汽车防碰撞预警执行系统的设计.pdf

毕业设计报告(论文)报 告 (论 文 )题 目 ： 汽 车 防 碰 撞 预 警 执 行 系 统的 设 计作 者 所 在 系 部 ： 机 电 工 程 学 院作 者 所 在 专 业 ： 车 辆 工 程 专 业作 者 所 在 班 级 ： 姓 名 ： 郝 鹏 飞作 者 学 号 ： 201322370指 导 教 师 姓 名 ： 许 文 娟完 成 时 间 ： 20170516北华航天工业学院教务处制北华航天工业学院毕业论文摘要为 减 少 汽 车 的 交 通 事 故 特 别 是 最 易 发 生 的 追 尾 事 故 ， 设 计 出 一 种 基 于 超 声 波 测 距 ， 以单 片 机 为 车 防 碰 撞 预 警 执 行 系 统 ， 本 系 统 包 括 传 感 器 测 距 发 散 接 受 装 置 ， 处 理 装 置 ， 执 行 制 动 装 置 ， 通 过 传 感 器 的 实 时 数 据 传 送 相 应 的 预 警 或 制 动 。本 产 品 设 计 理 念 ： 简 单 、 方 便 、 易 通 用 化 。关 键 词 汽 车 碰 撞 防 撞 预 警 超 声 波 微 处 理 器 行 车 安 全北华航天工业学院毕业论文 ey ar . . 章 绪 论 . 课 题 背 景 . 国 内 外 研 究 现 状 . 汽 车 防 碰 撞 预 警 执 行 系 统 的 发 展 趋 势 . 章 超 声 波 测 距 原 理 . 超 声 波 介 绍 . 超 声 波 的 测 距 原 理 . 超 声 波 传 感 器 . 声 波 传 感 器 结 构 . 声 波 传 感 器 参 数 选 择 . 章 系 统 硬 件 设 计 . 总 系 统 . 系 统 各 模 块 电 路 设 计 . 声 波 模 块 设 计 . 感 器 阵 列 方 式 . 响 报 警 装 置 设 计 . 片 机 控 制 模 块 . 急 制 动 模 块 . 章 系 统 软 件 设 计 . 超 声 波 测 距 程 序 设 计 . 控 制 程 序 设 计 . . 文 献 . 一 . 二 . 三 .课题背景中 国 产 业 信 息 网 指 出 ： 我 国 在 2005 汽 车 销 量 的 年 复 合 增 长 率 2014 年 汽 车 产 量 占 全 球 产 量 的 目 前 我 国 已 成 为 世 界 第 三 大 汽车 消 费 国 ， 到 2016年 我 国 的 私 家 车 拥 有 量 突 破 日 益 增 加 的 汽 车 基 数 所带 来 的 交 通 安 全 也 不 容 小 视 ， 尤 其 在 上 下 班 的 高 峰 期 中 ， 由 于 车 辆 增 多 导 致 的 长时 间 堵 车 容 易 让 人 麻 痹 大 意 追 尾 的 风 险 也 会 随 之 增 加 ， 降 低 汽 车 的 碰 撞 率 ， 有 效的 保 护 驾 驶 人 及 行 人 的 生 命 安 全 和 财 产 安 全 是 研 究 防 碰 撞 执 行 系 统 的 根 本 目 的 。本 系 统 可 以 更 好 的 辅 助 驾 驶 员 行 驶 ， 在 遇 到 障 碍 物 (其 他 车 辆 、 行 人 、 树 木 、 以及 路 边 设 施 等 )的 同 时 可 以 及 时 的 作 出 警 报 和 采 取 相 应 的 措 施 ， 减 少 由 事 故 带 来的 损 失 和 伤 害 。 据 以 往 研 究 人 员 统 计 不 同 危 险 工 况 下 驾 驶 员 制 动 反 应 时 间 平 均 分布 在 ， 可 见 如 果 可 以 提 前 几 秒 对 驾 驶 员 进 行 危 险 预 警 ， 驾 驶 员 可以 提 早 终 止 加 速 ， 就 会 大 大 降 低 事 故 的 发 生 1。近 几 年 关 于 汽 车 防 撞 系 统 的 研 究 已 有 了 很 多 的 方 法 ， 市 面 上 已 有 的 防 碰 撞 系统 主 要 有 超 声 波 防 碰 撞 和 倒 车 可 视 雷 达 等 。 对 于 已 有 的 防 碰 撞 系 统 其 可 行 性 众 所周 知 但 对 于 不 同 工 况 车 速 来 说 显 得 就 很 力 不 从 心 了 ， 比 如 防 碰 撞 系 统 对 于 高 速 道路 上 行 驶 时 过 快 的 车 速 起 不 到 太 大 的 作 用 ， 以 及 对 于 在 夜 间 行 驶 的 驾 驶 员 来 说 可视 倒 车 雷 达 作 用 也 不 是 很 大 ， 设 计 一 个 更 为 人 性 化 的 防 碰 撞 系 统 变 显 得 尤 为 重要 ， 提 高 汽 车 智 能 水 平 对 于 将 来 的 汽 车 驾 驶 方 式 起 到 很 大 的 促 进 作 用 。 防 撞 预 警 系 统 主 要 分 为 红 外 防 撞 、 激 光 防 撞 、 超 声 波 和 可 视 倒 车 雷 达 防撞 四 种 系 统 。 全 球 每 年 基 本 都 要 对 新 型 汽 车 进 行 碰 撞 试 验 ， 欧 洲 新 车 安 全 评 鉴 协 会 ） 还 有 就 是 国 高 速 公 路 安 全 保 险 协 会 )公 布 的 数 据 是 期 中 比 较 有 公 信力 两 家 汽 车 碰 撞 试 验 。 这 些 数 据 显 示 了 在 汽 车 运 行 过 程 中 危 险 因 素 对 于 生 命 的 安全 。 由 此 可 见 防 碰 撞 系 统 还 是 十 分 有 应 用 的 理 由 ， 目 前 很 多 汽 车 厂 商 将 防 碰 撞 系统 采 用 到 汽 车 上 。 日 本 的 公 路 方 案 提 出 ， 通 过 进 的汽 车 导 航 系 统 来 辅 佐 驾 驶 员 安 全 驾 驶 ， 同 时 在 车 辆 上 采 用 诸 如 车 道 行 驶 道 路 稳定 、 实 时 转 播 前 方 天 气 状 况 、 车 距 保 持 等 车 辆 主 动 安 全 技 术 。 在2015年 将 在 日 本 全 国 范 围 内 应 用 。 美 国 的 联 合 其 它 汽车 厂 商 发 展 自 身 碰 撞 预 警 系 统 和 相 应 的 试 验 室 。 欧 洲 代 理 基 金 对 于 防 碰 撞 技 术 的研 究 也 持 赞 同 的 意 见 12。北华航天工业学院毕业论文2根 据 美 国 安 全 部 称 ： 在 美 国 平 均 每 年 因 汽 车 追 尾 导 致 受 伤 人 数 高 达 五 十 万人 ， 期 中 死 亡 的 人 数 达 到 一 千 七 百 人 ， 当 汽 车 装 备 防 碰 撞 预 警 系 统 后 ， 可 以 减 少百 分 之 八 十 以 上 的 人 员 伤 亡 ， 为 减 少 追 尾 事 故 及 人 员 伤 亡 ， 提 议 各 大 汽 车 制 造 商为 所 有 乘 用 车 和 商 用 车 安 装 防 碰 撞 预 警 系 统 。汽 车 在 21世 纪 的 概 念 将 是 一 个 根 本 性 的 变 化 。 汽 车 将 由 原 先 的 以 机 械 为 主的 机 电 一 体 产 物 向 更 多 的 电 子 设 备 转 换 。 中 国 汽 车 工 业 将 面 临 巨 大 的 发 展 机 遇 和挑 战 。 我 国 汽 车 保 有 量 已 达 到 ， 道 路 车 辆 的 行 驶 密 度 大 幅 增 加 ， 交 通 事故 发 生 的 频 率 也 随 之 增 加 ， 为 减 少 财 产 损 失 和 人 员 伤 亡 ， 汽 车 防 碰 撞 系 统 显 得 尤为 重 要 ， 我 国 的 汽 车 倒 车 防 碰 撞 系 统 已 经 有 了 很 长 时 间 的 研 究 从 一 开 始 的 汽 车 倒车 喇 叭 提 醒 到 现 在 的 超 声 波 测 距 ， 技 术 上 也 达 到 了 一 定 的 可 靠 性 。东 风 公 司 的 “ 蓝 鸟 至 尊 ” 采 用 了 更 为 先 进 的 导 航 防 碰 撞 系 统 。 目 前 市 场 上 的倒 车 雷 达 品 牌 主 要 有 跃 众 、 铁 将 军 、 豪 迪 、 瑞 路 、 贝 奥 斯 、 福 莱 特 、 征 服 者 16。国 内 外 对 于 汽 车 防 碰 撞 预 警 的 方 法 一 般 为 雷 达 防 碰 撞 和 后 成 像 技 术 ， 两 者 各 有 优缺 点 ， 前 者 在 测 距 方 面 比 较 有 优 势 但 一 些 坑 洼 地 则 会 检 测 不 到 使 驾 驶 员 误 判 产 生很 严 重 的 后 果 比 如 下 大 雨 后 陷 入 深 水 区 淹 没 汽 车 ， 后 者 可 以 很 清 楚 的 看 到 后 方 的视 野 但 距 离 就 很 难 测 出 ， 如 果 在 能 见 度 低 的 环 境 下 汽 车 行 驶 时 突 遇 危 险 状 况 往 往来 不 及 躲 避 ， 造 成 非 常 大 的 损 失 。 同 时 如 果 在 有 一 定 的 车 速 下 ， 缺 少 对 障 碍 物 的提 前 判 断 ， 可 见 对 汽 车 行 驶 途 中 遇 障 碍 物 减 速 制 动 这 方 面 的 研 究 也 刻 不 容 缓 。 的 发 展 往 往 会 体 现 了 一 个 国 家 经 济 的 活 力 水 平 ， 而 与 汽 车 相 关 的 配 套 设施 则 更 加 表 现 出 人 们 生 活 质 量 的 好 坏 ， 如 今 我 国 的 经 济 发 展 已 处 于 相 对 稳 定 状 态人 们 日 益 增 长 的 消 费 需 求 迫 使 对 于 汽 车 的 安 全 稳 定 产 生 了 更 高 的 要 求 ， 拥 有 一 辆更 加 安 全 美 观 性 能 强 的 车 是 每 一 个 汽 车 拥 有 者 的 心 声 。 并 且 随 着 微 机 技 术 、 先 进制 造 业 和 控 制 理 论 迅 猛 发 展 ， 为 防 碰 撞 执 行 的 实 现 提 供 了 物 质 基 础 ， 预 警 执 行 将代 替 驾 驶 人 自 身 反 应 不 及 时 所 带 来 的 危 害 。 对 该 系 统 的 研 究 需 要 走 理 论 指 导 和 仿真 、 实 验 相 结 合 的 道 路 ， 但 是 现 在 的 防 碰 撞 系 统 还 需 进 一 步 的 创 新 突 破 。 执 行 机构 更 加 准 确 的 工 作 ， 防 碰 撞 预 警 系 统 的 价 格 合 理 性 、 可 靠 性 ， 以 及 更 多 高 性 能 电子 设 备 技 术 应 用 领 域 的 增 加 将 使 汽 车 防 碰 撞 预 警 执 行 系 统 更 有 意 义 。 常 生 活 中 由 于 物 体 的 振 动 而 产 生 了 声 音 。 声 音 频 率 在 20 可 听 到 ， 20000 以 上 范 围 的 声 音 称 为 超 声 波 2。 声 波 在 不 同 介 质 之 间传 递 会 发 生 反 射 、 透 射 和 折 射 现 象 传 递 的 越 远 时 间 越 长 会 使 声 波 的 能 量 越 来 越小 。 并 且 由 于 声 波 是 一 种 纵 波 所 以 它 可 以 在 除 真 空 以 外 的 其 它 介 质 中 传 播 并 可 以传 播 足 够 远 的 距 离 。 根 据 原 理 的 不 同 超 声 波 可 分 为 检 测 超 声 和 功 率 超 声 ， 其 应 用跨 度 非 常 广 泛 涉 及 工 程 、 生 物 、 诊 断 、 治 疗 及 其 他 各 个 领 域 。 在 相 同 介 质 中 超 声波 的 传 播 速 度 相 同 ， 空 气 中 的 传 播 速 度 随 着 温 度 的 不 同 而 不 同 常 温 下 的 速 度 为340米 每 秒 超 声 波 也 是 声 波 只 是 振 动 频 率 相 对 较 高 可 以 在 介 质 中 传 播 的 。 波 的 测 距 原 理 为 ： D=式 中 D 为 前 方 障 碍 物 与 测 试 车 辆 的 距 离 ；C 为 空 气 中 超 声 波 传 播 的 速 度 ；T 为 超 声 波 从 发 出 到 接 收 时 传 感 器 所 记 录 的 时 间注 意 ： 由 于 超 声 波 在 不 同 温 度 下 的 传 播 速 度 是 不 同 的 ， 见 表 一 所 以 这 里 带 入 公 式C=331+ 驶 室 外 的 空 气 温 度 ）表一温 度（）20 10 20 30 100声 速（m/s）313 319 325 323 338 344 349 386空 间 里 当 有 多 个 声 源 发 声 时 会 产 生 声 源 交 错 的 现 象 这 是 声 学 领 域 的 常 见 现象 。 理 论 上 当 介 质 不 吸 收 声 波 的 强 度 时 ， 声 波 会 没 有 增 减 的 永 远 传 播 下 去 但 是 实际 情 况 不 同 ， 介 质 之 间 会 吸 收 掉 声 波 的 能 量 散 射 折 射 都 有 可 能 。 幅 值 、 相 位 、 频率 和 波 长 为 声 波 的 参 数 。 其 用 数 学 公 式 可 以 表 示 为 3：P=t+）2 为该声波的幅度；角频率；为相位；北华航天工业学院毕业论文4一 个 周 期 内 声 波 的 长 度 为 波 长有=C0/f 2为频率；声波传播速度；0ex 2f=2/T 2为周期；=为 衰 减 系 数 ；f 为 振 动 频 率由 式 2 出 频 率 越 高 衰 减 系 数越 大 从 而 导 致 ， 选 择 合 适 的 振 动频 率 可 以 提 高 数 据 测 量 的 准 确 性 。 鉴 于 已 有 的 超 声 波 测 距 系 统 选 择 f=40声 波 效 果 较 好 。3 这 里 用 到 的 超 声 波 传 感 器 要 具 备 发 生 和 可 收 到 超 声 波 的 功 能 。 超 声 波 传感 器 内 部 独 特 的 材 料 使 得 其 具 有 了 将 电 流 转 换 成 声 波 同 时 又 能 将 接 收 到 的 声 压转 换 成 电 流 的 能 力 。 高 频 振 动 的 压 力 就 会 产 生 高 频 电 流 。 其 产 生 的 高 频 电 流 作 用在 压 电 陶 瓷 上 便 会 产 生 强 烈 的 机 械 振 动 也 就 产 生 了 超 声 波 信 号 ， 其 独 特 的 机 械 能与 电 能 相 互 转 换 的 能 力 为 发 生 和 接 收 超 声 波 提 供 了 可 能4。超 声 波 产 生 的 方 法 有 机 械 法 比 如 ： 电 气 法 比 如 压 电 式 、 磁伸 缩 和 电 伸 缩 三 种 ； 由 于 产 生 的 方 式 不 相 同 优 缺 点 也 不 尽 相 同 ， 较 为 常 用 的 是 压电 式 超 声 波 发 生 器 它 具 有 质 量 轻 ， 比 较 灵 敏 、 工 作 频 带 宽 、 工 作 稳 定 、 无 测 量 局限 性 特 点 因 此 其 更 适 用 于 汽 车 在 多 工 况 下 行 驶 的 不 同 环 境 中 。 超 声 波 发 生 器 主 要有 以 下 几 种 参 数 ： 压 电 材 料 的 弹 性 常 数 、 刚 度 决 定 的 弹 性 常 数 ； 材 料 灵 敏 度 的 压电 常 数 ； 机 械 耦 合 系 数 ； 原 始 电 容 与 介 电 常 数 有 关 ； 居 里 点 ， 开 始 丧 失 压 电 特 性时 的 温 度 。 石 英 晶 体 在 573摄 氏 度 时 会 完 全 丧 失 压 电 特 性 。 13压 电 陶 瓷 可 以 由 内 部 的 晶 粒 产 生 电 场 ， 忽 略 外 部 的 磁 场 时 内 部 晶 粒 之 间 相 互吸 收 各 自 产 生 的 磁 场 达 到 稳 定 的 状 态 。 当 受 到 外 力 作 用 时 ， 打 破 内 在 的 平 衡 ， 受到 外 力 后 产 生 相 应 的 电 荷 量 ， 电 荷 量 随 外 力 的 减 少 而 减 少 。q= 为 材 料 的 电 荷 量 系 数 ；北华航天工业学院毕业论文5F 为 作 用 力 。压 电 式 超 声 波 传 感 器 构 造 ： 双 压 电 晶 片 ， 单 压 电 晶 片 。 如 果 把 电 压 加 到 压 电 元 件上 会 使 晶 片 高 频 率 振 动 ， 当 压 电 晶 片 受 到 高 频 率 振 动 时 产 生 电 位 差 ：超 声 波 传 感 器 原 理 图 如 图 2图 2 波 传 感 器 原 理 图超 声 波 传 感 器 的 结 构 如 图 22 ：图 2 波 传 感 器 的 结 构北华航天工业学院毕业论文6图 2 波 传 感 器 的 结 构金 属 外 壳 保 护 内 部 各 个 零 件 不 会 对 传 感 器 正 常 工 作 产 生 影 响 。 锥 形 共 振 盘 位于 金 属 板 中 间 ， 锥 形 共 振 盘 可 以 很 快 频 率 的 振 动 ； 超 声 波 振 动 集 中 于 锥 形 共 振 片的 中 心 接 收 超 声 波 时 ， 可 以 产 生 输 送 给 微 型 计 算 机 的 高 频 电 位 差 。 52 频 率 ： 选 择 灵 敏 度 最 高 时 的 中 心 频 率 。 一 般 大 于 25000本 文 选 用 中 心频 率 f=40000 超 声 波 传 感 器 。 ： 对 于 探 头 来 说 就 是 余 震 ， 余 震 越 短 越 好 ， 一 般 小 于 40000 头 余 震为 2 盲 区 。 度 ： 由 材 料 和 制 造 工 艺 决 定 ， 单 位 为 分 贝 ， 数 值 为 负 。 温 度 ： 要 保 持 传 感 器 在 正 常 温 度 下 可 以 工 作 。超 声 波 传 感 器 结 构 多 种 多 样 这 里 不 一 一 详 细 介 绍 ， 市 场 上 通 用 的 超 声 波 传感 器 为 分 体 式 和 一 体 式 。 一 体 式 即 发 送 器 和 接 收 器 为 一 体 的 传 感 器 ， 分 体 式 言 外之 意 就 是 发 送 器 和 接 收 器 分 开 的 传 感 器 6。这 里 使 用 由 深 圳 市 科 比 商 贸 有 限 公 司 ） 生 产 的 16 型 超 声 波传 感 器 ， 其 收 发 器 为 一 体 结 构 ， 其 参 数 如 下 ：频 率 为 40 度 为 方 向 为 45度 ， 电 容 大 输 入 电 压14010%工 作 周 期 ） ， 长 时 间 工 作 稳 定 温 度 80， 正 常 工 作 温 度80， 选 取 金 属 铝 作 为 外 壳 材 料 ， 考 虑 到 汽 车 在 行 驶 过 程 中 遇 到 的 障 碍 物方 向 不 确 定 性 所 以 应 在 前 方 后 方 个 安 置 4个 传 感 器 ， 左 侧 右 侧 根 据 不 同 车 型 的 纵长 度 安 置 2到 3个 传 感 器 ， 每 个 传 感 器 可 独 立 工 作 遇 障 碍 物 警 报 。 系 统 总 体 分 为 ： 超 声 波 测 距 模 块 ， 声 响 报 警 装 置 ， 控 制 模 块 ， 紧 急 制 动模 块 由 于 汽 车 行 进 过 程 中 会 遇 到 很 多 工 况 如 ： 怠 速 ， 匀 速 ， 加 速 ， 减 速 ， 城 市 驾驶 ， 高 速 驾 驶 ， 上 下 坡 等 工 况 所 以 这 些 不 同 运 行 工 况 中 遇 到 障 碍 物 的 处 理 情 况 也就 大 不 相 同 ， 这 里 由 于 设 备 条 件 有 限 且 制 作 过 程 需 要 耗 费 相 当 人 力 物 力 ， 由 于 城市 内 汽 车 保 有 量 基 数 大 且 碰 撞 事 故 往 往 发 生 在 上 下 班 的 高 峰 期 以 及 有 红 路 灯 的十 字 路 口 本 设 计 只 目 前 着 重 针 对 于 怠 速 和 城 市 内 运 行 工 况 ， 在 以 后 的 时 间 里 会 继续 投 入 时 间 精 力 来 完 善 本 设 计 。 系 统 结 构 框 图 如 3 ：图 3 结 构 框 图对 于 防 碰 撞 系 统 预 警 执 行 可 分 为 两 个 阶 段 即 ： 第 一 阶 段 预 警 阶 段 ， 当 超 声 波测 距 模 块 测 得 障 碍 物 以 到 达 预 警 距 离 时 会 将 信 号 传 递 给 声 响 报 警 装 置 ， 该 装 置 随即 产 生 警 报 提 醒 驾 驶 员 前 方 或 者 后 方 即 将 进 入 危 险 区 域 ， 同 时 该 信 号 也 会 传 递 给汽 车 的 使 燃 油 喷 射 量 进 而 利 用 发 动 机 来 减 速 ， 此 时 燃 油 喷 射 系 统会 以 怠 速 时 的 燃 油 喷 射 量 为 准 ， 避 免 了 由 驾 驶 员 误 踩 加 速 踏 板 而 造 成 的 危 险 隐患 。 第 二 阶 段 紧 急 制 动 阶 段 ， 当 超 声 波 测 距 模 块 测 得 危 险 物 以 到 达 危 险 距 离 时 会将 信 号 传 递 给 紧 急 制 动 模 块 ， 紧 急 制 动 模 块 作 出 相 应 反 应 使 刹 车 系 统 工 作 ， 由 于驾 驶 员 紧 急 制 动 时 会 存 在 判 断 反 应 时 间 ， 距 相 关 研 究 表 明 一 般 驾 驶 员 反 应 时 间 内 ， 有 一 定 驾 龄 且 反 应 灵 敏 着 为 。 这 段 时 间 看 似 很 短 其 实不 然 举 例 说 明 ： 假 如 一 辆 汽 车 以 40km/ 度 行 进 ， 当 遇 到 障 碍 物 时 ， 反 应 灵敏 者 在 经 过 到 4到 6米 后 才 会 作 出 紧 急 制 动 措 施 ， 而 绝 大 多 数 驾 驶 员 已 经 开 出16米 之 外 ， 期 中 还 有 因 过 于 惊 吓 而 作 出 误 踩 油 门 的 可 能 ， 对 于 许 多 的 突 然 时 间 ，可 能 就 会 猝 不 及 防 了 ， 可 见 将 反 应 时 间 做 到 最 小 可 以 对 结 果 产 生 另 一 面 的 变 化 将危 险 系 数 做 到 最 小 的 程 度 是 安 全 驾 驶 的 重 中 之 重 ， 由 于 电 信 号 处 理 的 速 度 是 人 的北华航天工业学院毕业论文8几 十 倍 所 以 将 反 应 时 间 交 给 制 动 系 统 制 动 距 离 的 缩 短 也 就 显 得 相 当 乐 观 了 。 这 对于 减 少 追 尾 的 交 通 事 故 前 景 广 阔 。2 波 发 射 ：传 感 器 硬 件 发 射 电 路 如 图 3 ：图 3 器 硬 件 发 射 电 路工 作 原 理 ：硬 件 发 生 装 置 原 理 比 较 简 单 即 为 三 极 管 的 开 关 控 制 超 声 波 发 生 器 的 开 关 。 此电 路 成 本 较 低 且 易 于 调 节 ， 可 以 和 不 同 的 换 能 器 连 接 使 用 。 但 其 触 发 脉 冲 电 路 设计 和 发 射 脉 冲 电 路 设 计 较 为 复 杂 。超 声 波 软 件 发 生 电 路 如 图 3 ：图 3 波 软 件 发 生 电 路工 作 原 理 ：软 件 编 程 使 单 片 机 端 口 发 出 的 超 声 波 脉 冲 信 号 ， 加 到 变 压 器 的 初 级 。 虽 然 应北华航天工业学院毕业论文9用 到 软 件 编 程 但 减 少 了 硬 件 设 计 上 的 复 杂 。 故 本 设 计 采 用 软 件 发 射 法 。超 声 波 接 收 ：接 收 到 的 信 号 由 于 存 在 干 扰 需 要 进 行 滤 波 去 除 杂 乱 信 号 ， 同 时 需 要 放 大 电 路将 信 号 放 大 到 单 片 机 可 以 处 理 的 信 号 。 对 于 放 大 电 路 一 个 三 极 管 即 可 完 成 ， 设 计的 时 候 考 虑 到 保 护 电 路 需 要 给 电 路 串 联 一 个 电 阻 保 护 三 极 管 的 正 常 工 作 其 设 计电 路 如 图 3 ：图 3 电 路当 距 离 较 远 时 回 波 信 号 经 过 放 大 才 能 使 接 收 器 对 信 号 很 好 的 识 别 ， 但 同 时 也会 存 在 干 扰 信 号 这 就 需 要 滤 波 器 来 出 去 干 扰 信 号 以 防 止 对 超 声 波 接 收 器 对 于 回波 信 号 的 误 识 别 。 滤 波 有 低 通 、 高 通 、 带 阻 、 带 通 滤 波 方 式 8。 由 于 需 要 滤 波 的为 低 于 40 低 频 噪 声 和 高 于 40 高 频 噪 声 ， 可 选 用 算 放 大器 。 改 进 后 接 收 信 号 如 图 3 ：图 3 波 的 放 大 电 路北华航天工业学院毕业论文1 03 2传感器阵列方式当 安 装 在 车 身 的 超 声 波 传 感 器 同 时 以 相 同 的 周 期 触 发 时 ， 接 收 到 的 信 号 之 间会 产 生 很 大 的 干 扰 ， 严 重 的 将 会 导 致 系 统 对 于 前 方 障 碍 物 的 误 判 使 系 统 的 准 确 性大 打 折 扣 。 同 时 由 于 存 在 时 域 信 号 盲 区 信 号 实 时 更 新 较 慢 ， 且 发 射 超 声 波 时 传 感器 的 工 作 电 流 往 往 是 平 时 10倍 ， 导 致 电 路 的 波 动 较 频 繁 。 为 此 本 设 计 采 用 单 个传 感 器 触 发 方 式 即 触 发 第 一 个 发 射 器 后 过 一 段 时 间 在 触 发 下 一 个 发 射 器 如 图 3 ：图3 感 器 触 发 方 式T 的 大 小 由 超 声 波 发 生 器 轴 线 夹 角 决 定 。 它 随 着 发 生 器 轴 线 的 减 小 而 增 大 ， 但夹 角 过 大 时 ， 盲 区 也 会 增 大 。 经 试 验 当 T 大 于 24 不 在 产 生 交 错 现 象 ，所 以 T =25T=1002 计 模 块 在 行 进 过 程 中 或 倒 车 状 态 时 ， 实 时 监 测 车 辆 前 后 方 是 否 有 障 碍物 ， 当 达 到 预 警 距 离 时 蜂 鸣 器 发 出 响 声 预 警 ， 该 控 制 电 路 可 直 接 由 单 片 机 控 制 。电 路 图 如 图 3 ：北华航天工业学院毕业论文1 1图3 声 预 警 装 置 预 警 时 灯 亮 可 提 醒 驾 驶 员 注 意 危 险 。3 4单片机控制模块利 用 单 片 机 计 算 传 感 器 实 时 传 送 的 信 号 ， 当 所 测 距 离 到 达 报 警 距 离 时 ， 单 片机 控 制 紧 急 制 动 模 块 ， 由 紧 急 制 动 模 块 控 制 燃 油 喷 射 系 统 和 刹 车 系 统 。单 片 机 选 用 最 常 见 的 51 单 片 机 就 可 ， 本 设 计 采 用 机 由 公 司 生 产 的 的 8051单 片 机 ， 主 要 特 性 有 ：（ 1） 内 部 含 器 ，（ 2） 存 储 空 间 为 8 3） 单 片 机