汽車防撞預(yù)警系統(tǒng).pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展交通運(yùn)輸業(yè)日益興旺，汽車的數(shù)量在大副攀升。交通擁擠狀況也日趨嚴(yán)重，撞車事件屢屢發(fā)生，造成了不可避免的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)一種響應(yīng)快，可靠性高且較為經(jīng)濟(jì)的汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)勢(shì)在必行。
　　 本文研究設(shè)計(jì)了一種基于CAN總線和超聲波測(cè)距的汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)。其核心在于快速、準(zhǔn)確地測(cè)量出汽車與障礙物之間的距離，并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)通知其它的汽車控制系統(tǒng)(如剎車系統(tǒng))以達(dá)到防止碰撞的目的?；谶@一思想

2、本系統(tǒng)主要由超聲波發(fā)射接收電路和數(shù)據(jù)傳輸電路兩部分組成。其中超聲波發(fā)射、接收部分以空氣中超聲波的傳播速度為確定條件，利用發(fā)射超聲波與反射回波時(shí)間差來測(cè)量汽車與障礙之間的距離。溫度對(duì)超聲波波速的影響以及測(cè)量盲區(qū)的存在是超聲波測(cè)距時(shí)誤差和誤測(cè)的主要根源.本設(shè)計(jì)采取了溫度補(bǔ)償和加入自動(dòng)增益可調(diào)電路來減小了系統(tǒng)的測(cè)量誤差。數(shù)據(jù)傳輸部分采用CAN總線傳輸將整個(gè)防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)為汽車智能CAN總線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，能夠?qū)y(cè)距部分的測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地傳給

3、相應(yīng)的控制系統(tǒng)。
　　 論文從原理分析、硬件實(shí)現(xiàn)、軟件實(shí)現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)分析四個(gè)方面進(jìn)行討論。論文做了如下工作：
　　 原理分析：CAN總線傳輸?shù)捏w系結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)途徑，研究了CAN總線傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)和實(shí)現(xiàn)原理等；超聲波測(cè)距部分分析了超聲波的特點(diǎn)和類型、超聲波傳感器的原理和主要參數(shù)、超聲波測(cè)距原理等，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步討論了影響超聲波測(cè)距的因素及提高超聲波測(cè)距系統(tǒng)測(cè)距精度的措施。
　　 硬件實(shí)現(xiàn)：根據(jù)原理分析的結(jié)果進(jìn)行方案論證

4、和器件選型，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了CAN總線通信模塊和超聲波測(cè)距模塊的硬件電路。
　　 軟件實(shí)現(xiàn)：設(shè)計(jì)中需要考慮軟件編程的器件較多，大致可分為如下三個(gè)部分，CAN總線數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字溫度傳感器DS18B20測(cè)溫控制、超聲波測(cè)距控制。
　　 實(shí)驗(yàn)分析：針對(duì)超聲波測(cè)距的特點(diǎn)分別從超聲波對(duì)不同材質(zhì)障礙物的敏感度、溫度對(duì)超聲波測(cè)距的影響、超聲波測(cè)距的可重復(fù)性、檢測(cè)測(cè)距盲區(qū)等方面設(shè)計(jì)了若干實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，最后對(duì)系統(tǒng)的性

5、能給予了科學(xué)的評(píng)價(jià)并提出了改進(jìn)方案。
　　 本設(shè)計(jì)具有性能穩(wěn)定可靠、測(cè)距精度高、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，具體在以下幾個(gè)方面得以體現(xiàn)：
　　 1.系統(tǒng)CPU采用Atmel公司的AT89S51微處理器。它具有可靠性高、性能穩(wěn)定、功能強(qiáng)大、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是目前使用最廣泛的嵌入式處理器之一，廣泛應(yīng)用于汽車電子、家用電器、儀器儀表等眾多領(lǐng)域。其復(fù)位端采用施密特觸發(fā)輸入，可以使外部擴(kuò)展的I/O電路和微處理器得到同步復(fù)位，實(shí)時(shí)性很好。

6、r>　　 2.本系統(tǒng)直接由AT89S51微處理器通過定時(shí)器產(chǎn)生40kHz方波信號(hào)去驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射器，在發(fā)射超聲波的同時(shí)微處理器同步啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，開始計(jì)時(shí)并檢測(cè)回波信號(hào)。而傳統(tǒng)的超聲波測(cè)距電路采用兩片NE555產(chǎn)生40kHz方波信號(hào)。本系統(tǒng)與之相比具有控制精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)性好、波形穩(wěn)定、線路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
　　 3.超聲波在空氣中傳播，其速度主要受溫度影響，因此在超聲波測(cè)距電路中采取了溫度補(bǔ)償措施。其實(shí)現(xiàn)為通過采用具有較高測(cè)量精度的Dal

7、las半導(dǎo)體公司的數(shù)字溫度傳感器DS18B20測(cè)量環(huán)境溫度，據(jù)此根據(jù)超聲波速度與溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量距離的修正，從而實(shí)現(xiàn)了超聲波測(cè)距電路的溫度補(bǔ)償，進(jìn)而具有較高的測(cè)距精度。
　　 4.為了減小測(cè)量盲區(qū)在信號(hào)調(diào)理電路中采用數(shù)字電位控制計(jì)x9313w實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)調(diào)節(jié)，它可以根據(jù)障礙物的遠(yuǎn)近自動(dòng)調(diào)節(jié)回波信號(hào)的幅值，減小信號(hào)失真，從而達(dá)到減小測(cè)量盲區(qū)的目的。
　　 5. CAN總線接口的實(shí)現(xiàn)采用了Philips公司生產(chǎn)