基于单片机的汽车防撞报警系统设计

泰山学院本科毕业设计基于单片机的汽车防撞报警系统设计所在学院机械与工程学院专业名称机械设计制造及其自动化申请学士学位所属学科工学年级二〇一一级(3+2)学生姓名、学号王俊基2011170233指导教师姓名、职称张秀红讲师完成日期2013年5月30日摘要I摘要汽车业和电子业是工业界的两大巨头，伴随着汽车和电子工业不断地发展与进步，在现代化的汽车上，越来越广泛地应用了电子技术，汽车的电子化程度愈来愈高。现在的交通运输业向着高密度的方向发展，电子方面的控制技术也进一步地应用在了汽车的行车安全性与导航方面。随着社会的不断发展与进步，家庭汽车的数量越来越多，交通事故也与日俱增，交通安全愈来愈引起人们的重视，汽车防撞报警系统也应运而生。本文以AT89S51单片机为核心，设计汽车的防撞报警系统，且借助于DSP技术，实现了低成本、高精度测距测速功能的FMCW(调频连续波)防撞雷达设计方案，同时还利用电磁铁同性磁极排斥的原理主动减速，达到防撞的效果。该防撞报警系统以毫米波雷达为目标探测方式，提出了一款多功能汽车防撞报警系统。该系统适应性强，有广阔的应用空间，当然还有待于进一步开发。关键词：AT89S51单片机，DSP,电磁铁，毫米波雷达AbstractIIABSTRACTAutomotiveindustryandtheelectronicsindustryistheindustry'stwogiants,alongwiththeautomotiveandelectronicsindustriescontinuetodevelopandprogressinthemoderncar,moreandmorewidelyusedintheelectronics,automotiveelectronicshigherandhigherdegreeof.Nowtransportdirectionistowardhigh-densitydevelopment,electronicscontroltechnologyisfurtherusedinthecardrivingsafetyandnavigation.Withthecontinuousdevelopmentandprogressofsociety,moreandmorefamilyvehicle,trafficaccidentsalsogrowwitheachpassingday,trafficsafetyispaidmoreandmoreattention,theautomobileanti-collisionalarmsystemalsoemergeasthetimesrequire.ThispapertakesAT89S51microcontrollerasthecore,anti-collisionalarmsystemdesignofautomobile,andwiththehelpofDSPtechnology,torealizethelowcost,highprecisionrangingmeasurementfunctionoftheFMCW(frequencymodulatedcontinuouswave)radardesign,butalsotheprincipleofelectromagnetmagneticpolesrepelthedeceleration,achievethecollisioneffect.Thecollisionwarningsysteminmillimeterwaveradarfortargetdetection,whileexpandingthetrackingandrecognitiontothetarget,thetrack-while-scanradartargetdetectiontheory,putforwardcollisionwarningsystemisamultifunctionalautomobile.Thesystemhasstrongadaptability,broadapplicationspace,ofcourse,alsoneedtobefurtherdeveloped.Keywords：AT89S51microcontroller,DSP,electromagnet,millimeterwaverad目录III目录1引言...............................................................11.1课题的提出及意义.................................................11.2课题研究现状.....................................................11.3课题研究内容和预期目标...........................................22.1设计方案的选择...................................................42.2设计方案的总体结构...............................................52.3汽车防撞报警系统的工作原理......................................113汽车防撞报警系统的硬件设计........................................133.1单片机的选型....................................................143.2DSP芯片的选择..................................................153.3发射前端电路....................................................153.4中频放大电路....................................................153.5A/D转换电路....................................................163.6LED显示电路....................................................163.7声光报警电路....................................................173.8电磁铁减速单元模块电路..........................................183.9电源电路设计....................................................194汽车防撞报警系统的软件设计........................................214.1主程序..........................................................214.2控制程序流程设计................................................235结论..............................................................265.1硬件调试........................................................265.2软件调试........................................................265.3仿真实验........................................................275.4测试结果........................................................29目录IV5.5设计存在的不足..................................................295.6总体结论........................................................29附录................................................................311.汽车防撞报警系统硬件整体电路图....................................312.汽车防撞报警系统软件程序..........................................32参考文献............................................................39致谢................................................................40泰山学院本科毕业设计11引言1.1课题的提出及意义随着人们生活水平的不断提高，我国汽车的保有量逐年增加，各类交通事故频频发生，其中汽车碰撞事故占大部分，因此汽车防撞报警是亟待解决的问题。欧洲科学家专门做过一项研究：驾驶员只要在碰撞危险发生前的0.5秒内得到预警，就至少可以避免60%的追尾事故，30%的迎面碰撞事故和50%的路面相关事故。如果有一秒钟的“预警”时间将会避免90%的交通事故[1]。若在恶劣天气条件下，能见度低，视距小，汽车高速行驶时很难发现前方的障碍物并及时制动[2]。从经济方面，我国的桥梁、高速公路等的运行受天气的影响较大，为保障汽车运行安全，遇到恶劣天气时就以限制车速或关闭道路来达到安全的目的，这样将影响道路的通过能力,除了造成巨大的经济损失外,使本来拥挤的道路更加阻塞。在过去的二三十年里，人们主要把精力集中在汽车被动安全性方面的研究。例如：在汽车前部或后部安装保险杠、在汽车外壳周围安装某种弹性材料、在车内相关部位安装安全带及安全气囊[3]，以减轻汽车碰撞带来的伤害。所有这些安全措施都不能从根本上解决汽车发生碰撞时造成的问题。汽车碰撞的主要原因是由于汽车距障碍物的距离太近而相对速度太高造成的。因此，大力研发汽车防撞报警装置等主动式汽车安全装置，减少驾驶员的负担与判断错误，对于提高交通安全起到重要的作用。显然，此类产品的研发具有极大的现实意义和广阔的应用前景。近年来汽车的自动调速[4]、防撞、监测、自诊断、导航系统得到了广泛的应用。1.2课题研究现状交通事故具有不可预知性，为减少其发生数，优化日常的交通秩序，如何更好地利用已有的计算机与信息技术，提升道路的交通安全与效率成为了国内外的研究热点。人们普遍认为80年代后开展的智能化交通的系统研究是解决各类交通安全问题的有效途径[5]。智能化交通系统把信息技术[6]、电子的控制系统、通泰山学院本科毕业设计2讯数据的传输系统和计算机的处理系统更加合理地应用在运输管理的体系里[7]，使得人、车、路与环境协调的统一，建立起了一个准确、实时、高效的综合运输的管理系统[8]。视觉系统对智能化车辆起到了环境探测与辨识作用[9]。同其他的传感器比较，机器视觉的信息检测量大，以当前条件来解决问题，会导致系统的实时性较差[10]。通过计算车辆和目标之间的相对距离，并利用自适应的滤波对检测的数据进行相应处理，减少了环境所造成的检测误差[11]。汽车防撞报警系统对提高汽车行驶安全十分重要。从1971年始，在国内外相继出现了超声波、雷达、激光、机器视觉、红外以及交互式智能化等防撞报警系统的研究或者产品。近几十年，美、日、西欧各国的汽车制造企业投入了巨资，相继成功地研究出了单脉冲雷达系统与调制连续波雷达系统。以上两种体制下的雷达防撞报警