多功能汽车防撞报警器赵亮

毕毕业业设设计计说说明明书书 多功能汽车防撞报警器的设计多功能汽车防撞报警器的设计 专业专业电气工程及其自动化 学生姓名学生姓名赵亮 班级班级BMZ 电气 061 学号学号0661402133 指导教师指导教师顾光旭 完成日期完成日期2010 年 6 月 5 日 盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2010) 1 多功能汽车防撞报警器的设计多功能汽车防撞报警器的设计 摘 要：随着电子技术和汽车技术的日益结合，各种电子智能装置已经用于 汽车系统中，使汽车电子产品已经成为电子产品中的一个独立门类，它为保障汽车 行驶安全、降低肇事率起到了很大的作用。 汽车防撞系统是一种可向司机预先发出视听告警信号的探测装置。它安装在汽 车上,能探测企图接近车身的行人、车辆或周围障碍物；能向司机及乘员提前发出 即将发生撞车危险的信号,促使司机采取应急措施来应付特殊险情,避免损失。系统 以单片机 AT89C2051 为控制核心器件，系统的硬件电路主要由超声波测距装置，汽 车测速装置，显示装置组成。一般的汽车防撞装置在精度要求上很难达到标准，设 计的创新在于结合了温度传感技术，使超声波测距更精确。 根据电路设计原则， 首先完成总体方案的论证制定，绘制总体框图，然后分 析系统的工作原理，在此基础上设计出各部分单元电路原理图，分析其工作原理， 进一步完成对系统电路的设计。在对系统工作原理充分研究的基础上，选择合适的 元件型号和参数，再用 protel 绘图软件画出电路原理图。 关键词：AT89C2051；温度传感器；超声波测距；汽车测速 盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2010) 2 Anticollision Alarm of The Multi-functional Automobile Abstract: The technical of the car along with the electronics technique increasingly combinative, every kind of electronics intelligence equipments have been used in the car system, making the car electronics product have become an independent door in electronics product, it is to guarantees the car drives the safety and lower the cause rate, it rises very big function. The principle of measuring distance with ultrasonic, and the influence of environment on the measuring accuracy ate introduce the reason of measuring error is analyzed. when instrument is designed, the selection of ultrasonic sensor, the ascertainment of frequency count and the influence of blind area on measurement are expounded the approach of improving measuring accuracy is pointed out, the method of correcting error with software is expound emphatically. design aims are achieved, measuring demands on industry are satisfied. According to the principles of circuit design,firstly, I formulate the system overall plan , draw the diagram of the console, and then analyze the working principle of the system , design each parts of circuit schematics,which is based on the working principle of the system , furtherly I complete the design of the system circuits . According to the analysis of the working principle of the system， I select the appropriate component models and parameters, and then draw the system circuits through the protel schematic drawing software. Key Words: AT89C2051；Ultrasonic Distance measuring；Thermometer；Measuring the speed of car 盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2010) 3 目目 录录 0 概述.4 1 总体方案设计与实现.4 1.1 总体方案设计 .4 1.2 超声波测距原理与影响因素 .5 1.3 汽车测速原理 .8 1.4 AT89C2051 单片机功能介绍.8 2 系统硬件部分的设计实现.9 2.1 电源电路的设计 .9 2.2 传感器的选择 .11 2.3 超声波测距电路的设计 .12 2.4 汽车测速电路的设计 .13 2.5 报警电路的设计 .16 2.6 显示电路的设计 .17 3 系统软件部分的设计实现19 3.1 基于汇编语言实现 DSB18B20 程序设计.19 3.2 基于汇编语言实现显示电路程序设计 .20 3.3 基于汇编语言实现汽车测速程序设计 .21 4 结束语22 参考文献.23 致 谢.24 附 录.25 附录 1 总程序流程图 .25 附录 1.1 总程序流程图.25 附录 1.2 总程序清单.27 附录 2 设计图纸 .34 附录 2.1 汽车车速测量和超声波测距原理框图.34 附录 2.2：多功能汽车防撞报警器总框图35 附录 2.3：多功能汽车防撞报警器总原理图36 盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2010) 4 多功能汽车防撞报警器多功能汽车防撞报警器 0 概述 随着社会经济的不断进步和科技的飞速发展，在日常工作和生活中，汽车已成 为人们理想的交通工具。高速公路上的汽车川流不息，汽车尾气排放日益严重，能 源危机以及汽车行驶安全问题日益突出，为解决汽车的污染、节能、安全问题，汽 车上广泛采用了电子控制技术。 本此设计的多功能汽车防撞报警器是根据定时时间来计算汽车与障碍物的距离， 用计数频率来计算汽车车速，根据汽车与障碍物之间的距离和汽车的车速来判断是 否对应在安全范围之内，若超出安全范围就会产生报警信号，并根据计算和判断的 结果产生 BCD 码和相应频率的脉冲信号，以驱动显示电路。设计以单片机 AT89C205 作为报警装置的核心，能充分发挥 AT89C2051 的数据处理和实时控制功能，使系统 工作于最佳状态。 系统设计的具体要求有以下几点： A设计汽车防撞报警器的硬件电路，编写能够完成防撞报警的软件，实现多 功能的汽车防撞报警系统。 B与超声波的测距技术、传感器技术相结合，检测汽车运行中后方障碍物与 汽车的距离及汽车车速。 C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，使 汽车驾驶者可以提前采取应对措施。 软件系统的设计是根据所测距离和车速进行比较，然后根据测量的结果来判断 是否驱动报警电路报警。设定当车速小于等于 30km/h 时,安全即离应大于等于 1m； 当车速小于 80km/h,时安全即离应大于等于 2m；当车速大于 80km/h 时，安全距离 应大于等于 5m。如果将安全距离设为 0.5m，就可作为汽车倒车报警器，提高汽车 倒车时的安全。如果超出设定的值系统就会触发报警电路，产生报警信号。 多功能汽车防撞报警器作为一项先进的汽车防撞装置，它能够预报多种情况下 汽车的防撞事故，该装置以单片机为核心，具有体积小、使用方便的特点，对防撞 报警器的设计具有一定的借鉴作用。在预防和制止事故方面起到了一定的作用，具 有一定的经济价值和社会效益。 1 总体方案设计与实现 1.1 总体方案设计 由超声波测距的原理：S=C×T/2（其中 C 为超声波速度，常温下为 344m/S） ， 声速确定以后只要测出声波往返时间，就可以测量出距离。汽车车速的测量是通过 盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2010) 5 霍尔集成传感器来实现的。系统的硬件电路主要由温度传感器电路、超声波发射电 路、超声波接收电路、汽车测速电路、报警电路、LED 显示电路组成。通过 AT89C2051 芯片处理防撞信号，使报警电路报警，系统总的原理框图如下图所示。 单单 片片 机机 控控 制制 放大电路放大电路 汽车速度测量汽车速度测量声音报警声音报警 LED 显示距离显示距离 温度传感温度传感 器 超声波发射器超声波发射器 锁相环锁相环放大电路放大电路 超声波接受器超声波接受器 信号发射信号发射 信号接收信号接收 图 1-1 系统原理框图 1.2 超声波测距原理与影响因素 1.2.11.2.1 测量原理测量原理 声波是媒质中传播的质点的位置、压强和密度对相应静止值的扰动。高于 2×104HZ 时的机械波称为超声波，媒质包括气体、液体和固体。流体中的声波常称 为压缩波或压强波，对一般流体媒质而言，声波是一种纵波，传播速度为 C=Sqrt(E/) (1-1) 式中 E 为媒质的弹性模量， 为媒质的密度, E 为媒质的弹性模量，E 为复数， 其虚数部分代表损耗；C 也是复数,其实数部分代表传播速度，虚数部分则与衰减常 数(每单位距离强度或幅度的衰减)有关，测量后者可求得媒质中的损耗。声波的传 播与媒质的弹性模量密度、内耗以及形状大小(产生折射、反射、衍射等)有关。 利用声波反射原理，已知声速 C，测量发射波与反射波的时间间隔 t，可得到 发射点与反射点的距离 S 为 S=C*T/2 (1-2) 原理图如下： 盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2010) 6 障障 碍碍 物物 超声波发射超声波发射 超声波接收超声波接收 图 1-2 超声波测距原理 另外，从图中还可以看出，由于超声波利用接收和发射波来进行距离的计算 因而不可避免地存在发射与发射之间的夹角，其大小为 2。当 很小的时候 可以根据公式(1-2)计算，当 比较大的时候，则必须进行距离修正，公式为 S=COS×CT/2 (1-3) 在上式中，倾角 与超声波发射装置和接收装置的位置有关。在实际应用中， 应注意适当安装。 1.2.21.2.2 外界因素对测量的影响外界因素对测量的影响 声波传输速度与媒介的弹性模量和密度相关，因此，利用声速测量距离，就要 考虑这些因素对声速影响。在气体中，压强、温度、湿度等因素会引起密度变化， 气体中声速主要受密度影响，液体的深度、温度等因素会引起密度变化，固体中弹 性模量对声速影响较密度影响更大，一般超声波在固体中传播速度最快，液体次之， 在气体中的传播速度最慢。气体中声速受温度的影响最大。声波扰动是机械的，声 波在传播中带有机械能量，声能传播的途中逐渐转变成热，从而出现随距离而逐渐 衰减的现象,称为声吸收。声波的频率越高衰减得越厉害，传播距离也