基于单片机车辆防碰撞测距报警仪开题报告

1、基于单片机车辆防碰撞测距报警仪开题报告 毕业设计( ( 论文) ) 开题报告 题目：基于单片机的车辆防碰撞测距报警仪 的设计与研究 部 系 电子技术系 专 业 电子信息工程 姓 名 学 号 指导教员 年 月 日 一、毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况） 1.题目背景、研究意义 目前的科技条件下，测距在很多领域的研究过程中已经成为必不可少的一个实践步骤。现如今对于测距方面的问题，不再是尺子和大型测量工具就能解决的了得。传统的接触式测距存在着测量时间长、测量精度低的缺点，后期数据处理也比拟复杂，而且容易受到光、电磁波、粉尘以及测量时的天气、测量所处环境等非人为因素的影响，

2、这会直接导致测量的长度以及测量的精度达不到事先预期的要求。超声波测距是一种利用声波特性、电子计数相结合的非接触式测量方法，它不但指向性好，能量易集中，传播距离较远，而且适用于在高温、高粉尘、高湿度和强电磁干扰等恶劣的天气和环境下工作，稳定可靠，精度也有保障。对使用人员没有过多要求，测量迅速方便，测量结果直观，综合以上原因，超声波测距和接触式测距的优劣显而易见。而将超声波测距应用于车辆的防碰撞报警仪既是一种创新，也是当今社会的迫切需要。世界上交通事故死亡人数做多的国家之一。从二十世纪八十年代末中国交通事故年死亡人数首次超过五万人至今，中国每年交通事故五十万起，因交通事故死亡人数均超过十万人，已经

3、连续十余年居世界第一。据 xx 年城市蓝皮书：中国城市开展报告 no.7中介绍，目前我国汽车保有量为 1.3 亿辆，如此庞大的汽车保有量也蕴含着巨大平安隐患。汽车雷达可以通过音频提示驾驶员汽车周围的障碍物情况，但雷达本钱相对价高，而超声波测距传感器属于小型廉价微处理器。因此，该课题具有极大的开发价值。开展该课题的研究，不仅是对测距技术和报警仪的一种完善和创新，更是为了将技术应用于生活，到达有效降低或防止车辆平安事故发生的效果。 2.国内外相关研究情况 历史上使用超声波来测量距离是从第二次世界大战时海军的声纳技术的开展开始。声纳是一种利用声波在水下测定目标距离和运动速度的仪器。经过几个世纪，科学

4、家们对此反复研究，最终发现了超声波的原理。 超声波测距应用于各种工业领域，如工业自动控制，建筑工程测量和机器人视觉识别等方面。超声波作为一种检测技术，采用的是非接触式测量，由于它具有不受外界因素影响，对环境有一定的适应能力，且操作简单、测量精度高等优点而被广泛应用。这些特点可使测量仪器不受被测介质的影响，大大解决了传统测量仪器存在的问题，比方，在粉尘多情况下对人引起的身体接触伤害，腐蚀性质的被测物对测量仪器腐蚀，触电接触不良造成的误测等。此外该技术对被测元件无磨损，使测量仪器牢固耐用，使用寿命加长，而且还降低了能量耗损，节省人力和劳动的强度。因此，利用超声波检测既迅速、方便、计算简单，又易于实

5、时 控制，在测量精度方面能到达工业实用的要求。 然而超声波测距在实际应用也有很多局限性。由于超声波在传播过程中，声压会随距离的增大而呈指数规律衰减，远目标的回波信号幅度小、信噪比低，用固定阀值的比拟器检测回波，可能导致越过门槛的时间前后移动，从而影响计时的准确性，这必然会影响到测距的准确度。另外就是构成超声波传感器的压电陶瓷片在压电的双向转换过程中，存在惯性、滞后等现象，以及超声波脉冲在空气中传播本身及多重的反射路径，均导致回波信号被展宽，也使测量产生较大的误差，影响了测距的分辨率。其他如温度，风速等也会对测量造成一定的影响。 计量学在制造业中越来越重要。直接在机器上测量尤其能推动制造业的开展

6、。目前为止大局部还是采用视觉的或触觉的测量方法。但是墙的厚度就不能用这些来测量，因此德国人把超声系统结合到机器设计出了测距方法。随着超声波的开展，早在 2000 年时英国人就设计出了可观察、识别并测距的超声波集成系统。 超声波测距的开展将带动防撞预警系统的开展。从二十世纪八十年代起，国内外著名大学、研究机构以及汽车生产厂家就积极地研究汽车防撞预警系统，各个运输公司和保险公司也非常关心如何减少交通事故的发生。通过对现有的各种汽车防撞预警系统的特点、性能进行分析，我们发现，雷达、激光有以下的固有缺陷:在汽车一方出现多口标时，不能很好的辨识出最危险的口标，导致误报;在道路弯道处不能很好检测到危险口标

7、，受公路上栏杆影响，也导致误报和漏报;雷达和激光都能测出上几公里的距离，但是在 200m 以下效果不好、本钱高、大题小做，并且它们系统复杂、体积庞大、造价昂贵;激光的视觉角度几乎为 0，方向性强，天气变化鲁棒性差;机器视觉的防撞预警系统的技术要求和硬件要求高，受气候影响;红外防撞预警系统相对来说是最好的，可以全天候使用，抗干扰能力强，但是系统的技术要求和硬件要求也高;交互式智能化防撞预警系统在交通信息化上有一定的促进作用，但是要广泛应用和汽车配套使用都需要漫长的过程。 目前各国为了使防撞预警系统克服上述各个系统的缺陷，正努力从以下几个方而去做。提高抗干扰能力，减少误报;增加视觉角度，提高监控范

8、围;增强稳定性，减少误报、漏报;增加驾驶员和汽车检测，因为碰撞事故中驾驶员的疲劳驾驶和汽车的胜能也有关系;增加报警决策因素，超声波、雷达、激光等系统报警的因素是汽车和危险物距离，应该考虑相对速度、相对加速度、车型以及天气;形成智能型专家系统，提高报警的实时性、准确性，因为不同的车型和不同的天气对平安距离和平安时间要求不同;形成行业标准，这是当务之急，因为产品的成功应用离不开行业标准。只有如此才能让我们的行车生活处于平安、舒适、快捷之中。 二、本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 1.主要内容 本课题设计和研究一种基于 at89c51 单片机的车辆防碰撞测距报警仪，包括单片机控

9、制电路、发射电路、接收电路、led 显示电路、报警电路。具体分析了车辆防碰撞测距报警仪的构成、工作原理以及各局部实现的功能（要求在 5 米内保证测量精度，距离车辆 1 米以内报警。误差在 10cm 以内，能清晰显示出距离前方物体距离），并且给出硬件电路框图和软件编程的设计方法。具体包括一下七个方面：需求分析、总体方案设计、硬件电路设计、系统程序设计、仪器调试及分析、设计总结和展望。 2.拟用研究方案 为了能够在规定时间内完成好毕业设计工作，我准备从以下四个方面着手，对汽车防碰撞测距报警仪进行研究设计。 （1）总体方案设计 汽车防碰撞测距报警仪系统采用模块化设计，根据功能需要主要包括超声波发射电

10、路、超声波接收电路、报警电路、温度补偿电路以及显示电路等，各信号线与控制线都接单片机，并在齐指挥下统一协调工作。 （2）系统硬件电路设计 对现有技术做一个统计调查，搜集各种超声波测距报警仪所使用的超声波发射电路、超声波接收电路、温度补偿电路、显示电路以及报警电路，综合分析优缺点，取其精华，去其糟粕，设计自己的硬件电路。 （3）系统软件设计 系统硬件构架了超声波测距的基木功能之后，系统软件所实现的功能主要是针对系统功能的实现及数据的处理和应用。该设计采用 c 语言编写，并进行模块化设计，主要包括主程序、定时中断子程序、外部中断子程序以及以上三个程序需要调用的假设干个子程序。 （4）模型制作 在完

11、成以上三个模块后，即可进入最后的制作环节，综合运用搜集的资料以及相关的电路和程序，完成最终的毕业设计制作。 3.拟用研究方法或措施 该毕业设计的制作以及论文的撰写，主要通过调查法、文献研究法和试验方法来实现。运用调查法对汽车防碰撞测距报警仪进行有方案的、周密的和系统的了解，并对之进行分析、综合、比拟、归纳，得出结论；运用文献研究法了解超声波测和报警仪的历史和现状，得到比拟资料，帮助设计的进一步改善和研究；最后进行屡次制作试验，检验理论的正确性，对错误和不完善的地方加以改正。 三、本课题研究的重点及难点，前期已开展的工作 本课题是基于超声波测距技术进行的，我们制作的超声波测距仪可能出现测量值与真

12、实值存在一定误差。误差主要于发射探头发出的超声波是呈喇叭状扩散传播、被测物的外表不光滑且不一定垂直于两探头的轴线而导致所反射回来的波也许是从不同点获得。另外本设计中发射点和接收点距离较近，这样当发射端发射超声波后，有局部超声波可能未经过障碍物反射就直接绕射到接收端上，这局部信号会引起系统误差，而且这种误差是不可防止的。也考虑到温度对测速的影响，具体如下表： 表一 声音与速度的关系 温度/ -30 -10 0 10 20 30 100 声速/（ms） 313 319 325 338 344 349 386 由表一不难看出，声速随温度的升高而增大，尽管我们会通过温度补偿来减小误差，但结果仍和实际距

13、离有细微差距。除此之外，系统电路图的设计也存在一定难度。由于可语音播报的无线测距仪设计模块较多，在设计电路图时，需要考虑到模块之间如何安排才能保证误差降到最低。 针对本课题要求和自身特点，目前已经在进行课题相关材料的收集和工作。主要包括收集 at89s52 单片机，hc-sr04 超声波测距模块，wt588d 语音芯片以及 ds1820 单总线数字温度计的相关资料，并对搜集的资料进行深入的学习和研究。搭建和熟悉 avr 单片机集成开发环境。搜集超声波测距、报警器和温度补偿电路的资料，并从中挑选适合本设计的实现方案。复习 c 语言相关知识，为编写相关程序做准备。 四、完本钱课题的工作方案及进度方

14、案 （1）xx 年 12 月和 xx 年 1 月收集单片机、测距仪、报警器的相关资料及该领域当前研 注：1.正文：宋体小四号字，行距 22 磅。 2.开题报告装订入毕业设计（论文）附件册。 究情况。 （2）在 xx 年 2 月系统学习单片机知识，对 89c51 单片机深入研究。 （3）xx 年 3 月学习测距仪、报警器相关知识，在原有根底上创新，研究并设计出车辆防碰撞测距报警仪。 （4）xx 年 4 月完成车辆防碰撞测距报警仪的制作。 （5）xx 年 5 月进行车辆防碰撞测距报警仪的修改和调试并完成相关文档。 参考文献： 1 彭伟,单片机 c 语言程序设计实训 100 例,电子工业出版社,xx

15、 年 2 陈勇，黄席樾等，汽车防撞预警系统的研究和开展，重庆大学自动化学院导航制导实验室，xx 年 3 唐阳山，杨培菲等，基于 at89s52 汽车倒车防碰撞预警系统的设计，辽宁工业大学，xx年 4 朱利娜，基于单片机的超声波测距倒车雷达的研究，微计算机信息，xx 年 5 林元新，超声波测距和汽车防撞雷达的设计，汽车电器，xx 年 6 刘鑫，朱靖玉，基于单片机的倒车雷达的设计，长安大学信息工程学院，xx 年 7 韩志军等,单片机应用系统设计m,机械工业出版社，xx 8 周润景等, proteus 在 mcs-51&arm7 系统中的应用百例m,电子工业出版社，xx 9 沈燕，李金龙等，超声车距预警系统设计，西南交通大学，xx 年 10 chai ya-jing,zhou wen-jun,hu-ji.ultrasonic distance measurement instrument based on atmega8 microcontrollerj.computer measurement &control,xx 11 maurice