设计倒车防撞告警装置的目的及意义Word文件下载.docx
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Withthedevelopmentofsocietyandeconomyoftransportationindustryisbooming,theautomobilequantityincreasingsignificantly,theresultingtrafficproblemalsocausespeople'
simportance.Themainneedlecrowdedhighways,streets,parkingarea,togetherwiththepresenceofthevisualblindspot,driversinreversingcannotseeobstaclesbehindthevehicle,easytoscratchtheautomobiletrafficaccident,evensomecondition,carreversingradarisaimedatreversingprotectionreversinganti-collisionsystem.
Experimentalstudyonthedesignfromtheperspectiveofanalysis,analysisoftheautomobileback-draftanti-collisionsystembasicdesignprincipleandanti-collisionsystemathomeandabroadsuchproblems.Amoredetailedultrasonicrangingsystemandaccordingtothesystemdesign,developmentoftheautomobileback-draftanti-collisionalarm,itcanautomaticallydetectthedistancebetweentherearobstacles.Whenthetimelimit,itcangiveanalarm,toremindthedriverbrakes.Domesticmanufacturersdesignuniversalcomponents,lowcost,reliableperformance,isconducivetothepromotion.
Keywords:
Ultrasonicwave;
vehicles;
Alarmdevice;
Singlechipmicrocomputer
第1章绪论
1.1设计倒车防撞告警装置的目的及意义
目前,随着现代生活节奏的加快,经济的快速发展,高速公路已经在交通运输中占有重要地位,其正常运转与否事关重大,而且汽车的密集度日益增大,导致汽车追尾,倒车碰撞等交通事故发生的频率也在增加,同时据有关资料对公路交通事故的统计分析,发现在司机—汽车—道路三个环节中,司机是可靠性最差的一个环节,80%以上的事故是由于司机反映不及时或判断失误引起的,为提高汽车运行的安全性,特别在汽车高速行驶情况下,目标的正确识别至关重要,而天气或司机的疲劳驾驶等都将影响司机对前方目标识别,而且随着汽车持有量的不断增加,如何提高道路的流量,如何解决天气对高速公路的影响等等,已逐渐引起人们的注意。
为了减少甚至避免交通事故的发生,国内外已经开始对汽车倒车防撞告警装置系统进行了研究,通过超声波遥控和传感器的特点,感知后方是否足够车辆行驶,以避免撞车事故的发生。
这是因为超声波的特性保证了它能够适应恶劣的气候条件,如在能见度比较低的雨雾等正需要防撞系统提供帮助的天气条件下,同时也不会因为灰尘等污染而产生误差,比较适合在高速公路中运用。
另外目前为了解决天气恶劣情况下的安全问题,一般采用尽量降低车速甚至关闭高速公路方法,显而易见,该方式严重影响了国民经济的快速发展。
为此,解决交通安全,提高运输能力,积极开发汽车防撞技术具有重要现实意义和广阔市场前景。
1.2倒车防撞告警装置的发展经历
倒车防撞告警装置的发展一共经过以下五个阶段:
第一代:
倒车时通过喇叭提醒。
“倒车请注意”想必不少人记得这个声音,这就是雷达倒车的第一代产品,现在只有小部分商用车还在使用。
只要司机挂上倒档,它就会响起,提醒周围的人注意。
从某种意义上说它对司机并没有直接的帮助,不是真正的倒车雷达。
价格便宜,基本属于淘汰产品。
第二代:
采用蜂鸣器不同声音提示驾驶员。
这是倒车雷达系统的真正开始。
倒车时,如果车后1.8米—1.5米处有障碍物,蜂鸣器就会开始工作。
蜂鸣声越急,表示车辆离障碍物越近。
但没有语音提示,也没有距离显示,虽然司机知道有障碍物,但不能确定障碍物离车有多远,对驾驶员帮助不大。
第三代:
数码波段显示具体距离或者具体范围。
这代产品比第二代进本很多,可以显示车后障碍物离车体的距离。
如果是物体,在1.8米开始显示。
如果是人,在0.9米左右的距离开始显示。
这一代产品有两种显示方式,数码显示产品显示距离数字,而波段显示产品由三种颜色来区分:
绿色代表安全距离;
黄色代表警告距离;
红色代表安全距离,必须停止倒车。
第三代产品把数码和波段组合在一起,比较实用,但安装在车内太不美观。
第四代:
液晶荧屏动态显示。
这一代产品有一个质的飞跃,特别是荧幕显示开始出现动态显示系统。
不用挂倒档,只要发动汽车,显示器上就会出现汽车图案以及车辆周围障碍物距离,色彩清晰漂亮,外表美观,可以直接粘贴在仪表盘上,安装很方便。
不过液晶显示器外观虽精巧,但灵敏度较高,抗干扰能力不强,所以误报也较多。
第五代:
魔幻镜倒车雷达。
结合了前几代产品的优点,采用了最新仿生超声雷达技术,配以高速电脑控制,可全天候准确地测知2米以内的障碍物,并以不通等级的声音提示和直观的显示提醒驾驶员。
魔幻镜倒车雷达可以把后视镜、倒车雷达、免提电话、温度显示和车内空气污染显示等多项功能整合在一起,并设有语音功能。
因为其外观就是一块倒车镜,所以可以不占用车内空间,直接安装在车内后视镜的位置。
而且颜色款式多样,可以按照个人需求和车内装饰选配。
1.3倒车防撞告警装置的主要研究内容
本设计是将单片机与超声波测距、传感器技术相结合的一种倒车防撞告警装置。
主要研究内容包括:
1.系统总体方案设计。
2.核心控制模块、超声波发射模块、超声波接收模块、温度检测模块、人机交互模块、电源模块、声光报警模块的选型等硬件设计。
3.系统的超声波测距、液晶显示以及距离判断和警示的软件设计
通过本论文设计出的倒车防撞告警装置是一种汽车泊车安全辅助的装置,能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况,解除了驾驶员泊车时前后左右探视所引起的困扰,并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷,提高了倒车的安全性。
第2章系统工作原理
2.1超声波概述
人的耳朵能听到的声音为频率在20HZ-20KHZ,低于20HZ和高于20KHZ的声音,我们都听不到。
频率高于20KHZ的声波称为超声波。
超声波虽然听不到,但是在自然界中它是存在的。
例如,有些动物(蝙蝠,蟋蟀等)的器官就能够发出超声波;
在风声和海浪声中,除了我们能听见的声波外,还有我们听觉范围以外的超声波。
超声波是一种机械波,它可以在气体,液体和固体中传播。
电磁波的传播速度为3*108m/s。
而超声波在空气中的传播速度为340m/s,其速度相对电磁波是非常慢的。
在超声波遥控系统中,使用频率为20KHz-100KHz。
目前常见的超声波发射与接收器件的标称频率为40KHz。
因为频率取得太低,外界噪声干扰较多;
频率取得太高,在传播过程中衰减较大,故在超声波遥控中,常使用40KHZ的超声波。
超声波具有以下特性:
①超声波的频率很高,波长较短,可以像光线那样沿着一定方向传播,其传播速度的能量较为集中,可只向某一方向发射超声波。
②超声波的振幅很小,加速度非常大,因而可以产生较大的力量。
③在两种不同的媒质界面上,超声波的大部分能量会被反射。
2.2超声波传感器概述
超声波传感器一般采用双压电陶瓷晶片构成。
这种超声波传感器叙用的压电材料比较少,价格低廉,而且非常适用于气体和液体介质中。
我们知道,在压电陶瓷片上有大小和方向不断变化的交流电压时,根据压电效应,就会使压电陶瓷晶片产生机械变化,这种机械变化的大小和方向,是与外加电压的大小和方向成正比的。
也就是说,在压电陶瓷晶片上加有频率为f的交流电压,它就会产生同频率的机械振动,这种机械振动推动空气等媒质,便会发出声波。
如果在压电陶瓷晶片上有超声机械波作用,这将会使其产生机械变形,这种机械变形是与超声机械波一致的,机械变形使压电陶瓷晶片产生频率与超声机械波相同的电信号。
压电陶瓷晶片有一个固有的谐振频率,即中心频率f,发射超声波时,加在其上面的交变电压的频率要与它的固有谐振频率f一致;
接收超声波时,作用在其上面的超声机械波的频率也要与它的固有谐振频率一样。
这样,超声传感器才有较高的灵敏度。
当所用的压电材料不变时,改变压电陶瓷镜晶片的几何尺寸,就可非常方便地改变其固有的谐振频率。
利用这一特性可制成各种频率的超声传感器。
用于遥控的超声传感器的中心频率一般为40KHZ。
在设计超声波遥控电路时应注意以下几点:
①超声波传感器为谐振器件,驱动时所需电流较小,一般仅为几mA至几十mA。
但要有一定幅度的驱动电压,驱动电路不加限流电阻。
②发射器驱动电压的频率一定要接近传感器的中心频率,设计时元件参数要经过比较准确的计算。
调试时要注意通过频率计来监测频率。
③要选用输如阻抗高的前置放大器,以获得较高的接收灵敏度和选择性。
2.3超声波测距原理
图2-1超声波测距原理图
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V=340m/s,根据计时器记录的时间T和当时的温度Tc,就可以计算出发射点距障碍物的距离(S))。
距离公式见式(2-1):
(2-1)
图2-2超声波测距实物图
2.4倒车防撞报警的原理
超声波发射与接收是一个一体的装置。
发射电路包括超声振荡器、RS触发器、低频振荡器、计数器等4个部分。
接收电路包括前置放大与整形、计数器、RS触发器、报警电路4个部分。
电路不同于一般的超声波发射与接收电路,它采用计数器保证了电路的工作可靠,具有较强的抗干扰性能。
其工作过程如下:
接通电源,低频振荡器输出正脉冲作用于RS触发器的S端,将RS触发器置位,使之输出高电平,超声波信号振荡器起振,产生的振荡信号驱动超声波发射器B1发出超声波。
若遇到反射物,超声波接收器件B2收到超声波信号,将其转换为电信号,经放大、整形后的脉冲作用于计
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