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ELECTRONICS WORLD ?探索与观察
超声波传感器可用于距离的检测与计算，在机器人的避障、汽车倒车、测量等许多方面都有着非常广泛的应用。设计了一个基于超声波传感器的测距系统，包括超声波测距模块、单片机控制模块、驱动显示模块和报警模块。当汽车与障碍物的距离低于预设报警距离，该系统会发出报警。经测试，该系统精度能达到3mm ，报警距离可调，蜂鸣器报警以提示驾驶人员，可以有效预防碰撞。
概述：近年来随着社会的不断发展，传统的测距方法在很多场合如汽车防撞电子系统无法满足需求。而超声波测距仪可以应用到汽车的防撞系统中，汽车发生碰撞的主要原因是由于汽车距其前方物体的距离与汽车本身的车速不相称造成的，即距离近而相对速度又太高。这就可以运用到超声波测距原理，实时的检测车头或车尾与障碍物间的距离，当汽车与障碍物间的距离过近，会报警甚至紧急刹车。这样就会大大提高汽车行驶的安全性，减少甚至避免车祸的发生（韩利凯，韩旭，基于A T89C51单片机的汽车智能防撞系统设计：电子设计工程,2017）。
19世纪末20世纪初，随着压电效应的发现，超声波可以用电子技术产生因而得到了广泛应用（杨秀增,杨仁桓，基于FPGA 的高精度超声波测距仪设计：现代电子技术,2017）。中国测试技术研究所的李茂山对超声波测距原理、误差产生等进行了研究测试。西安交通大学的雷鸣雳、周功道、冯祖仁分析了超声波回波反射法定位的缺点，提出了一种基于伪码技术的超声波无线电定位法。实验表明，此方法提高了定位的准确性，扩大了有效应用范围（雷鸣雳,周功道,冯祖仁,基于伪码相关技术的超声波—无线电定位系统:微电子学与计算机，2004）。日本的Takanori EMARU 提出了一种基于双频超声波的相位检测法，该方法的测量精度高。
本文首先研究了超声波测距的原理，介绍了超声波测距防撞系统的方案。然后，详细阐述了超声波测距系统硬件电路和软件程序的设计。最后，对系统进行测试分析。
1 超声波测距原理和方案
目前常用的超声波定位方法有包络检测法、回波检测法和到达时间测量法。到达时间测量法将超声波的发射和接收传感器置于同一端，超声波发射出去后，遇到障碍物就会被反弹回来，计算出超声波的发射头与障碍物之间的距离。本文采用到达时间法，选用的传感器为HC-SR04，外形如图1所示。有效测量范围为2cm-4m 范围内物体的存在。该模块的接收角约15
°。
图1 HC-SR04超声波传感器
系统设计框图如图2所示。报警距离设置的键盘采用独立式键盘。主控芯片采用STC89C52的单片机。报警电路选用蜂鸣器以及
发光二极管对距离进行报警。距离采用数码管显示。
图2 系统方案框图
2 系统软件的设计
系统主程序针对硬件部分进行设计，主程序流程图如图3
所示。
图3 主流程图
3 测距系统实验与误差分析
3.1 测距系统性能实验
成功调试系统的硬件和软件后，开始测试系统的盲区、量程、精度和稳定性（王敏,周树道,彭文星,基于超声波传感器的汽车盲区检测系统研究：自动化技术与应用,2017）。分别在本测距系统2cm 、3cm 、10cm 、20cm 、50cm 、80cm 、100cm 、150cm 、200cm 、300cm 、400cm 、450cm 处放置超声波反射挡板。测得的数据如表1所示，表中实际距离由米尺测量得到，可以看出3cm 以下的测量值与实际值相差甚远，而3cm-400cm 之间测量值与实际值有着明显的线性关系，而在400cm 以上的距离，系统已经检测不到回波信号，无法显示距离值，故可认为本系统的最大量程为400cm 。
表1 超声波测距数据及误差
实际距离/cm 测量距离/cm 绝对误差/cm 实际距离/cm 测量距离/cm 绝对误差/cm
20.5盲区100100.30.33 3.20.2150150.60.6109.50.5200199.20.82020.20.2300300.90.95050.40.4400399.30.780
79.4
0.6
450
----------
3.2 误差分析
误差来源主要有：主控芯片发射和计时的开始时间不一致；由于系统检测电路的灵敏度影响了收到回波与回波被检测到的偏差；由于晶振导致的计时器本身误差；温度、压力、湿度对声速的影响，但通过系统的温度补偿电路可降低这一误差。
4 结论
系统的测距精度达到3mm ，测量范围为2cm 至400cm ，在100cm 至300cm 之间测试准确度以及稳定性较高。测距盲区只有2cm ，能够准确的测量距离，而且控制方便，调试也很简单，可以较好地应用于汽车倒车雷达系统。
基金项目：宿州学院重点课程项目（基金编号：szxy2018zdkc48）宿州学院平台项目（2016ykf05）。
作者简介：郑大波（1983—），男，汉族，河南焦作人，大学本科，研究方向为电气自动化。
基于超声波传感器的汽车防撞系统研究
上汽通用（沈阳）北盛汽车有限公司 郑大波
宿州学院 温 艳
AWS（Advance Collision Warning System）In order to achieve the purpose of the vehicle rollover warning and automatically ask for help when rollover occurred. The paper carried out in-depth study about vehicle rollover mechanism, vehicle attitude solver and remote communication. On this basis, combined forecasting technology and embedded software programming techniques to achieve the rollover warning and automatic alarm for rescue. The paper also used the simulation experiment and real vehicle experiment to verify the vehicle rollover warning effect. And in this paper also used the GSM/GPRS wireless communication technology to achieve alarm for rescue automatically when vehicle occurred rollover. Algorithm, the paper can get the real-time roll angle, then could be utilized in the algorithm of the ehicle rollover danger discriminant index. Then, forecast the vehicle rollover danger discriminant index rorward according to the prediction method of auto regressive model to get the future risk of the vehicle rollover. If forecast the the trend to occur rollover, then alarm the driver by voice or dangerous indicator, in order to the driver have enough time to take proper measures to avoid rollover occurred. The paper select the s3c6410 chip which embedded ARM11 processor as the processor of the main controller. Then take advantage of experiments all used J-Turn, Double lane Change and Fishhook operation
随着汽车数量日益增多， 车速愈来愈高，汽车交通事故 也随之增多。汽车相撞、撞人、 撞障碍物、翻车、冲出公路等 事故时有发生。尤其高速公路 上一旦出现撞车，就会造成多 车相撞。分析撞车原因，大致有：驾驶不慎，能见度不高，车速过快，车距过小或汽车本身故障等。 从1997年开始，很多奔驰车型上安装了一种新的安全驾驶系统，即车距监控防撞系统（图1），该系统减小了驾驶员长时间驾车的劳动强度，同时提高了驾驶的安全性能。 车距监控防撞系统是一个智能型升级版的自动定速巡航系统，当驾驶者驾驶车辆处在定速巡航状态下时，该系统起作用，与前面的车子保持一定的距离,让驾驶更安全，应注意该系统与驻车防撞系统有相似，但又不同，驻车防撞系统可以在车辆停车和倒车时检测车辆前、后、侧面的障碍物距离，在靠近障碍物时 会发出声音警报。本节主要介绍车距监控 防撞系统。 1. 系统作用 车头有测距雷达，我们可以俗称其为 “电眼”，不断监测与前车的距离，根据 自身的车速、两车的距离、角度，及小（窄）路等情况，决定车辆速度，保持车头部距离。当前面的车子急刹，你就算反应不过来，“车距监控防撞系统”会立即通过电脑计算出合适的刹车力度和刹车距离，在与前车相撞之前自动刹停。
2. 系统组成 雷达传感器、DTR监控电脑、指示灯等组成。 3. 元件位置 系统工作指示灯安装在仪表内， 见图1。 雷达传感器一般安装在散热器 上，具体位置如图2。 DTR电脑一般安装在防火墙正 前或靠左侧，如图3。 4. 系统工作原理 主要通过雷达传感器侦测前方障碍物距离车头的远近，当发现障碍物已达到可测范围（距离），则危险距离警告灯会依障碍物的实际距离亮起，当距离过近时，有些车型警告喇叭会“嘀嘀”响起，以警告驾驶者注意前方障碍物已经接近车体，同时DTR电脑会通过车身电脑网络CAN-BAS与发动机电脑、变速器电脑及ESP 、ABS刹车系统电脑通讯，通过限制发动机输出转速，调节刹车作用力及变速箱挡位，控制定速巡航的车速。若前方无障碍物（100米为限）则警告灯会熄灭，车子便会加速至预设的巡航速度。 5. DTR系统的维修： 该系统元件较少，目前故障率较低。如果系统故障，要通过仪器调取其故障码，故障一般出现在传感器或电脑，当出现传感器故障码时，可测量传感器的电源搭铁是否正常，DTR 电脑提供给传感器的电源为20～24V，如果电源搭铁正常则传感器损坏。
基于超声波测距仪汽车防撞系统设计 摘要：STC89C52是STC系列单片机里应用比较广泛的一款，在自动控制领域里享有很高的价值，以其易用性和多功能性受到了广大电子设计爱好者的好评。本次设计主要是利用STC89C52单片机、超声波传感器完成测距报警系统的制作，以STC89C52为主控芯片，利用超声波对距离的检测，将前方物体的距离探测出来，然后单片机处理运算，与设定的报警距离值进行比较判断，当测得距离小于设定值时，STC89C52发出指令控制蜂鸣器报警。 关键词：超声波传感器 STC89C52 0 前言 由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。 1 总体设计方案及论证 1.1 总体方案设计 本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、按键控制、四位数码管显示、报警等子模块。电路结构可划分为：超声波传感器、蜂鸣器、
汽车智能防撞系统的研究 摘要：本文综述世界智能车辆技术在自动防撞方面的应用现状，结合我国高速公路、驾驶习惯及现有传感器的技术状况，分析探究适合中国高速公路及现实国情的汽车智能防撞装置。根据所要实现的基本功能，对比当前采用的四种常用测距方法，最终选用红外激光测距原理，建立了系统方案。汽车红外激光智能防撞装置是一种主动式防撞系统，它能使反应时间、距离、速度三个方面都能得到良好的优化控制，可以有效地避免汽车追尾碰撞事故的发生，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。 关键词：智能防撞激光测距雷达测距单片机语音报警 1 前言 1.1课题研究的价值和意义 随着我国改革开放的不断深入和社会主义经济的不断发展，人们的物质生活日益提高，汽车己经进入千家万户，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的趋势;与此同时，也带来了一个不可避免的问题:交通事故逐年上升。 2004年，全国公安机关交通管理部门共受理道路交通事故51.8万起，造成107077人死亡，比2003年增加2705人，上升2.6%;直接财产损失23.9亿元。在各类事故形态中，机动车碰撞事故占绝大多数。2004年，全国共发生机动车碰撞事故400389起，造成77081人死亡、375620人受伤，分别占总数的77.3%、72%和78.1%。其中，正面相撞事故123577起，造成31715人死亡、128447人受伤，分别占总数的23.9%、29.6%和26.7%;侧面相撞事故196798起，造成29900人死亡、186683人受伤，分别占总数的38%、27.9%和38.8%;追尾相撞事故80014起，造成15466人死亡、60490人受伤，分别占总数的15.5%、14.4%和12.6%。从以上数据，足以说明公路交通安全已是我国面临的重大问题。 我国的高速公路起步随晚，但发展较快。据统计，高速公路每百公里事故率为普通公路的4倍多。高速公路的事故类型，大多数为车辆的追尾碰撞事故，这是由高速公路的特点所决定的。高速公路具有汽车专用、分割行驶、控制出入、全部立交、限制车速以及高标准、设施完备等特点。高速公路由于排除了行人、非机动车的干扰，从而保证车辆可以高速行驶，而具有路面宽阔、标示醒目、标线分明、全线封闭等特点。保证了高速公路具有行车速度快、交通流量大的优点。我国，一般公路平均时速为40~50Km/h，而高速公路平均时速可达80Km/h以上。高速公路车辆速度快、干扰小的特点也促使其发生的事故性质比较严重，一旦发生事故，多数是恶性的交通事故。分析高速公路交通事故的类型和原因，发现超速行驶、恶劣天气时很容易发生制动测滑、甩尾或行车视距不足而导致的追尾碰撞事故。死亡事故中65%以上是追尾相撞造成的。由此可见，如何提高汽车行驶安全性，减少交通事故及其损失，己经刻不容缓的摆在研究人员的面前。 据有关部门对交通事故的统计分析，发现在司机—汽车—环境三要素中，司机是可靠性最差的一个环节，80%以上的事故是由于司机反映不及时或判断失误引起。计算表明，司机反映迟缓1秒，速度为80Km/h的汽车要前进约22.2米，由此可能产生不堪设想的后果。若在夜间或雨、雪、雾等恶劣天气条件下，汽车在中、高速行驶时，很难及时发现前方障碍物并采取必要应急措施。统计表明，在发生撞车的事故中，45%是司机没有看清楚前面车辆所处的位置，30%是发现前方车辆但为时己晚，特别在汽车高速行驶的情况下，前方目标正确识别与否至关重要。根据汽车驾驶自动化和智能化的发展趋势，汽车防撞系统的研制有着重要的意义。 1.2研究的现状
第三章汽车主动防撞系统的总体工程 3.1 各种汽车防撞系统的比较 对于车辆安全来说，最主要的判断依据是两车之间的相对距离和相对速度信息，当本车以较高的速度接近前方车辆时，如果两车之间的距离太近，很容易造成追尾事故。因此，常用的防装系统都将车辆之间的相对距离最为最主要检测任务。 汽车雷达按照其探测方向的不同，主要分为倒车雷达和前视雷达两种，汽车倒车雷达由于探测距离较短，一般运用超声波或红外探测两种方式构成，该项技术已经比较成熟，国内外已经有相应的产品。而相比较来说，在高速公路中由于车速快，要求防撞雷达探测距离要长，故高速公路的防撞系统要求较高。而且在恶劣天气情况下，如雨，雪，雾等天气，以及前方车辆尾部卷起的气沫灰尘所造成视野不良等情况时，防撞预警系统应向驾驶人员提供前方车辆和障碍物的距离，相对速度等信息；在危险临近的情况下，通过警报系统发出声光警报，在极度危险的情况下可以采取转向和制动措施，从而避免碰撞，追尾等事故的发生。 目前的高速公路防撞系统按工作方式分主要有激光，超声波，红外等一些测量方法，不同的方式工作过程和工作原理上有不同之处，但它们主要作用都是通过不同的测量方法判断前方车辆与本车辆的相对距离，并根据两车之间的危险性程度做出相应的预防措施。为了更好的了解各种系统的工作原理，下面对不同的探测方式进行详细的介绍。 2.4激光测距 激光测距仪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以分为非成像式激光雷达和成像式雷达。 非成像式激光雷达根据激光束传播时间确定距离。激光束在传播路上遇到前车发生反射。测量从发射时刻到反射回到发射点经过的时间t，便可以计算出车距。其计算公式同超声波测距共识，不同的是速度v为光速，v=3×108m/s。 从高功率窄脉冲激光器发射出来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，照射在前方车辆或者其他目标上，其反射光经扫描镜，接受物镜及回输光纤，被导入到信号处理装置内光电二极管，利用计算器计数激光二极管启动脉冲与光电二极管的接受脉冲间的时间差，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。扫描激光成像雷达把激光雷达同二维光学扫描镜结合起来，利用扫描器控制出射激光的方向，通过对整个现场进行逐点扫描测量，即可获得视场内目标目标的三维信息。但扫描成像激光雷达普遍纯在成像速度过慢的问题。这有待于软件，硬件的进一步改善。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。被测物体表面散射的光经微通道图像增强板（MCP）混频输出后，由面阵CCD等二维成像器接收，CCD每个像元的输出信号提供了相应成像区的距离信息。利用信息融合技术即可重建三维图像。由于非扫描成像激光雷达测点数目大大减少，从而提高了三维成像速度。 在汽车测距系统中，非成像激光雷达更具有使用价值。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。 由于激光雷达测距仪工作环境处于高速运动的车体重，震动大，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。这些决定了其光源只能采用半导体激光器。已处于使用阶段的激光雷达所需要的光学元件在市场上有售，价格比较高。目前，在汽车
摘要 随着中国工业经济的不断高速发展，汽车行业成为了促进中国经济发展的不可或缺的一部分，近年来我国高速公路追尾碰撞事故频繁发生，而车载追尾碰撞预警系统在解决高速公路行车安全中具有良好的前景，科学技术的快速发展使得超声波技术在汽车领域中的应用越来越广泛。本文对超声波汽车防撞系统进行了理论分析，利用模拟电子、数字电子、微机接口技术、超声波换能器、以及超声波在介质中的传播特性等知识，采用以stc89c51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距的硬件电路和软件电路设计方法在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件个软件实现各个功能模块。 该设计由超声波发射模块、信号接收模块、单片机处理模块、数码显示以及声光告警显示模块等部分组成，文中详细介绍了测距器的硬件组成、检测原理、方法以及软件结构。超声波发射模块中采用555定时器构成的时基电路，接收电路使用SONY公司的CX20106A红外检测专用芯片，该芯片常用于38kHz的检波电路，文中通过对芯片内部电路的仔细分析，设计出能够成功对40kHz超声波检波的硬件电路，并且增益可调，与传统超声波检波电路相比，电路变得精简，调试变得相对容易。测距器使用数码管显示目标物的距离。 为了保证超声波汽车防撞系统的可靠性和稳定性，采取了相应的抗干扰措施。就超声波的传播特性，超声波换能器的工作特性、超声波发射装置、接收装置、超
声微弱信号放大、波形整形、速度变换电路及系统功能软件等做了详细说明.实现障碍物的测距、显示和报警，超声波测距范围0.6-2.0米，精度在10厘米左右。关键词：汽车防撞报警系统、STC89C51、传感器、LED显示、测量距离 Abstract With the rapid development of China industrial economy, the automotive industry has become an indispensable part of China promote economic development in recent years, the rear end collision accidents occur frequently in China, and the vehicle rear end collision warning system in the settlement of expressway traffic safety has a good prospect, the rapid development of science and technology makes the ultrasonic technology applied in automotive more widely in the field of. This paper analyses the theory of ultrasonic wave automotive collision avoidance system, the use of analog electronics, digital electronics, computer interface technology, ultrasonic transducer, and the ultrasonic propagation in the medium of knowledge, using low cost, using
摘要 近年来，随着汽车产业的迅速发展和人们生活水平的不断提高，我国的汽车数量正逐年增加。同时汽车驾驶人员中非职业汽车驾驶人员的比例也逐年增加。在公路、街道、停车场、车库等拥挤、狭窄的地方倒车时，驾驶员既要前瞻，又要后顾，稍微不小心就会发生追尾事故。据相关调查统计，15％的汽车碰撞事故是因倒车时汽车的后视能力不良造成的。因此，增加汽车的后视能力，研制汽车后部探测障碍物的倒车雷达便成为近些年来的研究热点。为此，设计了以单片机为核心，利用超声波实现无接触测距的倒车雷达系统。 超声波一般指频率在20 kHz以上的机械波，具有穿透性强，衰减小，反射能力强等特点。工作时，超声波发射器不断发射出一系列连续脉冲，给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，但其传输速度受天气影响较大，不能精确测距；因此大都用于汽车倒车雷达等近距离测距中本文根据声波在空气中传播反射原理，以超声波换能器为接口部件，介绍了基于STC89S52单片机的超声波测距器。该设计由超声波发射模块、信号接收模块、单片机处理模块、数码显示以及声光报警显示模块等部分组成，文中详细介绍了测距器的硬件组成、检测原理、方法以及软件结构。接收电路使用SONY公司的CX20106A红外检测专用芯片，该芯片常用于38kHz的检波电路，文中通过对芯片内部电路的仔细分析，设计出能够成功对40kHz超声波检波的硬件电路，并且增益可调，与传统超声波检波电路相比，电路变得精简，调试变得相对容易。 关键词：超声波；报警；STC89C52；调试；设计
此外，汽车倒车时司机不能观察车后情况，也往往造成撞人或撞上障碍物。分析撞车原因，大致有：驾驶不慎，能见度不高，车速过快，车距过小或汽车本身故障等。 针对上述问题, 我们设计一个基于超声波技术的汽车防撞系统能以声音和直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、起动车辆、行使等前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊（能见度低）的缺陷，提高了安全性。 本制作是基于AT89S52单片机控制的超声波技术的汽车防撞系统小车模型，通过单片机控制超声波换能器的发射与接收，利用计算收发时间差算出四周各障碍物具体距离加以显示及自动控制小车减速或停车功能，快速准确地实现自动测量显示与智能控制。超声波对外界光线和电磁场不敏感，可以用于黑暗、有灰尘、烟雾、强电磁干扰等参杂环境中，使得系统抗干扰能力、测量精度能力增强。我国是交通大国，交通驾驶安全事故频频发生，此防撞控制系统的研究将有利于交通驾驶智能控制的发展，可以使得交通事故大幅度下降。 该系统由单片机控制，体积小巧，安装灵活方便，具有一定的应用前景。 1 总体方案设计 1.1传感器的选择 智能测距主要有红外收发测距、超声波测距。 红外收发测距是利用红外线的发射与接收进行测量。其特点是外围电路简便。但是存在受外界干扰大，测量距离范围小等不足。 超声波测距是利用超声波传感器进行发射接收。超声波传感器的外围电路设计较复杂，但其干扰能力强，不受空间电磁波干扰，也不受一般机械振动的干扰，穿透性好，可在浓雾、风沙、阴雨、污染环境中工作，适合大型车辆的行驶测距。
得出距离值。那么测量最大值就是以一个周期为时间差的距离值。一般公式为: d=v×t/2最大值为： dmax＝v×T/2（T为周期） 假设室温下声波在空气中的传播速度是 335.5m/s，测量得到的声波从声源到达目标然后返回声源的时间是 t 秒，则距离 D可以由下列公式计算： D=33550(cm/s)×t(s) 因为声波经过的距离是声源与目标之间距离的两倍，声源与目标之间的距离d应该是 D/2。 如图2所示为超声波收发电路示意图。 图2 超声波收发原理框图 40KHz的方波信号由单片机的T1周期性产生，经过驱动电路推挽超声波发射头向外发出。由于在外界中存在很多的干扰，接收回来的微弱信号的波形将类似正弦波，但含有很多的杂波。我们必须报这个接收回来点波送进带通滤波器，还原出较好的波形，然后进行放大，再送进电压比较器得到较好的方波，进入单片机进行中断。单片机中断后，计算出发射到接收的时间。软件设计
科技开放与实践创新项目 结题验收报告 项目名称：基于单片机的汽车防撞报警系统指导老师： 项目组员： 参赛学院：电子与信息工程学院 日期：2014/12/17
目录 第一部分系统方案··································· 1.1 功能模块的比较与选择 1.1.1 单片机的比较选择 1.1.2 超声波测距法的论证与选择 1.1.3 显示器的选择 1.1.4 蓝牙模块的选择 1.2 方案描述 第二部分理论分析及计算·································· 2.1 超声波传感器的分析与计算 2.3 蓝牙通信模块的分析处理 第三部分电路及程序设计······························· 3. 1系统总体框图 3. 1.1 各模块原理图及电路 3.2 各模块程序设计 第四部分测试方案与测试结果······························· 4.1 硬件测试 4.2 软件测试 4.3 测试结果 第五部分总结······························· 附录1：电路原理图 附录2：源程序
摘要 本设计是以STC90C51 单片机配合HC-06 蓝牙模块控制的汽车防撞报警系统。该装置将单片机的实时控制及数据处理功能与超声波的测距技术相结合，通过蓝牙模块控制小车的运行状态并检测汽车运行中与前方障碍物的距离，通过LCD显示装置显示距离，由蜂鸣器根据距离远近发出警告声。 关键词：STC90C51 、蓝牙、超声波传感器测距、报警、LCD 一、系统方案 本系统主要由超声波检测模块、蓝牙模块、LED显示模块、电源模块、声光报警模块（蜂鸣器、LED），下面分别论证这几个模块的选择。 1.1 比较与选择 1.1.1 单片机的比较选择 单片机芯片选型时,总的原则是: (1)芯片含有功能或数量略大于设计需求,设计需求尽可能用芯片完成，少用外围器件。 (2)技术性:要从单片机的技术指标角度,对单片机芯片进行选择,以保证单片机应用系统在一定的技术指标下可靠运行; (3)实用性:要从单片机的供货渠道、信誉程序等角度，对单片机的生产厂家进行选择以保证单片机应用系统在能长期、可靠运行； (4)可开发性：选用的单片机要有可靠的可以开发手段，如程序开发工具、仿真调试手段等。 STC90C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含有4KB的可反复擦写的只读程序存储器和128字节的随机存储器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，它为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 STC90C51功能性能:与MCS-51成品指令系统完全兼容；4KB可编程闪速存储器；寿命：1000次写/擦循环；数据保留时间：10年；全静态工作：0-24MHz；三级程序存储器锁定；128*8B内部RAM；32个可编程I/O口线；2个16位定时/计数器；5个中断源；可编程串行UART通道；片内震荡器和掉电模式。 1.1.2 超声波测距法的论证与选择 方案一：强度法是利用声波在空气中的传输损耗值来测量被测物的距离，被测物越远其反射信号越弱，根据反射信号的强弱就可以知道被测物的远近，但在使用这种方法时由于换能器之间的直接耦合信号很难消除，在放大器增益较高时这一直接耦合信号就使放大器饱和从而使整套系统失效，由于直接耦合信号的影响强度法测距只使用与较短距离的且精度要求不高的场合。 方案二：往返时间检测法其原理是超声波传感器发射一定频率的超声波借助空气媒介传播，到达测量目标或障碍物后反射回来，经反射后由超声波接收器接收脉冲，其所经历的时间即往返时间。往返时间与超声波传播的路程的远近有
汽车防撞预警系统毕业设计论文修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】
学号：*********** 毕业论文 汽车防撞报警系统设计 学院计算机与电子信息学院专业电子信息科学与技术班级电子09-1 学生 *** 指导教师（职称）刘利民（讲师） 完成时间 2013年03月25日至2013年06月15日
摘要 随着经济的高速发展和居民生活水平的不断提高，我国汽车数量逐年递增，各类交通事故频发, 其中多为汽车碰撞事故。为此本文设计了一种以超声波测距和AT89C51 单片机为核心的汽车防撞报警系统，以期提高汽车运行的安全性，减少交通事故。该系统根据超声波测距原理，以AT89C51为核心，设计了汽车防撞报警系统，主要是将单片机控制模块、超声波测距模块、蜂鸣器报警模块、4位数码管显示模块这几个模块结合起来，通过编写的Keil C51“.C”文件来实现测量距离，当距离小于阈值时，发出报警。本设计的核心是超声波测距模块，其他相关模块都是在测距的基础上拓展起来的，测距模块是利用超声波传感器。该系统可提高汽车行进过程中的安全性，构建汽车安全空间。 关键词：超声波传感器；测距；防撞；报警； AT89C51 ABSTRACT With the high-speed development of economy and people life level unceasing enhancement, car ownership in China increasing every year, all kinds of frequent traffic accidents, mostly car collision accident. This paper designed a kind of ultrasonic ranging and AT89C51 as the core of automotive anti-collision alarm system, so as to enhance the safety of vehicle running, reduce traffic accidents. According to the principle of ultrasonic ranging, this system usesUSES AT89C51 as the core, the design of the automotive anti-collision alarm system, the main is the single-chip microcomputer control module, ultrasonic distance measuring module, a buzzer alarm module, the four digital tube display module that combines several modules, written by Keil C51. "C" files to achieve the measurement distance, when the distance is less than the threshold, issued a report to the police. This design is the core of the ultrasonic ranging module, on the basis of other related modules are in the range expansion, ranging
? 99 ? ELECTRONICS WORLD ?探索与观察 超声波传感器可用于距离的检测与计算，在机器人的避障、汽车倒车、测量等许多方面都有着非常广泛的应用。设计了一个基于超声波传感器的测距系统，包括超声波测距模块、单片机控制模块、驱动显示模块和报警模块。当汽车与障碍物的距离低于预设报警距离，该系统会发出报警。经测试，该系统精度能达到3mm ，报警距离可调，蜂鸣器报警以提示驾驶人员，可以有效预防碰撞。 概述：近年来随着社会的不断发展，传统的测距方法在很多场合如汽车防撞电子系统无法满足需求。而超声波测距仪可以应用到汽车的防撞系统中，汽车发生碰撞的主要原因是由于汽车距其前方物体的距离与汽车本身的车速不相称造成的，即距离近而相对速度又太高。这就可以运用到超声波测距原理，实时的检测车头或车尾与障碍物间的距离，当汽车与障碍物间的距离过近，会报警甚至紧急刹车。这样就会大大提高汽车行驶的安全性，减少甚至避免车祸的发生（韩利凯，韩旭，基于A T89C51单片机的汽车智能防撞系统设计：电子设计工程,2017）。 19世纪末20世纪初，随着压电效应的发现，超声波可以用电子技术产生因而得到了广泛应用（杨秀增,杨仁桓，基于FPGA 的高精度超声波测距仪设计：现代电子技术,2017）。中国测试技术研究所的李茂山对超声波测距原理、误差产生等进行了研究测试。西安交通大学的雷鸣雳、周功道、冯祖仁分析了超声波回波反射法定位的缺点，提出了一种基于伪码技术的超声波无线电定位法。实验表明，此方法提高了定位的准确性，扩大了有效应用范围（雷鸣雳,周功道,冯祖仁,基于伪码相关技术的超声波—无线电定位系统:微电子学与计算机，2004）。日本的Takanori EMARU 提出了一种基于双频超声波的相位检测法，该方法的测量精度高。 本文首先研究了超声波测距的原理，介绍了超声波测距防撞系统的方案。然后，详细阐述了超声波测距系统硬件电路和软件程序的设计。最后，对系统进行测试分析。 1 超声波测距原理和方案 目前常用的超声波定位方法有包络检测法、回波检测法和到达时间测量法。到达时间测量法将超声波的发射和接收传感器置于同一端，超声波发射出去后，遇到障碍物就会被反弹回来，计算出超声波的发射头与障碍物之间的距离。本文采用到达时间法，选用的传感器为HC-SR04，外形如图1所示。有效测量范围为2cm-4m 范围内物体的存在。该模块的接收角约15 °。 图1 HC-SR04超声波传感器 系统设计框图如图2所示。报警距离设置的键盘采用独立式键盘。主控芯片采用STC89C52的单片机。报警电路选用蜂鸣器以及 发光二极管对距离进行报警。距离采用数码管显示。 图2 系统方案框图 2 系统软件的设计 系统主程序针对硬件部分进行设计，主程序流程图如图3 所示。 图3 主流程图 3 测距系统实验与误差分析 3.1 测距系统性能实验 成功调试系统的硬件和软件后，开始测试系统的盲区、量程、精度和稳定性（王敏,周树道,彭文星,基于超声波传感器的汽车盲区检测系统研究：自动化技术与应用,2017）。分别在本测距系统2cm 、3cm 、10cm 、20cm 、50cm 、80cm 、100cm 、150cm 、200cm 、300cm 、400cm 、450cm 处放置超声波反射挡板。测得的数据如表1所示，表中实际距离由米尺测量得到，可以看出3cm 以下的测量值与实际值相差甚远，而3cm-400cm 之间测量值与实际值有着明显的线性关系，而在400cm 以上的距离，系统已经检测不到回波信号，无法显示距离值，故可认为本系统的最大量程为400cm 。 表1 超声波测距数据及误差 实际距离/cm 测量距离/cm 绝对误差/cm 实际距离/cm 测量距离/cm 绝对误差/cm 20.5盲区100100.30.33 3.20.2150150.60.6109.50.5200199.20.82020.20.2300300.90.95050.40.4400399.30.780 79.4 0.6 450 ---------- 3.2 误差分析 误差来源主要有：主控芯片发射和计时的开始时间不一致；由于系统检测电路的灵敏度影响了收到回波与回波被检测到的偏差；由于晶振导致的计时器本身误差；温度、压力、湿度对声速的影响，但通过系统的温度补偿电路可降低这一误差。 4 结论 系统的测距精度达到3mm ，测量范围为2cm 至400cm ，在100cm 至300cm 之间测试准确度以及稳定性较高。测距盲区只有2cm ，能够准确的测量距离，而且控制方便，调试也很简单，可以较好地应用于汽车倒车雷达系统。 基金项目：宿州学院重点课程项目（基金编号：szxy2018zdkc48）宿州学院平台项目（2016ykf05）。 作者简介：郑大波（1983—），男，汉族，河南焦作人，大学本科，研究方向为电气自动化。 基于超声波传感器的汽车防撞系统研究 上汽通用（沈阳）北盛汽车有限公司 郑大波 宿州学院 温 艳
汽车智能防盗防撞报警系统的设计 作者： 来源： 发表时间：2006-03-17 浏览次数： 字号：大 中 小 汽车智能防盗防撞报警系统的设计 张青春 (淮阴工学院电信系，江苏 淮安 223001) 摘 要：介绍一种将单片机的实时控制及数据处理功能，与超声波 的测距技术、红外线传感器控测技术相结合，实现的汽车防撞、防盗报 警系统。 关键词：单片机；防盗防撞；报警器 Intelligent Car Warning System Design of Guarding against Theft and Bump ZHANG Qingchun (Electrical Engineering Department of Huaiyin Institute of Technology , Huaian 223001, China) Abstract: Combining microcontroller data handles function in tim e, with ultrasonic distance measuring technique, infra red senser probing techn ique together, system of guarding against theft and bump was introduced. Key words: microcontroller; guarding against theft and bump; ala rm 1系统方案设计
1.1系统原理框图 1.2遥控器控制框图 1.3系统功能 (1)测量障碍物距离：0～5米； (2)显示方式：静态连续显示； (3)检测人体：采用红外线传感器，如有盗窃，能及时将信号传到单 片机； (4)报警处理：对所测的参数进行超限判断，如超限，给出声光报警； (5)发射和接收功能：通过防盗发射器和接收器实现，由单片机控制； 另有遥控器对防盗信号进行遥控。 1.4工作原理 (1)传感器的选择 汽车防撞系统涉及到距离的检测，根据测量的环境和要求，利用超声波测距具有测量灵敏度高，穿透力强，测量速度快，测量角度大的特点，可对较大范围内的物体进行检测。本系统选用MA40EIS型超声波发 射传感器和MA40EIR接收传感器。 防盗系统采用红外传感器TX05D，它是一种“一体化”红外发射、接收器件，其内部包含红外线发射、接收、信号放大与处理电路，能以非接触方式检测出前方一定范围内的人体或物体，并转换成高电平输出。TX05D内部采用了低功耗器件和抗干扰电路，工作稳定可靠、性能优良。 (2)防撞检测 本系统选用单片机AT89C51为信号控制器。具体工作过程如下：防撞开关与AT89C51的P2.1引脚相连，开关合上时，AT89C51的P1.5端
奔驰车距监控防撞系统(DTR)简介随着汽车数量日益增多，车速愈来愈高，汽车交通事故也随之增多。汽车相撞、撞人、撞障碍物、翻车、冲出公路等事故时有发生。尤其高速公路上一旦出现撞车，就会造成多车相撞。分析撞车原因，大致有:驾驶不慎，能见度不高，车速过快，车距过小或汽车本身故障等。 从1997年开始，很多奔驰车型上安装了一种新的安全驾驶系统，即车距监控防撞系统(图1)，该系统减小了驾驶员长时间驾车的劳动强度，同时提高了驾驶的安全性能。 车距监控防撞系统是一个智能型升级版的自动定速巡航系统，当驾驶者驾驶车辆处在定速巡航状态下时，该系统起作用，与前面的车子保持一定的距离,让驾驶更安全，应注意该系统与驻车防撞系统有相似，但又不同，驻车防撞系统可以在车辆停车和倒车时检测车辆前、后、侧面的障碍物距离，在靠近障碍物时会发出声音警报。本节主要介绍车距监控防撞系统。 1. 系统作用 车头有测距雷达，我们可以俗称其为“电眼”，不断监测与前车的距离，根据自身的车速、两车的距离、角度，及小(窄)路等情况，决定车辆速度，保持车头部距离。当前面的车子急刹，你就算反应不过来，“车距监控防撞系统”会立即通过电脑计算出合适的刹车力度和刹车距离，在与前车相撞之前自动刹停。 2. 系统组成
雷达传感器、DTR监控电脑、指示灯等组成。 3. 元件位置 系统工作指示灯安装在仪表内，见图1。 雷达传感器一般安装在散热器上，具体位置如图2。 DTR电脑一般安装在防火墙正前或靠左侧，如图3。 4. 系统工作原理 主要通过雷达传感器侦测前方障碍物距离车头的远近，当发现障碍物已达到可测范围(距离)，则危险距离警告灯会依障碍物的实际距离亮起，当距离过近时，有些车型警告喇叭会“嘀嘀”响起，以警告驾驶者注意前方障碍物已经接近车体，同时DTR电脑会通过车身电脑网络CAN-BAS与发动机电脑、变速器电脑及ESP 、ABS 刹车系统电脑通讯，通过限制发动机输出转速，调节刹车作用力及变速箱挡位，控制定速巡航的车速。若前方无障碍 物(100米为限)则警告灯会熄灭，车子便会加速至预设的巡航速度。
汽车防撞自动刹车预警系统-两客一危解决办法 大车板块： 经过多年的快速发展，我国已成为客车制造大国。但在快速发展的同时，受市场需求趋势，存在过度注重装载能力、舒适度、美观度等外在属性问题，而对客车本质安全性能重视度不够致使我国客车在主动安全、被动安全、防火性能等方面存在不足。也正是客车整体安全性能的不高，导致交通事故频发、小事故酿成惨剧，特别是重大交通事故，现场惨烈，触目惊醒，造成严重的生命财产损失，负面影响极大。
为此，国家先后出台相应政策鼓励安装到强制安装汽车防撞预警车道偏离预警系统！并制定相应标准
毫米波雷达探测技术在红外线、激光、摄像头等探测技术上全面升级，可实现全天候工作，被纳入国家改革标准。为响应国家政策，公司专门研发生产符合国标的防撞预警车道偏离系统，也是仅此一家采用77Ghz做防撞预警自动紧急制动系统的企业。
毫米波雷达预警辅助系统两客一危商用车专用 采用77GHZ的毫米波雷达探测技术，并且拥有了防追尾预警（FCW）、车道偏离警告（LDW）、行车录像（DVR）、左右转向视频、疲劳检测预报等五大功能，其技术要求完全符合并超越国家(JT/T 883-2014)文件所规定的各项指标 两客一危商用车专用功能特色 1.前车防碰撞预警 2.疲劳驾驶提醒 3.变道侧身影像 4.车道偏离预警 5.前车启动提醒 6.控制中心对接（可根据需求定制，集团采购请及时联系） 目前仅此一家符合（国家对部分车辆强制安装防碰撞系统的标准）的毫米波雷达， 引爆中国市场的好生意:《汽车高级驾驶辅助系统》给汽车安装智能安全自动刹车防御系统，
降低或避免突发意外碰撞车祸！ 1、产品采用全触屏的操控平台！无按键，更美观！提升档次！ 2、采用安卓系统，可以实现手机的所有功能 3、自带导航、电子狗、行车记录仪、语音声控打电话、发微信等功能，避免重复购买 4、实现4G网络交换平台，可以链接蓝牙和无线网 5、实现人机智能对话，开车不用再分心操作，更加人性化，服务更贴心！ 6、汽车前方采用毫米波雷达探测技术，全隐蔽式安装，不影响汽车美观！探测距离200米以上，抓取目标障碍物可以达到20个以上 7、不受天气的影响，白天、黑夜、雨雾天气均可正常使用 8、系统完全独立，不影响原车的性能，不与原车雷达冲突，不影响正常去汽车4S店保养与售后质保，不影响汽车年检！ 9、中央处理器是土豪金染色，像烟盒大小，采用航空铝合金材质，可以更加有效的避免大部分的信号干扰，
汽车倒车防撞报警器设计 摘要 本设计从实验研究分析的角度，分析了汽车倒车防撞系统的基本设计原理以及目前国内外此类防撞系统存在的问题。较详细的介绍一种超声波测距系统以及根据该系统设计，研制的汽车倒车防撞报警器，它能自动检测车尾障碍物的距离。当达到极限位置的时候，它能发出声光报警，提醒司机刹车。设计采用国内生产厂家的通用元件，成本低，性能可靠，有利于推广。超声波距离传感器采用压电元件锆钛化铅，一般称为RZT，这种传感器的特点在于具有方向性，汽车所用的倒车声纳系统利用超声波距离传感器的“回声”现象制成的，倒车时向车辆后方发射超声波，测定超声波遇到障碍物后返回的时间，就可以得到车到障碍物的距离。关键字:汽车倒车，防撞，报警器
DESIGN OF CAR REVERSING ANTI-COLLISION ALALM ABSTRACT The basic designing principle of the automobile anticollisionsystem and the problems existed in the domestic and internationalare analyzed. In this paper, Not only ultrasonic range meteringsystem also principle ,methods and procedures of the designaccording to the design were introduced. The car reversing upanticollision alarm is studied. When the distance reaches the limitpoint, the alarm can give out sound and Light alarm,reminding drivers to design includes sending,receiving and is sent and received by ultrasonic transducer,which isequipped with directivity. piezoelectric element is used ,generallycalled RZT. In anticollision circuit, acousto-optic anticollisionis applied for voice alarm. This designing adopts the commoncomponent of domestic manufacturers,