汽车防撞报警系统(毕业设计)(编辑修改稿)

汽车防撞报警系统(毕业设计)(编辑修改稿)内容摘要：

声探头的力量小 ,因此 ,温度相对较低 ,不能长时间工作的失败。 因为医学的超声波探头温度很高，所以需要一个单独的冷却装置。 (3)灵敏度。 主要取决于设计芯片本的机电耦合系数、灵敏度比较高。 人能听到的声音频率范围 :20 hz ~ 20 khz,这超出了可听见的声音 ,声音的频率范围 ,即低于 20 赫兹频率声音称为低频声波 ,声频率高于 20 khz 称 为超声波。 它是一种常用的探测材料的压电晶体、压电陶瓷执行工作利用压电效应 [12]。 高频电振动的逆压电效应为高频机械振动 ,产生超声波 ,可作为发射探针。 积极的压电效应和超声振动波的使用 ,将转换为电信号 ,可以用作接收探头。 为了研究和利用超声波 ,是设计和制造各种各样的超声波发生器。 总体来说 ,超声波发生器可以分为两种类型 :一种是电气超声波 ,类似是机械波。 另一种是压电超声波。 它们两个的频率、功率和它们所产生的声学特性是不同的 ,因此 ,从根本上讲目的是不同。 图 7 超声波传感器结构 压电晶体谐振器是在压电是超声波发生器基础上工作的。 图 7是超声波发生器内部的结构图 ,超声波发生器有一个共振板与两个压电晶体。 当它 的压电振动固有频率芯片 等于脉冲信号频率时 ,压电共振发生 ,促进生成板振动共振超声的发展 [13]。 反之 ,如果 电极电压两个都不共振 ,当超声共振被共振板收到时 ,压电晶片的振动 将被 抑制 ,然后会把机械能转化为电信号。 超声波传感器原理 市场比超声波传感器常见是开放的 ,内部结构如图 8所示 ,复合振动器灵 活固定在底座 9 上。 振动器是一个复合双压电晶片零件振动器组成的谐振器和一个金属板和一个压电陶瓷片。 角形谐振器 ,有效辐射产生的超声波振动的目的 ,并能有效地使超声波振动器聚集在一个中心位置。 应用于压电陶瓷电压时 ,会改变电压和频率的机械变形。 另一方面 ,当压电陶瓷的振动时 ,它将生成一个。 根据这一原理 ,当振动器由两个压电陶瓷或压电陶瓷和金属板的一种形式 ,称为双压电晶片零件元素 ,应用一个信号 ,它会发出超声波由于弯曲振动。 相反 ,当检测超声振动时 ,它会产生一个电信号。 在此基础上 ,它可以用作压电陶瓷超声传感器。 图 8 超声波内部结构 超声波的基本特性如下所述： 波传播的速度被用于表示频率乘以波长 ,大约 344 米 /秒（ 20℃）。 在这种比较低的传播速度，短波长，这意味着我们可以得到高分辨率的距离和方向。 这是因为高的分辨率的特点，它使我们有可能获得在测量具有高精确度。 检测物体存在，超声波可以反映在对象上。 由于金属，木材，水泥，玻璃，橡胶，纸罐超声波接近 100％的反射，这样我们就可以很容易地找到这些对象。 布，棉，羊毛可吸收超声波，因此难以通过超声波来检测它们。 同时，由于不规则反射，通常可能很难探 测物体和斜坡面的不平坦表面，这些因素决定了理想的测试环境是超声波在空地，并且测试对象必须被反射波。 声音的速度随环境温度而变化。 因此，要准确地测量和对象的距离，经常检查环境温度是非常必要的，尤其是在冬季室内外温差大，对超声波测距误差的精度影响很大，可用 10 18B20 温度补偿，以降低温度变化，考虑到在测试环境被设计在室内，并主要用于超声波测距功能，测量精度不高，因此对温度的系统的影响的问题这里不做深入研究。 传播超声波在空气与距离的变化成比例地降低了强度，这是因为所引起的表面上的球面扩散损 失的衍射现象，而且还因为吸收损耗的吸收能量。 如图 9 所示，超声波频率为高时，衰减率较高，因为超声波的传播距离比较短，所以超声波的衰减会从根本上影响超声波的有效距离。 图 9 声压在不同距离下的衰减特性 5．声压特性 声压级 (.) 是表示音量的单位，利用下列公式予以表示。 .= 20logP/Pre (dB)式中 [14],“ P”为有效声压 (μ bar)，“ Pre”为参考声压 (2 104μ bar)如图 10所示为几种常用超声波传感器的声压图。 11 图 10 超声波传感器的声压图 6． 灵敏度特性 是声接收灵敏度级单位 ,使用以下公式表示。 的敏感性 E / P = 20 日志 (dB)类型 ,“E” 电压生成 (Vrms),“P” 作为输入声压 (bar)。 超声波传感器的灵敏度直接影响系统的范围 ,如超声波传感器是常见的在几个敏感图 ， 如图11所示 ,可以发现最大声压级传感器 40 khz,也就是说相应的 40 khz 灵敏度最高。 图 11 超声波传感器灵敏度示意图 7．辐射特性 超声波传感器是安排在桌子上。 然后 ,测量角度和声压的关系 (灵敏度 )。 为了准确地表达了辐射 ,与前面相比 ,声压级 (灵敏度 )6 分贝衰减角称为衰 变一半角 ,由 9 1/2 表示。 规模较小的外表面的超声设备很容易获得准确的辐射角 [15]。 如 图 12 所示为几种常见的超声传感器的辐射特性示意图。 12 图 12 超声波传感器辐射特性示意图 分析上述结果不难看出 ,超声波传感器的最大工作压力水平和最高的灵敏度范围 40 khz。 测距分析 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。 超声波在空气中的传播速度为 340m/s，根据计时器记录的时间 t，就可以计算出发射点 距障碍物的距离 (s)，即： s=340t/2 最常用的超声测距的方法是回声探测法 ， 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时计数器开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物面阻挡就立即反射回来，超声波接收器收到反射回的超声波就立即停止计时。 超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间 t，就可以计算出发射点距障碍物面的距离 s，即： s=340t/2。 由于超声波也是一种声波，其声速 V与温度有关。 在使用时，如果传播介质温度变化不大，则可近似认为超声波速度在传播的过程中是基本不变的。 如果对测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法对测量结果加以数值校正。 声速确定后， 我们只要测得超声波从汽车中发射出去到被障碍物反射到达汽车中的时间 ，即可求得距离。 这就是超声波测距仪的基本原理。 如图 13所示： 13 t 超声波发射 障碍物 S H θ 超声波接收 图 13 超声波的测距原理 cosSH （ 31） )(HLarctg （ 32） 式中 :L两个探头之间一半的距离 . 又了解超声波的传播距离为 : vtS2 ( 33) 式中 :v— 超声波在空气中的传播速度。 t— 超声波从汽车发射出波到 汽车又接收到波所需要的时间 . 将（ 3— 2）、（ 3— 3）代入（ 31）中得： ]c o s [21 HLarctgvtH  ( 34) 式中超声波在空气中的传播速度 v 在温度不变的情况下就是一个常数 (比如在常温 T=30 度时 ,V=349m/s)。 当需要测量的距离 H 大于 L 时 ,则 (3— 4)变为 : vtH 21 ( 35) 所以 ,只需要测量出超声波往返的时间 t,就可以得出汽车到障碍物的距离 H. 时钟 电路的设计 分别在 XTAL1 和 XTAL2 反向放大器的输入和输出。 振荡器的配置是在反向放大器的基础上实施的。 陶瓷谐振器可以使用。 如果一个外部时钟源驱动 ,XTAL2 不应该满足。 因为机器周期期间 ,由 6 个周 ,每个周的 2 个振荡周期 ,由此一个机器的振荡周期是 12个振荡周期 ,假如石英晶体外部的振荡期的频率是 12兆赫兹 ,一个振荡周期 1/12us,由此得 14 出机器的振荡周期是 1。 如图 14 所示为时钟电路。 CCX12MHZXTAL1XTAL2 图 14 时钟电路图 复位电路的设计 自动上电复位与外部手动复位是通常的重置方法 ,时钟电路的单片机在以后的工作中 ,在高端重置继续给 2 个机器周期通常可以完成复位操作。 例如 ,使用晶体振荡器频率 12 mhz,然后复位信号持续时间不应少于 2 人。 这个设计用于自动复位电路。 复位电路如图 15 所 示： 图 15 复位电路图 声音报警电路的设计 B1蜂鸣器Q58550VCCGND+R132KP23 15 图 16 声音报警电路图 如下图所示，用一个 Speaker 和三极管、电阻接到单片机的 P13 引脚上，构成声音报警电路，如图 16 示为声音报警电路。 显示模块 显示接口电路是在显示模块基础上的，如图 17 所示 E1D2DP3C4G54H62H9F10A111H12B73H8DS1ABCDE FGDP 1H2H3H4HQ18550Q38550Q48550Q28550VCC1H3H2H4HR4 1KR5 1KR7 1KR6 1KP34P35 P36P37 图 17 数码管电路 16 4 系统软件的结构设计 软件设计的主要思路是由预设、发射、接收、显示、声音报警等五个模块为前提下组成的五个独立模块。 在主程序中有一个键控循环模式 ,在我们按下控制的按钮时，在一定的时间内 ,这五个独立模块中的每个模块会反过来实现 调用预置子程序、子程序、子例程接收子程序 ,这五个独立模块可以 根据结果分析测量结果。 当测量距离小于 我们设定的安全距离时，会又蜂鸣器来发出声音来报警。 软件设计思路 我们把系统的主程序作为第一个系统初始化 ,我们把定时器设置为 16 位的定时计数器为 T0 模式。 一般我们把中断程序 EA 作 为显示端口 P0 和 P20。 然后我们以发送一个超声波作为基础调用系统的子程序 ,我们为了避免超声波发射器与接收的波直接传输而造成干扰 ,造成延迟约 毫秒的干扰，在外部中断的时候我们接收返回的超声波信号。 超声波防撞系统的电路设计是以超声波接收的中断程序和显示子程序为基础的。 我们了解 C语言程序可以实现许多困难的算法 ,我们知道汇编语言的运行效率比较高可以较精确地计算时间 ,和超声波测距的程序的更加复杂的算法 ,我们要求汇编语言对计算程序的运行时间比较精确。 所以，我们的控制程序必须用 C语言和汇编语言。 超声波汽车 防撞电路的算法设计 超声波测距的基本思路就是记住汽车发出超声波的某一时刻 ,当汽车发出的超声波遇到前方的障碍物，在被前方障碍物反射回来的波 ,然后汽车接收到前方障碍物反射回来的波。 所以我们就可以计算出超声波信号从发射到被反射回来的时间 ,然后我们就可以计算出汽车与前方障碍物的距离。 距离的计算公式 : d=s/2=(ct)/2 这里的 D 是汽车与障碍物的距离 ,t 是超声波从开始发射到与到障碍物然后在被障碍物反射回来到汽车中的时间。 当开始在发射超声波的时候我们就就启动 T0 定时器芯片 ,然后我们就用定时器的功能来记录超声波 从开始发射到被反射回来的时间。 当我们收到被障碍物反射回来的超声波 ,接收电路就是产生一个负面的跳 ,就会产生一个中断信号的请求 INT0或 INT1终端 , 单片机外部中断请求 ,外部中断服务子程序的实现 ,根据时间的差异 ,去计算汽车到障碍物的距离。 主程序流程图 我们把软件分为两部分，分别是主程序和中断服务程序。 如图 1 1 19 所示。 我 17 们再在完成控制程序初始化的情况下，我们每个超声波的发射和和接收的序列。 我们在玩成超声波交替传输时中断服务子子程序的三个方向 ,主要就是外部的读取中断服务子程序、计算距离、 结果输出的时间等。 程序流程图图 17 图 17 程序流程图 Y Y N N 主程序入口系统初始化 T1 定时时间到。 I/O 口 T0,T1 初始化 =0 开始发射，启动 T0,T1，开外中断 0， T0,T1 溢出允许。