济领域的日益广泛的应用，大功率超声磁致伸缩换能器已经被人们在某些领域使用了，也产生了各种不同类型的电和静电换能器。直到1914年，人类才学会使用超声。在第一次世界大战期间德国能

13、准确得到潜艇的位置，这是因为德国军队利用了声纳原理。在1940年代后期，超声治疗在欧洲和美国兴起。在1960年代后期，超声波被医生开始应用于腹部器官的检测。1956年用超声波来治疗人类的某些疾病己进入实用的成熟阶段。超声已广泛用于测速，电子元件或者钢轨焊接，在医学上应用于碎石手术，在工程学上可以测距，甚至可以用于清洁，超声波在医学，军事，工业和农业这几项领域中应用频繁。21.2 超声波的本质声音有很多种，它们有的是低频有的是高频，其中高频的超声波也属于声音。超声波有个特殊的单位赫兹(Hz),在生活中人们可以感觉到的16Hz-20KHz的声波。当声波的强度高于20KHZ时被称为超声波1。声波是能

14、量的传播形式，超声波的频率高波长短，超声波的传播方向性强，所以能量比较集中，不易损耗。它能够在气体，液体，固体这三种介质中传播，而且传播的距离比较远。21.3 3超声波的特性正常的人都可以听到声音，声音与我们的生活密切相关，我们可以通过声音来交流,也可以通过声音来传递信息。当然，人的耳朵不是万能的，不是什么声音都可以听到，当声音频率大于20000Hz时人们将不能听到到周围的任何声音，因此这种高频声音被称为“超级”声音 d 0.25s,微机分析和处理数据的速度是脉冲传输周期的主要选择要求，如果速度变快，则选择脉冲传输周期会变短。(2)需要一个负反馈控制来调整在超声波接收电路中连接的增益调整和自动

15、增益。超声波接收波的振幅随着距离的增加而呈现出一个指数下降的趋势，因此增益调整电路用于使电路的放大率随距离的增加而呈指数增加。这造成接收器波形的幅度不会随测得的距离变化很大，波形的稳定需要当前的负反馈连接来控制。(3)减少时间量化产生的误差，提高定时精度例如，使用芯片定时器，时间量化误差引起的测距误差变小的原因是计数频率升高。也可以使用外部硬件定时电路，这样时间量化误差也会变小。(4)温度对超声波速度的影响温度和压力等多个因素都会影响超声波在介质中的传播，其中温度对速度的影响是最显著的。为此，必须在一定程度上予以补偿温度。7总结与展望6.1 项目开发总结本文在分析汽车在我们生活中是一种不可缺少

16、的交通工具的基础上，提出了对汽车安全距离的检测与实现。本文对超声波的原理和实现进行了详细的介绍，汽车安全距离的检测与实现的核心芯片为AT89C52单片机，这一设计由超声波发射和接收电路，显示报警电路，复位电路组成。软件部分的设计由主程序和几个发射接收，计算，显示子程序组成。该设计用单片机来控制计时，计算超声波在发射端与障碍物的速度来获得距离。在液晶显示屏上会显示物体之间的实际距离和所在环境的温度，显示屏上的信息会给驾驶员一个参考，避免发生副蹭和碰撞，该设计的汽车安全距离的检测与实现可以应用于倒车等各种场合，可以实现停车和倒车安全化。7. 2不足与展望虽然该设计具被测距的功能，但在实际应用中还需

17、要进一步地改进，仍有许多问题需要考虑。温度和回形检测对于时间测量，超声波传感器所附加额脉冲电压都会对测距产生影响。另外，每次测量障碍物时，倾斜表面或其他复杂的界面也会影响测量的准确性。上述缺陷需要进一步改善。相信随着科学的不断发展，在汽车驾驶中可以完美地实现汽车安全距离的检测。参考文献1宋震.高速公路安全行车车距数学模型的研究J科技资讯，2010(32):10-10.2陈正军，郭华，方爱华.基于凌阳61系列单片机的超声波测距系统J.科技传播，2010(11):152-153.3丁守成.基于MSP430单片机的超声波测距系统设计与实现J.现代科学仪器，2009(05):60-62.4王红艳.超声

18、波测距仪的研究设计J.课外阅读：中下，2012(10):2-2.5高三阳，鞠洪涛，陈雁忠，李军，于明贺，赵天宇.多传感器机器人避障系统设计几单片机与嵌入式系统应用,2019(02):71-75,6梁春美，舰艇暗礁预警和报警排水系统设计J.信息通信，2014(07):48-49,7常小凯，卢庆林.基于一种高精度超声波测距仪的研究J科技创新与应用，2013(07):21-21.8段永霞，徐杰，徐均.基于AT89C51单片机倒车防撞预警系统设计J广西轻工业，2010(03):63-64.9郭丽颖.基于单片机的超声波测距电路的设计J自动化技术与应用，2010(06):106708.10刘鑫，朱靖玉.基

19、于单片机的倒车雷达的设计J电子设计工程，2012(01):100-103.11高大容，苏玉萍，刘洪涛，基于超声波的汽车倒车主动防御系统J自动化与仪器仪表,2013(02):135-136.12顾雪荣.浅谈超声波测距系统J.中国科技博览，2010(15):1-1.13刘洪恩.汽车倒车防撞超声波雷达的设计JJ仪表技术，2008(04):18-19.14殷婷，杨辰.超声波传感器及其应用J.商情，2010(16):1-1.15董今彤，刘佳.超声波传感器在纸币清分机上的应用J.仪表技术与传感器，2014(03):102-104.16朱靖玉，刘鑫，周永兵.基于单片机及CPLD的多间隔脉冲产生电路J.电子设

20、计工程,2012(04):165-167.17杨平，胡德民.联合收割机喂入量信号采集电路的设计与研究J.安徽农业科学，2008(35):480-482.18林二妹.基于AT89S51单片机的超声波测距系统设计J.陕西科技大学学报(自然科学版),2013(04):133-136.9陈军俊.基于ArdUinO技术的六足机器人声呐测距功能设计与实现J.电脑知识与技术：学术交流，2018(5Z)44.20姚旺.基于AT89S52单片机的超声波测距仪设计J.中国科技纵横，2015(7):1-1.21李文辉，基于8051单片机的多功能汽车开车控制器J自动化与仪器仪表，2010(01):53-56.致谢转眼

21、之间，毕业季来了，在这大学四年里感慨颇多。有和同学之间的同窗之谊，也有师生之间的亦师亦友之情。在这里我要感谢老师和同学在这四年里对我的照顾。本文是在谭德立老师的精心指导下完成的，谭老师治学严谨，对细节方面有很高的的要求。在这段时间里，获得了新的尝试与挑战，我受益匪浅，在谭德立老师的指导下好好的上了大学生涯的最后一课。感谢谭老师，给我提出的宝贵意见，自己的动手能力也有了很大的提高，这次算是在这大学四年的一个总结。最后由衷地感谢谭老师的指导和照顾！录附JIEUlyIUMimA3lawF,&M=EFRs=rs三M室EMllt器一叶既2洋P捷键与一些电脑小技巧winkey+d:这是高手最常用的第一快捷

22、组合键。这个快捷键组合可以将桌面上的所有窗口瞬间最小化，无论是聊天的窗口还是游戏的窗口只要再次按下这个组合键，刚才的所有窗口都回来了，而且激活的也正是你最小化之前在使用的窗口！winkey+f:不用再去移动鼠标点”开始一搜索一文件和文件夹”了，在任何状态下，只要一按Winkey+f就会弹出搜索窗口。winkey+r:在我们的文章中，你经常会看到这样的操作提示：“点击开始一运行，打开运行对话框”。其实，还有一个更简单的办法，就是按winkey+r!alt+tab:如果打开的窗口太多，这个组合键就非常有用了，它可以在一个窗口中显示当前打开的所有窗口的名称和图标，选中自己希望要打开的窗口，松开这个组合键就可以了。而alt+tab+shift键则可以反向显示当前打开的窗口。winkey+e:当你需要打开资源管理器找文件的时候，这个快捷键会让你感觉非常“爽”！再也不用腾出一只手去摸鼠标了！小提示：winkey指的是键盘上刻有WindOWS徽标的键.WinkCy主要出现在104键和107键的键盘中。104键盘又称Win95键盘，这种键盘在原来101键盘的左右两边、Ctrl和ah键之间增加了两个WindWoS键和一个属性关联键。107键盘又称为Win98键盘