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淘豆网网友近日为您收集整理了关于毕业设计（论文）-基于单片机的汽车防追尾碰撞报警系统设计的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：毕业设计（论文）-基于单片机的汽车防追尾碰撞报警系统设计 全套设计,欢迎咨询扣扣 论文原创性声明我以诚信声明: 本人所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉纺织大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同学习的同学对本次写论文做的贡献均会在论文中作了明确的说明并表示了谢意。作者( 签字):签字日期:2010 年 12 月 15 日版权使用授权书武汉纺织大学有权保存学位论文的电子和纸质文档,可以借阅或上网公开本学位论文的全部或部分内容, 允许论文被查阅,可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对于保密论文,按保密的有关规定进行法律处理。作者( 签字):签字日期: 年月日指导老师( 签字):签字日期: 年月日全套设计,欢迎咨询扣扣 目录摘要............................................................................................ .....II一. 引言..................................................................................... 1( 一) 社会背景及意义............................................................. 1( 二) 国内外研究现状............................................................. 1( 三) 设计思路....................................................................... 1( 四) 论文组织结构................................................................ 3二. 系统关键技术分析................................................................... 3( 一) 模数转换技术................................................................ 31. 模数转换模块( ADC) .................................................... 32. ADC 工作原理.................................................................. 43. ADC 采样时间和转换时间................................................. 5( 二) 寻迹导航技术................................................................ 8( 三) 红外检测技术................................................................ 9( 四) 脉宽调制技术.............................................................. 10三. 系统架构设计.........................................................................11( 一) 系统功能结构设计.........................................................11( 二) 各模块功能分析........................................................... 12四. 系统硬件电路设计................................................................. 14( 一) 稳压电源电路设计......................................................... 14( 二) 模拟光电传感器电路设计.............................................. 15( 三) 红外避障传感器控制电路设计....................................... 17( 四) 声光指示电路设计........................................................ 19( 五) 电机驱动电路设计........................................................ 19五. 系统测试.............................................................................. 21( 一) 系统测试工具................................................................ 21( 二) 测试结果与分析........................................................... 23结束语.......................................................................................... 25参考文献....................................................................................... 27致谢............................................................................................. 29全套设计,欢迎咨询扣扣 摘要随着人们生活水平的日益提高, 汽车数量也与日俱增, 因此汽车的行驶安全就显得尤为重要。介绍一种基于单片机 Fusion FPGA AFS600 芯片的汽车防追尾碰撞报警系统, 他是自动检测行进中汽车前后方障碍物的距离, 当达到安全极限距离时, 会发出声光报警, 提示驾驶员进行相应的操作。给出该报警系统的软硬件设计,实践证明该系统有效且准确。为提高汽车运行的安全性和降低碰撞发生的可能,本文讲述一种主动型汽车防追尾碰撞报警系统。该系统装置将单片机的实时控制及数据处理功能, 与毫米波雷达的测距技术、传感器技术相结合, 可检测汽车运行中前方、后方障碍物与汽车的距离及汽车车速, 通过数显装置显示距离, 并由发声电路根据距离远近情况发出警告声。关键词: 单片机; 碰撞; 报警; 检测全套设计,欢迎咨询扣扣 AbstractWith rising of living stangard,the number of cars increased every day,socars driving safety is particularly important. The system of automobileanti-collision alarming system based on single Fusion FPGA AFS600-chipis introduced,it can auto detect distance frontage an rear fraise,when reachcritical security distance,alarming of sound an light are given,the syste position anf software project are showed,Exp eriment resultsprove validity and veracity.In order to enhance the safety of cars and reduce the possibility of acollision, the paper about a pro -active anti-vehicle collision warning system.The system will be installed real-time control of the microcontroller anddata processing functions, and millimeter -wave radar ranging technology,sensor technology, could be detected in the vehicle running in front, therear vehicle barriers and the distance and vehicle speed, through thesignificant number of Device shows that distance by distance voice circuit sbased on the situation issued a warning sound.Keywords:detection全套设计,欢迎咨询扣扣 一引言( 一) 社会背景及意义为有效降低小汽车碰撞事故的高发率,近年来广大电子爱好者始终都在试图通过制作模型的方式, 努力探寻解决该问题的可行方案, 而模型制作所需的硬件基础尤其成为解决问题的关键。第二届“ Actel”杯中国大学生电子竞赛的举办, 为这一问题的解决提供了契机, 主办方提供的Fusion StartKit FPGA 开发板上 AFS600 芯片独特的资源设计和强大的执行能力, 为高速公路汽车防追尾系统模型的研究与实现奠定了坚实的硬件基础。这一系统研究的成功将为汽车安全驾驶提供一个具有价值的参考, 在一定程度上可减少或消除追尾事故的发生, 防止行车过程中对行人造成安全隐患, 从而达到安全行驶的目的。( 二) 国内外研究现状通过资料的收集和网上相关的查阅,得知汽车防追尾的话题在国内外一直很受关注。国内近年来也出现了轮胎气压检测、汽车防追尾仪和防追尾指示灯等汽车防追尾装置的研发与投产, 但这类装置有些只为解决由于汽车硬件故障造成防追尾事故而设计, 有些装置虽然以发出警示信息等方式, 为驾驶者在突发状况下采取应急措施提供条件, 但都在很大程度上忽略了人为因素对追尾事故的影响, 此外这类装置较高的成本也阻碍其投产与推广。基于 Fusion StartKit FPGA 的高速公路汽车防追尾系统模型的研究将对以后这类产品的研究提供一个更好的构想。本课题将以人为本作为核心出发点, 弥补驾驶者因主观失误造成事故而设计。通过进一步改进可附加在成品汽车上,在整车设计中可把其作为一个标准的汽车电子配件。随着时间和技术的推移, 市场中将会出现更多汽车安全类的产品, 但由于市场接受需要一个过程, 截止目前, 还没有一个类似的安全产品在成品汽车上应用。(三) 设计思路本系统模型采用两辆智能小车进行汽车防追尾的设计与实现[ 3 ]。智能小车有两个电机, 后轮为驱动电机, 前轮为转向电机, 可通过 PWM 控制全套设计,欢迎咨询扣扣 电机的转向和转速。黑色路径为智能小车的识别标志, 模拟高速公路中的实际道路。系统中设计了两条黑色路径, 一条为慢车道, 另一条为快速车道, 也就是超车道。设计的重点在路径识别和智能避障上, 首先要实现智能小车在指定的路线上行驶, 之后实现智能小车的避障功能。考虑到实际道路中不同的情况, 系统在设计中放置了固定障碍物和移动中的障碍物( 车速较慢的智能小车 2, 以下简称车 2), 为了能够更好的体现路况, 着重对直道、普通弯道和 S 形弯道等 3 种走向的黑色路径做了设计。黑色路径识别是通过模拟光电传感器来实现的, 根据光敏电阻的阻值随光强度变化而变化的原理, 在检测中取其一端电压为输出信号,当模拟光电传感器在跑道上不同位置时, 通过输出信号电压的变化来判断和识别智能小车的位置;障碍物检测是通过红外避障传感器来实现的,在 3-80cm 范围内可调,可根据不同的情况调整其检测的距离。根据动量守恒原理,速度越快惯性越大,所以在应用中,调车 2 的检测距离为 20cm,调车 1( 速度较快的智能小车, 以下简称车 1) 的检测距离为 50cm。系统开发了智能小车高性能的仿真平台, 对模拟光电传感器的前瞻性能进行了深入研究。由于转向电机、驱动电机和车身都是高阶惯性延迟环节, 从输入到输出需要一定的时间, 越早知道前方道路的信息, 就越能减小从输入到输出的滞后。为了使智能小车达到一定速度, 模拟光电传感器在安装时, 采用了一定的前瞻性。前瞻能检测车前方一定距离的赛道, 在一定的前瞻范围内, 前瞻越远的传感器方案, 其极限速度就会越高, 其高速行驶过程中对引导线的跟随精度也相对较高, 系统的整体响应性能较好。因此路径识别模块将模拟光电传感器置于车身的前方,以利于更好地调整车辆的姿态。除了车 1 速度上的优势和车 2 的倒车功能外,两车几乎具有完成相同的功能。在行驶中, 将两车同时放在慢车道上, 车 1 在前车 2 在后, 因为车 1 的速度较快,所以在行驶过程中车 1 必然会追上车 2,这样就模拟了高速公路上防追尾和超车的功能, 有效的解决了在同一车道上, 因为两车速度的不同而发生的追尾事故。因为在沿途中还放置有固定障碍物,模拟车坏在路上或前方道路维修等情况, 所以车 2 也追加了避障功能,这样使整个模型显得更具有说服力。硬件设计以 Fusion StartKit FPGA 开发板为核心, 结合自制的电源电路、数据采集电路、电机驱动电路、声光指示电路和车距检测电路共同实现要求的功能。智能小车通过模拟光电传感器采集路径信息, 并将所检测到信号送至控制系统, 控制系统经判断后选择相应的执行程序, 控制智能小车将要执行的状态。利用红外避障传感器检测前方路面的情况,全套设计,欢迎咨询扣扣 当检测到前方有障碍物时, 小车将减速或驶向快速车道, 在快速车道上能自动实现加速超车功能, 并返回慢速车道。车 2 还额外的增加了倒车功能, 当前端的模拟光电传感器检测到倒车标志时, 小车会自动停车,并开启后端模拟光电传感器, 检测车后路况信息, 执行倒车功能; 当后端模拟光电传感器检测到停车标志时, 小车停止,尾灯电亮,电机关闭,以示倒车完成。智能小车车速与转向功能是通过 PWM 调节来控制的, 控制中心根据外界路况信息调节 PWM 占空比, 实现小车的智能控制。( 四) 论文组织结构论文分五部分介绍整个设计过程:第一部分主要介绍课题来源的背景和课题研究的社会意义;分析国内外类似课题的研究状况; 对课题的设计思路和整个系统模型的创新性做了介绍; 概述论文的整体结构和各章节内容要点。第二部分对系统中应用的关键技术做了分析, 主要包括模数转换技术、寻迹导航技术、红外检测技术和脉宽调制技术。第三部分结合系统功能框图整体描述了系统的功能设计,并对各模块功能进行了分析。第四部分介绍了系统硬件电路设计,对系统中各模块的应用电路做了较为详细的分析。第五部分首先介绍了系统所需的测试工具及其性能指标, 之后对系统硬件电路各个模块进行了测试, 并对测试结果进行了较为详细的分析。二系统关键技术分析( 一) 模数转换技术Fusion StartKit 是基于 Actel 公司的 Fusion 混合信号 FPGA 而设计的开发平台,核心芯片采用 Actel 公司 Fusion 系列 60 万门的 AFS600,该系列是世界上首个混合信号 FPGA, 将模拟的 AD、 RC 振荡器、模拟 I/O、RTC等融入到数字的 FPGA 中, 为实现真正的 SOC 提供特有的解决方案[ 1 ]。1. 模数转换模块( ADC)系统在应用中并不需要外加 ADC转换器, 结合 Fusion内部的模数转换功能对模拟信号进行采集和处理。Fusion模拟系统的核心是一个可编程的全套设计,欢迎咨询扣扣 逐次逼近型( SAR) 模数转换器 ADC。可通过设计将其配置为 8位、 10位和12位的操作模式,利用片内一个 32:1的多路选择器实现 32个采样通道输入。在 8位操作模式下, ADC单个通道的采样率最高可达 600ksps,多个通道同时使用时, 则所有通道分时采样, 平分采样速率。ADC 与模拟多路选择器如图 1 所示。图中显示了模拟 Quad、模拟输入多路选择器 MUX 和 ADC 的系统框图, ADC 提供多个自监测的模式( 例如:监测内核电压、内部的温度等) 以保证在上电和运行期间的稳定性和高可靠性。这些模拟模块、多路选择器和 ADC 都是通过实实在在的硬件连线连接在一起。模拟多路选择器(MUX)(1到32路)Vcc(1.5V)模拟Quad0模拟Quad1PadsAV0AC0AG0AT0ATRTN0AV1AC1AG1AT1模拟Quad8模拟Quad9AV8AC8AG8AT8ATRTN5AV9AC9AG9AT9温度监控器……0131ADC输入到FPGA的数据(ADC转换结果)内部二极管图 1 ADC 与模拟多路选择器2. ADC 工作原理Actel Fusion 器件中的 ADC 是一个 12 位逐次逼近型( SAR) ADC, 它内部主要由采样保持电路、比较器、逐次逼近寄存器和 DAC 等模块组成,采样保持电路主要是对外部模拟信号进行采样, 并保持采样得到的模拟信号, 它将和 DAC 的输出结果通过比较器来比较, 比较器的输出结果来控制逐次逼近寄存器中的移位寄存器是否继续移位, 寄存器输出的结果送给 DAC 实现数字量与模拟量转换, 最终又回到原先的比较器输入端,构成一个反馈系统, 直到输入电压与 DAC 输出的电压相等时, 移位寄存器停止工作, 此时逐次逼近寄存器输出的值即为最后转换的数字结果[ 8 ]。ADC 结构图如图 2 所示。全套设计,欢迎咨询扣扣 比较器+-采样保持逐次逼近寄存器(受移位寄存器控制)DACVdac数字转换结果VrefVin ADC CLK图 2 ADC 结构图3. ADC 采样时间和转换时间在 ADC 的参数中, 采样时间和转换时间是使用者非常关心的一个参数, 它决定了外部输入信号的带宽。在 Fusion 的 ADC 中, 采样时间和转换时间是不同的,采样时间定义为转换时间加上 ADC 控制器操作的时间,在 Fusion 中 ADC 控制器为 ASSC( ADC 采样序列控制器),这个模块在生成模拟模块的时候可以自动生成[ 9 ]。采样和转换的时间示意图如图 3 所示,ADC 采样和转换时间描述如表 1 所示。模拟Quad模拟Quad模拟多路选择器ADC 模拟软IP…………SH ADC结果开始转换TsampleTprescaler或TstrobeTacquisition TturnaroundTconversionTsample_fusion图 3 采样和转换时间示意图全套设计,欢迎咨询扣扣 表 1 ADC 采样和转换时间描述名称含义Tsample采样保持电路采样模拟信号的时间, 储存在输入电容中, 它的时间( 2+STC) × LKTprescaler_setting 或 Tstrobe当使用电压检测时并使用Prescaler, 则为Tprecaler_setting— Precaler的设置时间, 没有使用时这个时间是不存在的当使用电流或温度检测时, 则为Tstorbe—选通时间, 一定存在Tacquisition_hold获取和保持时间, 包括 Tsample和 Tprescaler_setting 或Tstrobe 前两者的时间,在电压监控中如果使用 Prescaler,最小值为 10us, 不使用则只有 Tsample,在电流和温度监控中最小值为5usTconversion 转换时间, 包括Tacquisition_hold 和 ADC 内部处理时间TturnaroundADC 控制处理时间,从读取转换结果到下次开采样的时间, 根据控制器的不同时间也不同, Fusion自带的 ADC 控制器 IP 为 ASSC,由SmartGen 软件生成, 该时间与通道数目、标准信号个数都有关系Tsample_fusion Fusion 的 ADC 两次采样的时间间隔, 从模拟信号输入到转换结果输出并启动下次采样( 1) 单通道转换时间计算公式:T_conversion=t_sync_read+t_acquisition_hold+t_distrib+t_post_cal+t_syn播放器加载中，请稍候...
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毕业设计（论文）-基于单片机的汽车防追尾碰撞报警系统设计 全套设计,欢迎咨询扣扣 论文原创性声明我以诚信声明: 本人所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉纺织大学或...
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In addition, the ultrasonic energy and the attenuation is (来源：淘豆网[/p-2226459.html])directlyproportional to the square of the distance, the farther the distance, the lower sensitivity andthus Ultrasonic Ranging way so that only apply to a shorter distance. At present, ultrasonicrange finder at home and abroad in general, the ideal distance of the measurement 1~5m,based on AT89S52 ultrasonic range-finder. Receiving circuit using the panydedicated CX20106A infrared detecting chip, the chip used in the detector circuit 38kHz,the text (来源：淘豆网[/p-2226459.html])of the chip through the careful analysis of the internal circuit design essfully 40kHz ultrasonic detection of hardware circuitry and adjustable gain, The useof digital rangefinder display the distance between objects.Key words:URCX20106A;MCU AT89S52黑龙江工程学院本科生毕业设计目录摘要 IAbstract II第 1 章引言 11.1 课题的目的和意义11.2 汽车雷达的发展历史11.3 主要内容 2第 2 章系统方案论证 42.1 系统设计要求 42.2 总体方案 42.3 模块方案比较和选择52.3.1 测距方案的选择 52.3.2 控制方案的选择 82.3.3 显示方案的选择 82.3.4 测温方(来源：淘豆网[/p-2226459.html])案的选择 82.4 本章小结 9第 3 章系统硬件设计 103.1 系统硬件设计思想103.2 控制模块的设计 103.2.1 单片机 AT89S52 103.2.2 外部引脚说明 103.3 测距模块的设计 143.3.1 超声波发射模块电路设计143.3.2 超声波接收模块电路设计153.4 测温模块的设计 163.4.1 DS18B20 温度传感器163.4.2 DS18B20 温度传感器与单片机的接口电路 173.4.3 超声波传播速度与温度的关系 17黑龙江工程学院本科生毕业设计3.5 显示模块的设计 183.5.1 1602 液晶显示183.5.2 LCD1602 管脚功能 183.5.3 液晶显示部分与单片机的接口193.6 报警模块的设计 193.7 键盘电路的设计 203.8 电源模块的设计 203.9 本章小结 21第 4 章系统软件设计 224.1 编写语言的选择 224.2 算法设计 224.3 主程序流程图的设计224.4 子程序流程图的设计244.4.1 DS18B(来源：淘豆网[/p-2226459.html])20 程序设计244.4.2 键盘程序设计 244.3 本章小结 26第 5 章软硬件调试及性能275.1 系统的调试 275.2 系统测量数据及误差分析 275.2.1 测量数据 275.2.2 误差分析285.3 本章小结 28结束语29参考文献 30致谢 32附录 33黑龙江工程学院本科生毕业设计1第 1 章引言1.1 课题的目的和意义随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,越来越多的家庭购置了私家车,有些家庭甚至有三四辆,因此汽车的数量大副攀升,由于倒车而产生的问题也日益突出。一方面汽车的数量逐年增加,公路、街道、停车场和车库拥挤不堪,可转动的空间越来越少;另一方面,新司机及非专职司机越来越多,因倒车引起的纠纷越来越多,车辆之间、车辆与人、车辆与墙壁等障碍物之间的碰撞时有发生。在 2006 年汽车事故的发生比例中,倒车引起的事故占 28%,倒车已成为令人们头痛的一项任务,即使是经验丰富的司机也在抱怨倒车是件费力费神的事[1]。据统计,危险境况时,如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间,则可分(来源：淘豆网[/p-2226459.html])别减少追尾事故的 30%,路面相关事故的 50%,迎面撞车事故的 60%。改善倒车遇到的窘境被越来越多的人所关注,人们对汽车操纵的便捷性提出了更高的要求,希望有种装置能够解决汽车倒车给人们带来的不便,消除驾驶中的不安全因素,可将车快速准确的停放在指定的位置。但是传统的汽车倒车预警系统的功能简单,驾驶员仍然需要通过后视镜去判断车后的物体,以及通过估计汽车和车后障碍物的距离完成倒车任务,仍存在很大的危险因素[2]。针对这一情况,我们可以在常见的汽车倒车报警装置的基础上进行改进和创新,利用超声波测距法和AT89S52 单片机,设计一种响应快,可靠性高且较为经济的汽车倒车雷达系统。1.2 汽车雷达的发展历史倒车雷达的快速发展始于 20 世纪末 21 世纪初,经过几年的时间,随着技术发展和用户需求的变化,倒车雷达在几年的时间里大致经过了六代的演变。第一代:倒车时通过喇叭提醒。“倒车请注意!”想必不少人还记得这种声音,这就是倒车雷达的第一代产品,只要司机挂上倒档,它就会响起,提醒周围的人注意,不能算真正的(来源：淘豆网[/p-2226459.html])倒车雷达,基本属于淘汰产品。第二代:采用蜂鸣器不同声音提示驾驶员。这是倒车雷达系统的真正开始。倒车时,如果车后 1.5m~1.8m 处有障碍物,蜂鸣器就会开始工作。蜂鸣声越急,表示车辆离障碍物越近。但没有语音提示,也没有距离显示,虽然司机知道有障碍物,但不能确定障碍物离车有多远,对驾驶员帮助不大[3]。第三代:数码波段显示具体距离或者距离范围。这代产品比第二代进步很多,可黑龙江工程学院本科生毕业设计2以显示车后障碍物离车体的距离。如果是物体,在 1.8m 开始显示;如果是人,在 0.9m左右的距离开始显示。这一代产品有两种显示方式,数码显示产品显示距离数字,而波段显示产品 3 种颜色来区别:绿色代表安全距离;黄色代表警告距离;红色代表危险距离,必须停止倒车。第三代产品把数码和波段组合在一起,比较实用,但安装在车内影响美观[4]。第四代:液晶屏动态显示。不用挂倒档,只要发动汽车,显示器上就会出现汽车图案以及车辆周围障碍物的距离,色彩清晰漂亮,外表美观,可以直接粘贴在仪表盘上,安装很方便。不过 L(来源：淘豆网[/p-2226459.html])ED 外观虽精巧,但灵敏度较高,抗干扰能力不强,所以误报也较多[5]。第五代:魔幻镜倒车雷达。结合了前几代产品的优点,采用了最新仿生超声雷达技术,配以高速电脑控制,可全天候准确地测知 2m 以内的障碍物,并以不同等级的声音提示和直观的显示提醒驾驶员。魔幻镜倒车雷达可以把后视镜、倒车雷达、免提电话、温度显示和车内空气污染显示等多项功能整合在一起,并设计了语音功能。因为其外形就是一块倒车镜,所以可以不占用车内空间,直接安装在车内后视镜的位置。而且颜色款式多样,可以按照个人需求和车内装饰选配[6]。第六代:整合影音系统。专为高档轿车生产,第六代产品在第五代的基础上新增了很多功能,外观上看,比第五代产品更为精致典雅。功能上看,它除了具备第五代产品的所有功能之外,还整合了高档轿车具备的影音系统,可以在显示器上观看 DVD影像。目前市场上经销的倒车雷达品牌多达几十种,价格从上百到一两千不等,在全国零售市场上销售的主要有固地、铁将军、伊莱、豪迪、奇贞、铭品、全安、佐敦、永泰和、俊邦视宝等品牌,基本上国产品牌占 90%,而进口产品在终端市场上零售的较少。处在我国汽车用品大行业环境的繁荣背景下倒车雷达已渐渐形成一个较大的行业,而且已呈现出一派激烈竞争的态势[7]。1.3 主要内容本课题的主要内容是设计汽车倒车雷达预警系统,并实现其功能,共分为五章,各章内容如下:第 1 章引言:包括课题的背景、意义以及汽车雷达的发展过程。第 2 章系统方案论证:首先说明汽车倒车雷达预警系统的设计要求,提出本系统的设计方案,然后分别对测距模块、控制模块、温度补偿模块和显示报警模块进行方案论证,并确定最佳设计方案.第3章系统硬件设计:首先分析超声波传感器的工作原理,确定超声波发射模块、黑龙江工程学院本科生毕业设计3超声波接收模块、测温模块、显示模块、报警模块以及电源模块电路的设计思想,然后对每个模块的电路分别进行设计,并对设计好的电路做详细说明。第 4 章系统的软件设计:在软件设计中,采用模块化设计思想,分别对系统的初始化模块、测距模块、测温模块、中断检测模块、数据处理模块和显示模块的程序进行软件设计。第 5 章系统软硬件功能调试:首先将硬件与软件结合在一起,将程序代码烧写入单片机,观察现象,并记录下来。播放器加载中，请稍候...
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