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毕业设计论文汽车防追尾控制系统目录TOC\o1-3\h\z\u设计总说明IIntroductionIII1绪论
11.1设计目的和意义
11.2设计内容12课题设计分析
22.1行车安全距离的概念
22.2系统设计的总思想
22.3设计方框图43STC89C52单片机硬件电路设计
63.1单片机最小系统
63.
1.1最小系统原理图
63.
1.2晶振电路
73.
1.3复位电路
83.2超声波测速测距电路设计
93.
2.1几种测距的介绍
93.
2.2超声波发射电路
113.
2.3超声波接收
133.3声光报警电路设计
163.
3.1报警电路
163.
3.2光提示电路
173.41602LCD显示电路设计
173.
4.1字符型液晶显示器的显示原理
173.
4.2液晶1602LCD简介
173.
4.31602LCD工作原理
193.5DAC0808控制电路设计
213.
5.1控制电路的工作原理
213.
5.2芯片DAC0808工作原理
223.6稳压电源电路设计
243.
6.1稳压电源的技术指标
243.
6.2器件的选择
253.
6.3稳压电源工作原理
273.7STC89C52的简介
283.
7.1STC89C52单片机的特点
283.
7.2STC89C52单片机的结构
283.
7.3STC89C52的管脚功能说明304STC89C52单片机的软件部分
334.1总体流程图
334.2超声波控制及计算车距部分
344.3控制车速度部分355结论
375.1总结
375.2建议37参考文献38附录391.程序清单392.总体电路图47致谢48设计总说明自20世纪60年代以来汽车技术已经步入了电子技术时代品种繁多的传感器、电子控制单元、微处理器、存储器、I/O接口、执行机构、显示器和设计软件等广泛应用于汽车设计制造领域实现了极为复杂的多元控制功能从而极大地推进了汽车技术性能的提升在汽车使用安全方面目前应用最为广泛的是汽车防抱死制动系统ABS它是汽车上的一种主动安全装置用于汽车制动时防止车轮抱死拖滑以及提高汽车制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离充分发挥汽车的制动效能以电子防抱死制动控制技术为代表的一大批新兴技术的应用使汽车无论在使用和驾驶的安全性上还是在日常的技术维护上都得到了很大的改进随着人们物质生活水平的不断提高追求更加安全、更加舒适的驾乘已经成为一种趋势因此进一步发展汽车电子技术尤其是应用一些新兴的传感器技术以达到汽车性能的最优化最大程度地发挥汽车驾、乘、载的功能在整个道路交通事故中,汽车追尾事故约占70%以上,有些大的群死群伤恶性交通事故,开始是由于追尾剐蹭引起的所以,人们越来越认识到防止追尾事故的重要性道路交通事故是现代社会的一大公害,与之相关的先进安全技术研究日益受到重视基于智能交通系统的汽车防撞系统是先进安全技术的一项重要内容,国内外相继开展了相关的研究,但迄今为止在该领域还存在许多尚未解决的问题本文探讨和研究了一种智能化的汽车防撞系统,在正常行驶时,该系统不报警,当自车与前车之间的距离小于所设定的安全距离并有可能发生碰撞时,该系统将发出报警信息并自动采取措施,以避免碰撞事故的发生近年来,道路交通安全形势越来越严峻,交通事故给家庭、集体和国家都带来了巨大的损失,已成为世界性的严重问题统计资料表明,在众多的高速公路交通事故中,追尾碰撞引起的事故占最多数,因此,研发一种高性能的汽车追尾防撞预警系统成为迫切的需要本文参考了相关参考数据,按照汽车在制动过程中的运动状态建立了比较实用、简单的安全距离模型文中探讨了超声波测距测速的电路设计和软件设计高速公路汽车防撞系统的研究符合国内外汽车智能化的发展趋势,该系统的应用可以保证高速运行车辆的安全性,提高公路运输效率,具有广泛的应用前景和经济前景本文探讨和研究了一种高速公路汽车防撞系统,这是一种主动安全系统在正常行驶时,该系统不报警,当后车与前车之间的距离小于所设定的安全距离并有可能发生碰撞时,该系统将发出报警信息,提醒驾驶员采取相应的措施,以避免碰撞事故的发生论文参考了国内外诸多汽车防撞模型及研究成果,从动力学和运动学两方面详细分析了汽车的制动过程,根据汽车的运动状态建立了比较实用、简单的汽车防撞预警模型通过对追尾碰撞事故原因的分析,提出了系统设计要求并确定了系统的设计方案整个系统由各种传感器、数据采集电路、声光报警电路、液晶显示电路等组成,详细介绍了超声波传感器和超声波测距原理以及基于52单片机的测距原理以CX20106为核心实现超声波的发射与接收,采用单片机外部中断查询相应信号并实现一系列操作为了避开超声波从发射探头到接收探头的“敏感时间”,采用了“延时接收”的方法测距结果将通过1602液晶显示出来论文对系统所需传感器进行了分析、比较和选型;调试了系统硬件部分;采用C语言编写了系统软件,并将此软件在硬件上进行了调试;论文针对系统应用的环境,从软件和硬件两方面对系统进行了可靠性设计,从而使系统更加稳定可靠最后,论文还通过实验对系统各项功能进行了考察,实验表明系统声光报警、抑制报警、液晶显示等各项功能基本实现了系统的设计要求关键字超声传感器,超声测距,单片机,液晶显示,声光报警IntroductionSincethe1960scartechnologyhasenteredintoelectronictechnologyage.AwidevarietyofsensorstheelectroniccontrolunitmicroprocessormemoryandI/Ointerfaceactuatorsdisplayanddesignsoftwareandwidelyusedincardesignmanufacturingfieldrealizetheextremelycomplexmultivariatecontrolfunctionthusgreatlypromotetheperformanceofthecartechnologypromotion.IncarusesecurityatpresentthemostwidelyusedcarisABSABS.Itisonthecaraactivesafetydeviceusedinautomobilebrakingpreventwheellockdragslipperyandimprovethecarbrakingprocessofthedirectionstabilitysteeringcontrolabilityandshortenthebrakingdistancegivefullplaytotheautomobilebrakingperformance.Inelectronicantilockbrakebrakingcontroltechnologyasarepresentativeofalargenumberofnewtechnologyofapplicationmakenomatteruseanddrivingcarinthesafetyorindailymaintenanceoftechnologyhavebeenimprovedgreatly.Aspeoplemateriallifelevelunceasingenhancementthepursuitofmoresecuremorecomfortableridehasbecomeatrend.Thereforefurtherdevelopmentofautomobileelectronictechnologyespeciallytheapplicationofsomenewsensortechnologyinordertoachievetheperformanceofoptimizationmaximizeacardrivingtakeinthefunction.Inthewholeroadtrafficaccidentrear-endaccidentabout70%abovesomebiggroupofdiegroupofinjurymalignanttrafficaccidentisduetostarttracingcaudacutcengcause.Sopeoplearemoreandmoreunderstandingtopreventtheimportanceofbehindaccident.Thetrafficsafetyconditionisbecomingincreasinglyseriousinrecentyears.Thetrafficaccidentshavebecomeaworldwideproblemwhichmakegreatlosttothefamiliesandcountry.ThestatisticshowsthattheaccidentsresultedfromRear-endCollisionareinthemajorityamongtheaccidentsinexpressway.ThestatisticshowsthattheRear-endCollisionisofthemajorityinallexpresswayaccidents.Thereforeitbecomesanurgentnecessitytodevelopahigh-performancedCollisionWarningSystem.Inrecentyearstheroadtrafficsafetysituationmoreandmoreseveretrafficaccidentstothefamilythecollectiveandthecountryhasbroughtahugelosshasbecomeaworldwideseriousproblem.Statisticsshowthatinmanyoftheexpresswaytrafficaccidentbehindcollisionaccidentcausedbythelargestnumberthereforeresearchanddevelopmentofakindofhighperformancecartracingcaudabullwarningsystembecomeurgentneed.Thisarticlereferredtotherelatedreferencedataaccordingtothesportscarbrakingprocessinstateestablishedapracticalsimplesafetydistancemodel.Thispaperdiscussesultrasonicrangingspeedtrapscircuitdesignandsoftwaredesign.Thehighwayoftheautomotiveanti-collisionsystemresearchathomeandabroadwiththetrendofthedevelopmentofautomobileintelligentapplicationofthesystemcanguaranteethesafetyofthehigh-speedoperationvehiclesimproveroadtransportationefficiencyandhasabroadprospectofapplicationandeconomicprospects.Thispaperdiscussesandstudyahighwaycarcrashsystemthisisakindofactivesafetysystem.Innormaldrivingthissystemnotalarmwhenthecarfromdrivingafterthedistancebetweenthesetbylessthanasafedistanceandmaythecollisionsthesystemwillalarminformationreminddriverstotakecorrespondingmeasurestoavoidcollisionaccident.Thepaperreferencethedomesticandforeignmanycarcrashmodelandresearchresultsfromtwoaspectsofkinematicsanddynamicsofadetailedanalysisontheautomobilebrakingprocessbasedonthestateofmotionestablishedapracticalsimpleautomotiveanti-collisionearlywarningmodel.Throughtotheanalysisofthereasonbehindcollisionaccidentandputsforwardthedesignrequirementsanddeterminedthesystemdesignschemeofthesystem.Thewholesystemfromvariouskindsofsensorsdataacquisitioncircuitsoundandlightalarmcircuitliquidcrystaldisplaycircuitandothercomponentsdetailedintroducestheultrasonicsensorandultrasonicmeteringdistanceprinciplebasedonthesinglechipmicrocomputerand52meteringdistanceprinciple.CX20106asthecoretorealizetheultrasonicemittingandreceivingUSESthemonolithicexternalinterruptsignalandimplementaseriesofquerythisoperation.Inordertoavoidultrasonicprobefromthelaunchtoreceiveprobesensitivetimethedelayreceivingmethod.Theresultswillbethroughthe1602rangeliquidcrystaldisplay.Papersonthesensorsystemrequiredmakesanalysisandcomparisonandselection;Debuggingofhardwarepartofthesystem;UsingClanguagetowritethesoftwaresystemandthesoftwareinthehardwareinthecommissioning;Papersystemapplicationenvironmentfromtwoaspectsofhardwareandsoftwareofthesystemreliabilitydesignsothatthesystemismorestableandreliable.Atlastthispaperalsothroughtheexperimentsofeachfunctionsystemwasinvestigatedtheexperimentshowthatthesystemsoundandlightalarminhibitionofalarmliquidcrystaldisplayandsooneachfunctionbasicallyachievedthedesignofthesystemrequirements.Keyword:Ultrasonicsensor,Ultrasonicdistancemeasuring,Microcontroller,Lcddisplay,Soundandlightalarmcircuit1绪论
1.1设计目的和意义本文在理论方面对引起超声测距误差的原因进行了深入分析,同时对超声测距实际方案也做了深入调研,在此基础上,开发出以ATC89C52单片机为核心,采用4OKHZ压电超声传感器的超声测距仪具有电路简单,集成度高,体积小,功耗低;测量精度及灵敏度高,测量距离广4cm至4m;并且价格低廉,开发周期短,调试方便等优点,适合非接触测距的广泛应用
1.2设计内容本系统的设计指在提高汽车在运行过程中遇到危险情况时的自动处理能力,它集汽车测速,车距测量,紧急情况报警与自动处理等功能于一体,具有高度智能化、灵敏度高、反应速度快,控制距离远的特点,特别适合当今社会的需要该系统以STC89C52单片机为控制核心,超声波作为测距及测速的模块当汽车进入非安全距离时,系统会自动做出相应的减速处理并提示驾驶员要小心,而当车再次缩小进入紧急危险区时,系统则会自动报警并紧急刹车以免发生事故2课题设计分析
2.1行车安全距离的概念在高速公路上行车的理想交通条件是在同一车道上,同向行驶的车辆,均是单一的小客车,以相同的速度、连续不断的行驶,各车辆之间保持着一定的车头间距,构成了一种稳定的交通流如果跟随车辆的车头间距过小,则容易发生汽车追尾碰撞事故;如果车头间距过大,又会影响道路的通行能力所谓行车安全距离就是指在同一车道上,同向行驶前后两车间的距离后车车头与前车车尾之间的距离,保持既不发生汽车追尾事故,又不降低通行能力的适当距离
2.2系统设计的总思想我们设计的这套系统正是利用电子电路的快速、高灵敏性直接控制汽车以尽量排除人为的反应速度及应急处理慢等一些不确定因素给行车驾驶带来的安全隐患本系统利用现在广泛应用的具有测量范围广、距离大等特点的超声波收发装置来实现距离的测量,这特别有助于处理交通比较繁忙的情况
1、运动模型如图
2.2所示图
2.2运动模型1)超声波的产生本设计由555定时器组成多谐振荡波,产生40KHZ频率的方波,由3脚输出,单片机控制脉冲的发生,当P
2.3输出低电平时,Q1截止则超声波发射;当P
2.3输出高电平时,Q2导通超声波不发射2)超声波测距测速第一次超声波发射第二次超声波发射设第一次发射与第二次发射的时间间隔为ta=1s,则(s1-s2)/ta=v相对3)控制与报警
(1)当s1-s20时,绝对安全,指示灯绿灯亮
(2)当s1-s20时,引入安全系数这个参数,令安全系数为W=s2/v相对,通过汽车行驶时安全距离与安全速度的查询,得到如下参考数据如表
2.2所示表
2.2参考数据高速路上安全系数为W1=S/V=150m/120km/h=
3.5普通路上安全系数为W2=S/V=20m/30km/h=
1.9则当
1.5W时,危险提示,黄灯亮当W
1.5时,紧急刹车,红灯亮4)软件功能C语言编写程序,实现超声波控制、车距的计算以及车速的控制等功能,例如当计算的安全系数在相应的范围内,通过程序分析由单片机输出相应的数字信号,再由DAC0808数模转换芯片将数字信号转换成模拟信号,经过放大达到相应的压值来控制车是减速还是刹车
2.3设计方框图模拟系统控制核心由两块单片机组成,其中一块用于不断采样从超声波模块所获取的周边交通状况的信息并迅速计算距离以得出自己所处的状态,同时显示距离和速度及发出提示报警信息;另一块单片机则通过串口通信获取上一个系统的所计算出的状态来控制发动机的速度从而达到控制车速、有效地防止汽车追尾的目的系统一图
2.
3.1信息采样系统系统二图
2.
3.2车速控制系统3STC89C52单片机硬件电路设计
3.1单片机最小系统
3.
1.1最小系统原理图单片机基本工作电路(最小系统)包括四个部分电源,时钟脉冲,复位电路,存储器设置电路根据上面介绍的芯片引脚功能,可以画出单片机最小系统电路原理图,如图3-1所示先接电源,STC89C52系列单片机采用单一+5V(VCC)电源供电再接时钟脉冲,由于AT89C51内部已具备振荡电路,只要18,19引脚连接简单的石英振荡晶体即可,此设计选用的工作频率为12M,相当于一个机器周期为1us此处也可以使用外部时钟脉冲产生电路,此时18脚悬空,19脚接时钟脉冲产生电路复位电路有两种方法,一是上电复位,而是手动复位,此处采用手动复位,如图,按键S1,电容C19,电阻R2组成复位电路,其中C19为
0.1ufR2为100K,时间常数大于2us足以使系统复位存储器设置电路,此处将31脚接到了高电平,说明CPU访问内部存储器,只有当访问地址大于单片机内部有效存储空间时则访问外部扩展的存储器由图中可以看到,除了单片机最小系统的四个组成部分以外,发光二极管D1作为电源VCC的指示灯,R1起限流作用,C18电源滤波作用在P0口外部接了R3-R10的上拉电阻,因为在P0内部无上拉电阻,执行输出功能时必须接上拉电阻(10K即可),而系统又外接了程序存储器,P0口作为地址总线(A0-A7)及数据总线(D0-D7)的复用引脚,此时可以不用接上拉电阻,总的来说,接了上拉电阻对输入输出功能没有影响图3-1单片机最小系统
3.
1.2晶振电路STC89C52中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端这个放大器与作为回馈组件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器外接石英晶体(或陶瓷谐振器)及电容C
1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路对外接电容C
1、C2虽然没有十分严格的要求,但是电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性,如果使用石英晶体,推荐电容使用30pF±10pF,而如果使用陶瓷谐振器建议选用40pF±10pF使用外部振荡器时,外部振荡信号应直接加到XTAL1,而XTAL2悬空内部方式时,时钟发生器对振荡脉冲二分频,如晶振为12MHz,时钟频率就为6MHz晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择本系统采用内部方式,晶振选用12MHz,电容取30PF制作PCB或实物时,要考虑晶振与单片机引脚的距离,由于高频容易受到干扰,所以该距离越近,频率越稳定图3-2晶振电路
3.
1.3复位电路STC89C52的复位引脚(rest)是第9脚,当此引脚连接高电平超过2个机器周期(1个机器周期包含12个时钟脉冲,)即可产生复位的动作本系统采用12MHZ,2个机器周期为2µS因此,在第9脚上连接一个可让该引脚上产生一个2µS以上的高电平脉冲,即可产生复位动作如图
5.3所示;电源接上电瞬间,电容器C上没有电荷,相当于短路,所以第9脚直接连在VCC,即单片机执行复位动作随着时间的增加,电容器上的电压逐渐增加,而第9脚上的电压逐渐下降,当第9脚上的电压降至低电平时,单片机恢复正常状态在此使用100K欧电阻、10µF电容,其时间常数远大于2µS,足以使系统复位在电容两端并联一按钮开关,进行强制复位(手动复位),按钮按下时,第9脚直接接高电平,人的反应时间远大于2µS,足以使系统强制复位图3-3手动复位电路
3.2超声波测速测距电路设计
3.
2.1几种测距的介绍汽车避撞技术首先解决的问题是汽车之间的安全距离汽车与汽车之间超过了这个安全距离,就应该能自动报警,并采取制动措施目前测定汽车之间安全距离的方法有以下几种,下面分别就其各自测距的原理和优缺点进行了介绍
1、超声波测距超声波一般指频率在20KH七以上的机械波,具有穿透性较强、衰减小、反射能力强等特点,超声波测距仪器一般由发射器、接收器和信号处理装置三部分组成工作时,超声波发射器不断发出一系列连续的脉冲,并给测量逻辑电路提供一个短脉冲超声波接收器则在接收到遇障碍物反射回来的反射波后,也向测量逻辑电路提供一个短脉冲最后由信号处理装置对接收的信号依据时间差进行处理,自动计算出车与障碍物之间的距离超声波测距原理简单,成本低、制作方便,但其在高速行驶的汽车上的应用有一定局限性,这是因为超声波的传输速度受天气影响较大,不同的天气条件下传播速度不一样;另一方面是对于远距离的障碍物,由于反射波过于微弱,使得灵敏度下降故超声波测距常用于在短距离测距,最佳距离为4一5米,一般应用在汽车倒车防撞系统上
2、激光测距激光测距装置是一种光子雷达系统,它具有测量时间短、量程大、精度高等优点,在许多领域得到了广泛应用目前在汽车上应用较广的激光测距系统可分为非成像式激光雷达和成像式激光雷达非成像式激光雷达根据激光束传播时间确定距离它的工作原理是:从高功率窄脉冲激光器发出的激光脉冲经发射物镜聚焦成一定形状的光束后,用扫描镜左右扫描,向空间发射,照射在前方车辆或其他目标上,其反射光经扫描镜、接收物镜及回输光纤,被导入到信号处理装置内的光电二极管,利用计数器计数激光二极管启动脉冲与光电二极管的接收脉冲间的时间差,即可求得目标距离利用扫描镜系统中的位置探测器测定反射镜的角度即可测出目标的方位成像式激光雷达又可分为扫描成像激光雷达和非扫描成像激光雷达扫描成像激光雷达把激光雷达同二维光学扫描镜结合起来,利用扫描器控制激光的射出方向,通过对整个视场进行逐点扫描测量,即可获得视场内目标的三维信息非扫描成像式激光雷达将光源发出的经过强度调制的激光经分束器系统分为多束光后沿不同方向射出,照射待测区域由于非扫描成像激光雷达测点数目大大减少,从而提高了系统三维成像速度在汽车测距系统中,非成像式激光雷达更具有实用价值同成像式激光雷达相比,具有造价低、速度快、稳定性高等特点但由于激光雷达测距仪器工作环境处于高速运动的车体中,振动大,对其稳定性、可靠性提出了较高的要求,其体积也受到了一定的限制,同时还要考虑省电、低价、对人眼安全等因素目前,在汽车上,上述各种激光雷达测距仪均有应用,但成像式激光雷达还在进一步研究之中
3、CCO摄像系统测距摄像机是一种用来模拟人眼的光电探测器它具有尺寸小、质量轻、功耗小、噪声低、动态范围大、光计量准确等优良特性,在汽车行业也得到了广泛的应用利用面阵CCD,可获得被测视野的二维图像,但无法确定与被测物体之间的距离只使用一个CCD摄像机的系统称为单目摄像系统,在汽车上常用于倒车后视系统,辅助驾驶员获得后视死角信息,以避免倒车撞物为获得目标三维信息,模拟人的双目视觉原理,利用间隔固定的两台摄像机同时对同一景物成像,通过对这两幅图像进行计算机分析处理,即可确定视野中每个物体的三维坐标,这一系统称为双目摄像系统双目摄像系统模仿人体视觉原理,测量精度高但目前价格较高,同时由于受软件和硬件的制约,成像速度较慢随着计算机软硬件性能的提高,最终将得到少一泛应用
4、红外线测距红外线的波长比可见光线长,是肉眼看不见的光,有显著的热效应和较强的穿透云雾的能力同时,任何物体在任何时候都会发出红外线车载仪器通过发射并接收前方物体反射回的红外线,依据信号的强弱及波长的不同,同时分析时间差,可分析出前方物体的性质及与汽车的距离由于红外线人类肉眼感知不到,具有极强的隐蔽性,夜间同样不妨碍测距仪的工作,故该种测距仪广泛应用在军用汽车上
5、雷达测距雷达的名称来自“无线电探测和测距”RadioDetectionAndRanging,顾名思义,它向目标发射一定的无线电波,通过其反射回来的电波信号检测目标,并利用收发信号的时延测量目标的距离雷达诞生于上世纪三十年代的第二次世界大战期间,当时由于军事上的迫切要求,雷达获得了广泛的应用和发展之后,随着科技的发展,雷达技术日臻完善,现代雷达不仅能完成对目标的探测和测距,还能完成测角、测速、跟踪和成像等功能虽然雷达技术主要用于军事方面,但其在民用领域也发挥着越来越大的作用雷达在民用服务的主要应用包括有气象雷达,探地雷达和应用于机场、港口、和公路的交通管制雷达从上世纪七十年代起,人们开始将雷达技术用于汽车自动防撞器中,称之为“汽车防撞预警雷达”简称“汽车防撞雷达”由于雷达能在雨、雪、雾等恶劣天气环境下工作,作用距离较远,比上述几种技术具有优越性,汽车防撞雷达逐渐成为汽车自动防撞器的主流技术
3.
2.2超声波发射电路
1、超声波发射电路的工作原理,如图3-4所示图3-4超声波发射电路40kHZ超声波发射电路,由LM555时基电路及外围元件构成40kHZ多谐振荡器电路,调节滑动变阻器的阻值,可以改变振荡频率由LM555第3脚输出端驱动超声波换能器T40-16,使之发射出超声波信号电路简单易制发射超声波信号大于8m
2、555多谐振荡电路工作原理由555定时器和外接元件R
1、R
2、C构成多谐振荡器,脚2与脚6直接相连电路没有稳态,仅存在两个暂稳态,电路亦不需要外接触发信号,利用电源通过R
1、R2向C充电,以及C通过R2向放电端放电,使电路产生振荡电容C在和之间充电和放电,从而在输出端得到一系列的矩形波,对应的波形如图所示图3-5 555构成多谐振荡器 图3-6 多谐振荡器的波形图输出信号的时间参数是 =(R1+R2)ClnVCC-VT+/VCC-VT-=(R1+R2)Cln2=R2Cln0-VT+/0-VT-=R2Cln2T=R1+2R2Cln2f=1/T=1/R1+2R2Cln2其中,为VC由上升到所需的时间,为电容C放电所需的时间555电路要求R1与R2均应不小于1KΩ,但两者之和应不大于
3.3MΩ外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性,555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力因此,这种形式的多谐振荡器应用很广工作过程可分为以下四个阶段:1暂稳态IO~tl:电容C充电充电回路为VDD→R1→R2→C→地充电时间常数为为τ1=R1+R2C电容C上的电压uc随时间t按指数规律上升此阶段内输出电压uo稳定在高电平.2自动翻转It=tl:当电容上的电压uc上升到了VDD时由于555定时器内S=0R=1使触发器状态Q由1变为0由0变成1输出电压uo由高电平跳变为低电平电容C中止充电.3暂稳态Ⅱt1~t2:由于此刻==1因此放电管V饱和导通电容C放电放电回路为C→R2→放电管V→地放电时间常数τ2=R2C忽略V管的饱和电阻电容电压uc按指数规律下降同时使输出维持在低电平上4自动翻转Ⅱt=t2:当电容上的电压uc下降到了VDD时由于555定时器内S=1R=0使触发器状态Q由0变为1由1变成0输出电压uo由低电平跳变到高电平电容C中止放电.由于=0放电管截止电容C又开始充电进入暂稳态I.以后电路重复上述过程电路没有稳态只有两个暂稳态它们交替变化输出连续的矩形波脉冲信号
3.
2.3超声波接收
1、超声波接收电路的工作原理,如图3-7所示图3-7超声波发射电路上述超声波发射换能器发射的超声波在空气中传播,遇到障碍物就会返回,超声波接收部分是为了将反射波回波顺利接收到超声波接收换能器进行转换变成电信号,并对此电信号进行放大、滤波、整形等处理后,本设计采用索尼公司生产的集成芯片CX20105,得到一个负脉冲送给单片机的P
3.2INT0引脚,以产生一个中断接收部分的电路如图
3.
2.2所示可以看到,集成芯片CX20105在接收部分电路中起了很大的作用CX20105是一款应用广泛的红外线检波接收的专用芯片,其具有功能强、性能优越、外围接口简单、成本低等优点,由于红外遥控常用的载波频率38kHz与测距的超声波频率40kHz比较接近,而且CX20105内部设置的滤波器中心频率f0可由其5脚外接电阻调节,阻值越大中心频率越低,范围为30~60kHz本次设计用它来做接收电路CX20105内部由前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分器及整形电路构成工作过程如下接收的回波信号先经过前置放大器和限幅放大器,将信号调整到合适幅值的矩形脉冲,由滤波器进行频率选择,滤除干扰信号,再经整形,送给输出端7脚当接收到与CX20105滤波器中心频率相符的回波信号时,其输出端7脚就输出低电平,而输出端7脚直接接到STC89C52的INT0引脚上,以触发中断本设计使用的CX20105A集成电路对接收探头受到的信号进行放大、滤波,其总放大增益80db
2、集成电路
一、特性CX20105是双极型集成电路,用于对亮度信号进行黑电平扩展,直流传送率效正等处理他检测信号的最黑电平,自动控制黑电平,自动控制黑电平的增益,使得最黑电平向消隐电平扩展输入亮度信号约1Vp-p,其中白-黑间电平约
0.7Vp-p经过钳位的亮度信号在其一半处,即在距黑电平
0.35V处被切割,以获得黑峰值信号该黑峰值信号经增益可控放大器放大,然后叠加到亮度信号上,从而使亮度信号的黑电平得到扩展输入亮度信号约1Vp-p,其中白-黑间电平约
0.7Vp-po经过钳位的亮度信号在其一半处,即在距黑电平
0.35V处被切割,以获得黑峰值信号该黑峰值信号经增益可控放大器放大,然后叠加到原亮度信号上,从而使亮度信号的黑电平得到控制经黑电平扩展得亮度信号送到去消隐电路,由2脚输入得行逆程脉冲也送到去消隐电路,在2脚行逆程脉冲作用下,去消隐电路将亮度信号的消隐黑电平去除余下的纯图像内容送到黑峰值保持电路,以得到亮度信号的最黑电平亮度信号的最黑电平的扩展程度APL(平均图像电平)检测电路对黑电平扩展的亮度信号进行检测,并控制直流传送率校正电路,使其输出与图像电平成正比的直流恢复校正脉冲,叠加在亮度信号的消隐电平上输出
二、引脚功能引脚序号符号功能1BlackPeakHold黑峰值保持2BlankingInput符合消隐脉冲输入3ClampInput钳位脉冲输入4GND地5Output亮度信号输出消隐直流电平
7.3V,极性与输入信号相同6RestorationCorrection直流传输率校正7Input亮度信号输入8Vcc电源电压12V
3.3声光报警电路设计
3.
3.1报警电路
1、工作原理使用最简单的蜂鸣器来作为提示音部分,通过改变端口高电平来进行发声,对延时进行修改来调试发声频率,从而修改发出的声音的好坏由于P
3.7输出电流微弱(最大20mA),所以直接连接不能驱动蜂鸣器,电路使用9013三极管,当P
3.7为高电平时,三极管导通,蜂鸣器两端电压约为5V,当P
3.7为低电平时,三极管关闭,蜂鸣器两端电压为0V,蜂鸣器根据输入频率发出声音三极管作为开关,受P
3.7控制,蜂鸣器电源来自三极管的C极,解决了单片机电流不足的问题
2、电路原理图图3-8蜂鸣报警电路
3.
3.2光提示电路图3-9光提示电路图
3.41602LCD显示电路设计
3.
4.1字符型液晶显示器的显示原理用LCD显示一个字符时比较复杂,因为一个字符由6x8或8x8点阵组成,既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8个字节,还要使每字节的不同位为“1”,其它的为“0”,为“1”的点亮,为“0”的不亮这样一来就组成某个字符但对于内带字符发生器的控制器来说,显示字符就比较简单了,可以让控制器工作在文本方式,根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址,设立游标,在此送上该字符对应的代码即可
3.
4.2液晶1602LCD简介
1、主要技术参数如表
3.1所示显示容量16×2个字符芯片工作电压5V工作电流
2.0mA字符尺寸
2.95×
4.35W×Hmm表
3.
4.21602技术参数
2、1602各个接口说明如表
3.
4.3所示编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2DataI/O2VDD电源正极10D3DataI/O3VL显示偏压信号11D4DataI/O4RS数据/命令选择12D5DataI/O5R/W读/写选择13D6DataI/O6E使能信号14D7DataI/O7D0DataI/O15A背光源正极8D1DataI/O16BLK背光源负极表
3.
4.31602接口说明外形尺寸如图
6.3所示图3-10LCD1602外形尺寸图控制器接口时序说明读操作时序图3-111602读操作时序图写操作时序图3-121602写操作时序图
3.
4.31602LCD工作原理采用1602LCD模块组成显示电路LCD为液晶显示面板,由于LCD的控制需要专用的驱动电路,且LCD面板的接线需要特殊技巧,加上LCD面板结构比较脆弱,通常不会单独使用而是将LCD面板、驱动电路与控制电路组合而成一个LCD模块按1602LCD模块引脚的定义,接线如图
4.5所示VSS接电源地,VDD接电源,0~D7接单片机I/O口,作为显示数据的输入;BLA、BLK作为背光电源接口,接入相应的电源端口RS、R/W、E接单片机I/O口,当RS=0,总线将连接到LCM内部寄存器的指令寄存器IR;S=1时,总线将连接到LCM内部寄存器的数据寄存器DR当R/W=0时总线将由微处理器输入到LCM内部,以进行数据/指令写入LCM;当R/W=1时,总线将由LCM内部读数据E为LCM的使能端,此为负边沿触发方式引脚V0接上10K电阻,作为屏幕亮度的调节,该引脚电压越低,屏幕越亮由于单片机拉电流最大只有20mA,所以在D0~D7输入电路上,连接10K的上拉电阻单片机引脚灌电流大于拉电流,单片机引脚做灌电流使用当单片机引脚为高电平时,对应的1602引脚也是高电平,电流为单片机电流和上拉电阻电流的和当单片机引脚为低电平时,上拉电阻相当于接地,电流经上拉电阻留到单片机里,所以对应引脚为低电平图3-13显示电路图3-14单片机部分电路及显示电路
3.5DAC0808控制电路设计
3.
5.1控制电路的工作原理
1、DAC0808控制电路原理图图3-15控制电路
2、DAC0808控制电路的工作原理通过汽车的速度以及与障碍物之间的距离所得的安全系数比较,由单片机输出高低电平经过DAC0808的A1~A8输入,4脚输出的模拟信号再由运算放大器放大,当刹车系数越大制动的强度就越大,从而达到刹车的目的,即避免了汽车追尾事故的发生所相应的数据如下表所示A8A7A6A5A4A3A2A1刹车力度/F安全系数/W
0000000111.2W
1.
50000001021.0W
1.
20000010040.8W
1.
00000100080.6W
0.
800010000160.4W
0.
600100000320.2W
0.
401000000640.1W
0.210000000128W
0.1表2数模转换
3.
5.2芯片DAC0808工作原理
1、DAC0808的工作方式根据对DAC0808的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式,DAC0832有三种工作方式直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式
2、DAC0808芯片DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片与微处理器完全兼容这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点,在单片机应用系统中得到广泛的应用D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成 DAC0832的主要特性参数如下 分辨率为8位;电流稳定时间1us; 可单缓冲、双缓冲或直接数字输入; 只需在满量程下调整其线性度; 单一电源供电(+5V~+15V); 低功耗,200mW
3、DAC0808结构 D0~D78位数据输入线,TTL电平,有效时间应大于90ns否则锁存器的数据会出错; ILE数据锁存允许控制信号输入线,高电平有效; CS片选信号输入线(选通数据锁存器),低电平有效; WR1数据锁存器写选通输入线,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1,当LE1为高电平时,数据锁存器状态随输入数据线变换,LE1的负跳变时将输入数据锁存; XFER数据传输控制信号输入线,低电平有效,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效; WR2DAC寄存器选通输入线,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效由WR
1、XFER的逻辑组合产生LE2,当LE2为高电平时,DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化,LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换 IOUT1电流输出端1,其值随DAC寄存器的内容线性变化; IOUT2电流输出端2,其值与IOUT1值之和为一常数; RFB反馈信号输入线,改变RFB端外接电阻值可调整转换满量程精度; VCC电源输入端,VCC的范围为+5V~+15V; VREF基准电压输入线,VREF的范围为-10V~+10V; AGND模拟信号地 DGND数字信号地
3.6稳压电源电路设计
3.
6.1稳压电源的技术指标 稳压电源的技术指标可以分为两大类一类是特性指标,如输出电压、输出电滤及电压调节范围;另一类是质量指标,反映一个稳压电源的优劣,包括稳定度、等效内阻(输出电阻)、纹波电压及温度系数等对稳压电源的性能,主要有以下四个万面的要求1.稳定性好 当输入电压Usr(整流、滤波的输出电压)在规定范围内变动时,输出电压Usc的变化应该很小一般要求 由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度,称为稳定度指标,常用稳压系数S来表示S的大小,反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力在同样的输入电压变化条件下,S越小,输出电压的变化越小,电源的稳定度越高通常S约为
2.输出电阻小 负载变化时(从空载到满载),输出电压Usc,应基本保持不变稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征输出电阻(又叫等效内阻)用rn表示,它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比 rn反映负载变动时,输出电压维持恒定的能力,rn越小,则Ifz 变化时输出电压的变化也越小性能优良的稳压电源,输出电阻可小到1欧,甚至0.01欧
3.电压温度系数小当环境温度变化时,会引起输出电压的漂移良好的稳压电源,应在环境温度变化时,有效地抑制输出电压的漂移,保持输出电压稳定,输出电压的漂移用温度系数KT来表示
4.输出电压纹波小 所谓纹波电压,是指输出电压中50赫或100赫的交流分量,通常用有效值或峰值表示经过稳压作用,可以使整流滤波后的纹波电压大大降低,降低的倍数反比于稳压系数S 串联型稳压电路,用做一种简单的稳压电源,可以满足一般无线电爱好者的需要但是,这种电源还有许多“天生的”缺陷,要提高对性能的要求,就必须再做一些改进从以下四个右面对它的性能加以改善,便可做成一台有实用价值的稳压电源了这就是增加放大环节,提高稳定性,使输出电压可调;用复合管做调整管,使输出电流增大;增加保护电路,使电源工作安全可靠
3.
6.2器件的选择1.稳压三极管选择主要特点LM7805集成稳压三极管输出电流可达1A输出电压5V过热保护,过流保护,输出晶体管SOL保护VI——输入电压VO=5~18V⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35VRθJC——热阻(结到壳)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5℃/WRθJA——热阻(结到空气)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯65℃/WTOPR——工作结温范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯0~125℃TSTG——贮存温度范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-65~150℃电压调整率电流调整率工作温度静态电流耗散功率最大输出电流输出电压偏差输出电压360mV360mV0~1258MA1.2W1A
0.692~
0.748V
17.3~
18.7VTj↓=25℃表1LM7805的主要参数表LM7905集成稳压三极管输出电压-5V.电压调整率电流调整率工作温度静态电流耗散功率最大输出电流输出电压偏差输出电压360mV360mV0~1258MA1.2W1A
0.692~
0.748V-
17.3~-
18.7VTj↓=25℃表2LM7905的主要参数表2.整流桥堆整流桥堆产品是由四只整流硅芯片作桥式连接,外用绝缘朔料封装而成,大功率整流桥在绝缘层外添加锌金属壳包封,增强散热整流桥品种多有扁形、圆形、方形、板凳形(分直插与贴片)等,有GPP与O/J结构之分最大整流电流从
0.5A到100A,最高反向峰值电压从50V到1600V 半桥是将两个二极管桥式整流的一半封在一起用两个半桥可组成一个桥式整流电路一个半桥也可以组成变压器带中心抽头的全波整流电路 选择整流桥要考虑整流电路和工作电压.优质的厂家有广州国信电子科技有限公司(文斯特电子)的G系列整流桥堆进口品牌有ST、IR台系的SEP、GD等整流桥堆一般用在全波整流电路中,它又分为全桥与半桥 全桥是由4只整流二极管按桥式全波整流电路的形式连接并封装为一体构成的,图是其外形 全桥的正向电流有
0.5A、1A、
1.5A、2A、
2.5A、3A、5A、10A、20A、35A、50A等多种规格,耐压值(最高反向电压)有25V、50V、100V、200V、300V、400V、500V、600V、800V、1000V等多种规格
4.电容的选择经过整流桥以后的是脉动直流,波动范围很大后面一般用大小两个电容大电容用来稳定输出,众所周知电容两端电压不能突变,因此可以使输出平滑小电容是用来滤除高频干扰的,使输出电压纯净电容越小,谐振频率越高,可滤除的干扰频率越高大体的原则
(1)大电容负载越重,吸收电流的能力越强,这个大电容的容量就要越大;
(2)小电容,凭经验,一般104即可I02A左右1A左右0.5~1A0.1~
0.5A50~100MA《50MA电容容量400020001000500200~500200表3电容参数要确定电容的耐压值,耐压值选小了,会因过压而击穿,选大了会增加体积和成本,可按下式确定电容C的耐压值Uc
3.
6.3稳压电源工作原理稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成,如图3-16所示图3-16直流电源系统方框图电源变压器将电网提供的220V交流电压转换为各种电路设备所需的交流电压整流电路利用单向导电器件将交流电转换成脉动直流电路滤波电路利用储能元件(电感或电容)把脉动直流电转换成比较平坦的直流电稳压电路利用电路的调整作用使输出电压稳定的过程称为稳压图中电容C12用于抵消输入线较长时的电感效应,以防止电路产生自己振荡,其容量较小,一般小于1uF电容C13用于消除输出电压中的高频噪声,可取小于1uF的电容,也可取几微法甚至几十微法的电容,以便输出较大的脉冲电流,易使稳压器损坏因此,可在稳压器的输入端和输出端之间跨接一个二极管,起保护作用220V的市电通过交流桥整流为直流电压,再通过必要的滤波旁路电容平滑电压波形,再用5V输出的三端稳压器稳压输出5V供电电路的供电电压,最后还可以再接上合适的滤波电容进行电压波形的平滑,以使系统达到最佳性能,因为在高频电子电路以及低电压电子电路中,电源电压的纹波幅度对功能电路的功能实现有相当大的影响如果电源电压的直流程度达不到要求,那么电路自身的电磁兼容性将很难实现图3-17LM7805的基本应用电路
3.7STC89C52的简介
3.
7.1STC89C52单片机的特点小巧灵活、成本低、易于产品化能进行各种组装稳定性好,应用范围广单片机芯片本身是按工业测控环境要求设计的,抗干扰性强,能适应各种恶劣的环境,这是其它机种无法比拟的易扩展,很容易构成各种规模的应用系统,控制功能强单片机的逻辑控制功能很强,指令系统有各种控制功能指令,可以对逻辑功能比较复杂的系统进行控制具有通讯功能,可以很方便地实现多机和分布式控制,形成控制网络和远程控制成本低,一片STC89C52单片机只需几元钱,性价比高
3.
7.2STC89C52单片机的结构
1、概述STC89C52系列单片机是采用高性能的静态80C52设计,由先进CMOS工艺制造并带有非易失性Flash程序存储器全部支持12时钟和6时钟操作STC89C52包含256字节RAM、32条I/O口线、3个16位定时/计数器、6输入4优先级嵌套中断结构、1个串行I/O口、可用于多机通信I/O扩展或全双工UART以及片内振荡器和时钟电路此外由于器件采用了静态设计可提供很宽的操作频率范围频率可降至0,可实现两个由软件选择的节电模式空闲模式和掉电模式,空闲模式冻结CPU但RAM、定时器、串口和中断系统仍然工作,掉电模式保存RAM的内容但是冻结振荡器,导致所有其它的片内功能停止工作由于设计是静态的,时钟可停止而不会丢失用户数据运行可从时钟停止处恢复单片机就是一种微型计算机,是一种“程序存储式”计算机它是在一块硅片上集成了中央处理器(CPU)、随机内存(RAM)、程序内存(ROM或EPROM)、定时/计数器以及各种I/O接口,也就是集成在一块芯片上的计算机图3-18STC89C52单片机的结构
2、主要特性与MCS-51兼容;8K字节可编程闪烁存储器;寿命1000写/擦循环;数据保留时间长达10年;全静态工作0Hz-24MHz;三级程序存储器锁定;256*8位内部RAM;32可编程I/O线;三个16位定时器/计数器;6个中断源;可编程串行通道;低功耗的闲置和掉电模式;片内振荡器和时钟电路
3.
7.3STC89C52的管脚功能说明STC89C52的管脚图如图3-19所示图3-19STC89C52的管脚图VCC电源GND接地P0口P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的低八位在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高P1口P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收P2口P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流这是由于内部上拉的缘故P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号P3口P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示P
3.0RXD(串行输入口)P
3.1TXD(串行输出口)P
3.2/INT0(外部中断0)P
3.3/INT1(外部中断1)P
3.4T0(记时器0外部输入)P
3.5T1(记时器1外部输入)P
3.6/WR(外部数据存储器写选通)P
3.7/RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号RST复位输入当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间ALE/PROG当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的然而要注意的是每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用另外,该引脚被略微拉高如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效/PSEN外部程序存储器的选通信号在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现/EA/VPP当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)XTAL1反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入XTAL2来自反向振荡器的输出4STC89C52单片机的软件部分在本次设计中有三个部分的程序设计在使用不同的芯片和模块时要十分清楚的逻辑功能和时序分析,只有这样才可以使用好各个模块的功能来达到系统设计的要求前面我已经把各部分的做了详细的介绍,下面我要着重介绍一下主要部分的程序实现
4.1总体流程图总体流程图如图4-1所示图4-1总体流程图
4.2超声波控制及计算车距部分在这部分程序设计是控制超声波接收和发射以及车距的计算下面图4-2是我对中断程序实现的流程图图4-2超声波控制及计算车距
4.3控制车速度部分这部分是对特定数据点报警和车速的控制的判断,程序流程图如图4-3所示图4-3控制车速5结论
5.1总结本论文研究并开发一套汽车追尾防撞预警系统,通过建立适当的模型,准确判断报警状态和危险状态并产生相应的声光报警信号,从而提醒驾驶员注意或自动刹车这是一种主动安全系统,该追尾防撞预警系统,可以有效地避免汽车追尾碰撞事故的发生,同时也为提高车辆平均技术速度、增加道路的通行能力,自动化驾驶奠定了良好的基础,该系统在汽车领域的应用与其所能带来的经济效益和社会效益将会是相当可观的目前,该系统已经完成了主控制单元软件和硬件的设计工作,论文所取得的阶段性成果如下
(1)分析了汽车追尾事故发生的原因,提出了汽车追尾防撞预警系统所应达到的要求,并确立了总体设计思想
(2)采用STC89C52单片机作为主控制器,设计了相应的数据采集电路、声光报警电路、液晶显示电、超声波接收和发射电路以及控制电路
(3)编写了系统主程序和子程序并在硬件系统上进行了调试
5.2建议由于时间的不足和资金、实验条件有限,本文仅对课题做了一个理论研究的设计方案,整个系统还没有在实车上进行实验,系统整体还存在许多不足,距离实用化尚有很大的距离,对于后续的研发工作提出如下建议
(1)在理论上进一步深入研究防撞模型,使模型更符合现实环境,有效地降低虚警率;
(2)对紧急制动机构的设计进一步研究,并进行实际改造、实验;
(3)改进实验方法,将整个系统安装在实车上进行实验参考文献
[1]赵建国薛园园等.51单片机开发与应用技术详解[M].北京:北京工业出版社.
2009.
[2]谢维成杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计[M]第二版.北京:清华大学出版社.
2009.
[3]沈红卫.单片机应用系统设计实例与分析[M].第2版.北京北京航空航天出
[4]胡汉才.单片机原理技接口技术[M].第1版.北京北京航空航天出版社,1993
[5]王煜东.传感器应用技术.西安西安电子科技大学出版社.2006
[6]何希才.传感器及其应用.第二版.北京国防工业出版社.2001
[7]陈志伟.用单片机实现的多功能报警器.第二版.北京杭州电子工业学院学报1999
[8]白驹珩,雷晓平编.单片计算机及其应用.成都电子科技大学出版社,1994
[9]孙江宏,李良玉编.Protel99电路设计与应用.北京机械工业出版社,2004
[10]冯育长.单片机系统设计与实例分析[M].第1版.西安西安电子科技大学出版社,2007
[11]来清民.传感器与单片机接口及实例[M].第1版.北京北京航空航天大学出版社,2008
[12]张淑清蒋万录等.单片微型计算机接口技术及其应用[M].第1版.北京:国防工业出版社,2001附录1.程序清单#includereg
52.h//包含头文件,一般情况不需要改动,头文件包含特殊功能寄存器的定义#includeintrins.h//包含NOP空指令函数_nop_;sbitRS=P2^0;//定义端口sbitRW=P2^1;sbitEN=P2^2;sbitCJ=P2^3;//发送超声波控制端sbitZC=P2^5;//正常状态指示灯sbitJG=P2^6;//警告指示灯sbitBG=P2^7;//报警指示灯#defineRS_CLRRS=0#defineRS_SETRS=1#defineRW_CLRRW=0#defineRW_SETRW=1#defineEN_CLREN=0#defineEN_SETEN=1#defineDAP1//DA转换端口voidLCD_write_comunsignedcharcom;//液晶屏写命令函数voidLCD_write_DataunsignedcharData;//液晶屏写数据函数voidLCD_initvoid;//液晶屏初始化voiddelay_usunsignedintn;//延时usvoidDelay_msunsignedinttime;voidINT_initvoid;//中断初始化函数voidT_initvoid;//定时器初始化函数charT0_nT1_nisudujuliCJ_bz=0s_bz=2;doubleSV;unsignedinttime_sudutime_juli;chardisp1[]=cheju:000m;//液晶屏第一行显示数据unsignedints
[2];//存放前后两次距离voidmain//主函数{LCD_init;//液晶屏初始化INT_init;T_init;LCD_write_com0x80;//液晶屏第一行起始地址fori=0;i11;i++//写第一行数据{LCD_write_Datadisp1[i];}while1{juli=time_juli*17/100;//计算距离(m)disp1
[7]=juli/100+0x30;//数据处理disp1
[8]=juli%100/10+0x30;disp1
[9]=juli%10+0x30;ifs_bz==0s
[0]=juli;elses
[1]=juli;ifs_bz==2{sudu=s
[0]-s
[1]*
3.6;//计算相对速度(km/h)}LCD_write_com0x80+0x07;//更新显示距离数据fori=7;i10;i++{LCD_write_Datadisp1[i];}SV=s
[1]/sudu;//计算安全系数ifs
[1]-s
[0]0{ZC=0;DA=0;JG=1;BG=1;}elseifSV
1.5{JG=0;DA=0;ZC=1;BG=1;}elseifSV=
1.5{BG=0;ZC=1;JG=1;if
1.2SV=
1.5DA=0X01;elseif
1.0SV=
1.2DA=0X02;elseif
0.8SV=
1.0DA=0X04;elseif
0.6SV=
0.8DA=0X08;elseif
0.4SV=
0.6DA=0X10;elseif
0.2SV=
0.4DA=0X20;elseif
0.1SV=
0.2DA=0X40;elseifSV=
0.1DA=0X80;}}}/********************INT1中断函数*******************************/voidmy_INT1voidinterrupt2//接收超声波{TR1=0;time_juli=TH1*
2.56+TL1/100+655*T1_n/10;//计算超声波发送到返回的数据(ms)CJ=1;CJ_bz=0;}/********************T0中断函数*******************************/voidmy_T0voidinterrupt1{TH0=0X3C;//定时50msTL0=0XB0;ifT0_n++==20//1S发送一次超声波{T0_n=0;ifCJ_bz==0{s_bz++;ifs_bz==3s_bz=0;CJ=0;TR1=1;T1_n=0;TH1=0X00;TL1=0X00;CJ_bz=1;Delay_ms1;CJ=1;}}}/********************T1中断函数*******************************/voidmy_T1voidinterrupt3{T1_n++;}/****************外部中断1初始化*********************************/voidINT_initvoid{IE=0x8e;//允许外部中断
1、定时器
0、定时器1和总中断TCON=0X04;//中断1为下降沿触发}/****************定时器
0、1初始化*********************************/voidT_initvoid{TMOD=0X11;//设置定时器0和1为工作方式1TH0=0X3c;//定时器0定时50ms初值TL0=0Xb0;TH1=0X00;TL1=0X00;}/****************************timems延时函数***************************//*函数原型:Delay_msunsignedinttime/*函数功能:延时Timems/*输入参数:time/*输出参数:无/**********************************************************************/voidDelay_msunsignedinttime{unsignedintj;for;time0;time--{j=1500;whilej--;}}/******************************************************************//*微秒延时函数*//******************************************************************/voiddelay_usunsignedintn//延时如果需要高精度延时请嵌入汇编{ifn==0{return;}while--n;}/******************************************************************//*液晶屏写入命令函数*//******************************************************************/voidLCD_write_comunsignedcharcom{RS_CLR;RW_CLR;EN_SET;P0=com;delay_us5;EN_CLR;}/******************************************************************//*液晶屏写入数据函数*//******************************************************************/voidLCD_write_DataunsignedcharData{RS_SET;RW_CLR;EN_SET;P0=Data;delay_us5;EN_CLR;}/******************************************************************//*液晶屏初始化函数*//******************************************************************/voidLCD_initvoid{LCD_write_com0x38;/*显示模式设置*/Delay_ms5;LCD_write_com0x38;Delay_ms5;LCD_write_com0x38;Delay_ms5;LCD_write_com0x38;LCD_write_com0x08;/*显示关闭*/LCD_write_com0x01;/*显示清屏*/LCD_write_com0x06;/*显示光标移动设置*/Delay_ms5;LCD_write_com0x0C;/*显示开及光标设置*/}2.总体电路图致谢在本次毕业设计中,我学到了很多东西,不仅仅是完成了一篇论文,更重要的是这个做毕业设计的过程,这个忙碌而又充实的过程让我受益非浅在毕业设计题目选定后,我开始了资料的查阅,除了查询一些实体书外,也在网上查看了一些元器件的技术参数和资料,在这个过程中,重温了一些以前学到的知识,并且加深了我对一些专业知识的认识,并且学到了很多在课堂上没有学到的电子元件的资料和应用,加强了我对专业知识更深层、更广泛的认识本论文是在崔慰平老师指导和帮助下完成的在论文研究中,老师给了我莫大的帮助崔老师渊博的学术理论知识,严谨认真的治学态度、以及平易近人、待人宽厚的为人风格以及敏锐的思维习惯、严谨的治学态度和忘我的工作作风使我受益终生崔侯老师那里,我不仅学会了许多知识,更重要的是学到了精益求精,学无止境的治学精神和做人的基本道理在此,我谨向老师致以诚挚的谢意!在设计的时候,遇到过各种各样的困难,很幸运的是有老师和同学的帮助,才让我按时完成了毕业设计任务,在此我向所有在这次设计中给予我帮助的老师和同学致以深深的谢意这次毕业设计作为我离校前的最后一次考验,不仅提高了我独立思考和自学的能力,而且加强了我对专业理论的理解和掌握,是对我大学4年学习知识的温习和总结,也是一次小规模的验收通过这次毕业设计收获了知识,对待学习的态度和面对困难迎难而上的精神,对即将步入社会的我来说是十分宝贵和受益终身的财富由于我水平有限,论文中的疏漏和不足之处再所难免,恳请批评指正S1S2t超声波发射同时开始中断计时开始超声波接收同时中断计时结束距离S1=vt1/2=340*t1*10-3/2所用时间为t1超声波发射同时开始中断计时开始距离S2=vt2/2=340*t2*10-3/2超声波接收同时中断计时结束所用时间为t2安全距离/S150m20m30km/h高速路普通路120km/h安全速度/V主控制芯片1传送车间距离给系统二接收超声波发射超声波显示距离显示速度接收系统一的数据主控芯片2声光报警控制车的速度系统初始化控制超声波发射计算车间距,相对速度子程序计算S2/V相对,确定防撞模型处理子程序根据相应防撞模型计算刹车力度FS1-S20是否抑制报警是否开始处理子程序入口显示激励计算两车间的距离保存超声波发送的与接收的时间发送超声波存储车距参数S2-S10处理子程序报警计算相对速度绿灯亮黄灯亮绝对安全刹车或减速接收并显示距离红灯亮计算安全系数S2-S10SV
1.5SV
1.5。