基于單片機(jī)的汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上泰 山 學(xué) 院本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)基于單片機(jī)的汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)所 在 學(xué) 院 機(jī)械與工程學(xué)院 專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 申請(qǐng)學(xué)士學(xué)位所屬學(xué)科 工 學(xué) 年 級(jí) 二一一級(jí) (3+2) 學(xué)生姓名、學(xué)號(hào) 王俊基 指導(dǎo)教師姓名、職稱 張秀紅 講師 完 成 日 期 2013年 5月30日 摘要汽車業(yè)和電子業(yè)是工業(yè)界的兩大巨頭，伴隨著汽車和電子工業(yè)不斷地發(fā)展與進(jìn)步，在現(xiàn)代化的汽車上，越來越廣泛地應(yīng)用了電子技術(shù)，汽車的電子化程度愈來愈高?，F(xiàn)在的交通運(yùn)輸業(yè)向著高密度的方向發(fā)展，電子方面的控制技術(shù)也進(jìn)一步地應(yīng)用在了汽車的行車安全性與導(dǎo)航方面。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，

2、家庭汽車的數(shù)量越來越多，交通事故也與日俱增，交通安全愈來愈引起人們的重視，汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。本文以AT89S51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)汽車的防撞報(bào)警系統(tǒng)，且借助于DSP技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了低成本、高精度測(cè)距測(cè)速功能的FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)防撞雷達(dá)設(shè)計(jì)方案，同時(shí)還利用電磁鐵同性磁極排斥的原理主動(dòng)減速，達(dá)到防撞的效果。該防撞報(bào)警系統(tǒng)以毫米波雷達(dá)為目標(biāo)探測(cè)方式，提出了一款多功能汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)。 該系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，有廣闊的應(yīng)用空間，當(dāng)然還有待于進(jìn)一步開發(fā)。關(guān)鍵詞：AT89S51單片機(jī)，DSP,電磁鐵，毫米波雷達(dá)專心-專注-專業(yè)ABSTRACTAutomotive industry and the ele

3、ctronics industry is the industry's two giants, along with the automotive and electronics industries continue to develop and progress in the modern car, more and more widely used in the electronics, automotive electronics higher and higher degree of . Now transport direction is toward high-densi

4、ty development, electronics control technology is further used in the car driving safety and navigation.With the continuous development and progress of society, more and more family vehicle, traffic accidents also grow with each passing day, traffic safety is paid more and more attention, the automo

5、bile anti-collision alarm system also emerge as the times require.This paper takes AT89S51 microcontroller as the core, anti-collision alarm system design of automobile, and with the help of DSP technology, to realize the low cost, high precision ranging measurement function of the FMCW (frequency m

6、odulated continuous wave) radar design, but also the principle of electromagnet magnetic poles repel the deceleration, achieve the collision effect. The collision warning system in millimeter wave radar for target detection, while expanding the tracking and recognition to the target, the track-while

7、-scan radar target detection theory, put forward collision warning system is a multifunctional automobile.The system has strong adaptability, broad application space, of course, also need to be further developed.Key words：AT89S51microcontroller, DSP, electromagnet, millimeter wave rad目錄1 引言1.1課題的提出及

8、意義 隨著人們生活水平的不斷提高，我國(guó)汽車的保有量逐年增加，各類交通事故頻頻發(fā)生，其中汽車碰撞事故占大部分，因此汽車防撞報(bào)警是亟待解決的問題。歐洲科學(xué)家專門做過一項(xiàng)研究：駕駛員只要在碰撞危險(xiǎn)發(fā)生前的0.5秒內(nèi)得到預(yù)警，就至少可以避免60%的追尾事故，30%的迎面碰撞事故和50%的路面相關(guān)事故。如果有一秒鐘的“預(yù)警”時(shí)間將會(huì)避免90%的交通事故1。若在惡劣天氣條件下，能見度低，視距小，汽車高速行駛時(shí)很難發(fā)現(xiàn)前方的障礙物并及時(shí)制動(dòng)2。從經(jīng)濟(jì)方面，我國(guó)的橋梁、高速公路等的運(yùn)行受天氣的影響較大，為保障汽車運(yùn)行安全，遇到惡劣天氣時(shí)就以限制車速或關(guān)閉道路來達(dá)到安全的目的，這樣將影響道路的通過能力, 除了造

9、成巨大的經(jīng)濟(jì)損失外, 使本來?yè)頂D的道路更加阻塞。 在過去的二三十年里，人們主要把精力集中在汽車被動(dòng)安全性方面的研究。例如：在汽車前部或后部安裝保險(xiǎn)杠、在汽車外殼周圍安裝某種彈性材料、在車內(nèi)相關(guān)部位安裝安全帶及安全氣囊3，以減輕汽車碰撞帶來的傷害。所有這些安全措施都不能從根本上解決汽車發(fā)生碰撞時(shí)造成的問題。汽車碰撞的主要原因是由于汽車距障礙物的距離太近而相對(duì)速度太高造成的。因此，大力研發(fā)汽車防撞報(bào)警裝置等主動(dòng)式汽車安全裝置，減少駕駛員的負(fù)擔(dān)與判斷錯(cuò)誤，對(duì)于提高交通安全起到重要的作用。顯然，此類產(chǎn)品的研發(fā)具有極大的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。近年來汽車的自動(dòng)調(diào)速4、防撞、監(jiān)測(cè)、自診斷、導(dǎo)航系統(tǒng)得到了

10、廣泛的應(yīng)用。1.2課題研究現(xiàn)狀交通事故具有不可預(yù)知性，為減少其發(fā)生數(shù)，優(yōu)化日常的交通秩序，如何更好地利用已有的計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)，提升道路的交通安全與效率成為了國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。人們普遍認(rèn)為80年代后開展的智能化交通的系統(tǒng)研究是解決各類交通安全問題的有效途徑5。智能化交通系統(tǒng)把信息技術(shù)6、電子的控制系統(tǒng)、通訊數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)的處理系統(tǒng)更加合理地應(yīng)用在運(yùn)輸管理的體系里7，使得人、車、路與環(huán)境協(xié)調(diào)的統(tǒng)一，建立起了一個(gè)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、高效的綜合運(yùn)輸?shù)墓芾硐到y(tǒng)8。視覺系統(tǒng)對(duì)智能化車輛起到了環(huán)境探測(cè)與辨識(shí)作用9。同其他的傳感器比較，機(jī)器視覺的信息檢測(cè)量大，以當(dāng)前條件來解決問題，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性較差10

11、。通過計(jì)算車輛和目標(biāo)之間的相對(duì)距離，并利用自適應(yīng)的濾波對(duì)檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理，減少了環(huán)境所造成的檢測(cè)誤差11。汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)對(duì)提高汽車行駛安全十分重要。從1971年始，在國(guó)內(nèi)外相繼出現(xiàn)了超聲波、雷達(dá)、激光、機(jī)器視覺、紅外以及交互式智能化等防撞報(bào)警系統(tǒng)的研究或者產(chǎn)品。近幾十年，美、日、西歐各國(guó)的汽車制造企業(yè)投入了巨資，相繼成功地研究出了單脈沖雷達(dá)系統(tǒng)與調(diào)制連續(xù)波雷達(dá)系統(tǒng)。以上兩種體制下的雷達(dá)防撞報(bào)警系統(tǒng)已應(yīng)用在了國(guó)外的某些汽車企業(yè)的高檔汽車中，但因?yàn)槠涑杀据^高而并未得到更加廣泛的運(yùn)用12。近些年來，價(jià)格低廉且高性能的DSP芯片已經(jīng)出現(xiàn)，其推動(dòng)汽車防撞報(bào)警雷達(dá)技術(shù)的研究與發(fā)展更上一步，使得汽車

12、防撞報(bào)警雷達(dá)系統(tǒng)可以在普通的汽車中得到應(yīng)用與普及。由于受到經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平等因素的影響，我國(guó)在汽車防撞報(bào)警技術(shù)上的研究起步較晚。因此,相對(duì)于國(guó)外防撞報(bào)警系統(tǒng)的研究水平，我國(guó)的車用防撞報(bào)警系統(tǒng)的研制水平仍然較低。但在這方面的研究已經(jīng)得到業(yè)界的高度重視。同時(shí)，隨著汽車制造產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，客戶對(duì)汽車各項(xiàng)技術(shù)的要求愈來愈高，愈來愈多樣化。同等價(jià)位的汽車若擁有的功能越強(qiáng)大，就越能占領(lǐng)市場(chǎng)，引領(lǐng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)的汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)由于僅具有單一的防撞報(bào)警功能，而不能滿足市場(chǎng)的需求，因此需要拓展其它功能，如對(duì)目標(biāo)的跟蹤和識(shí)別功能等，一旦加入這些功能，勢(shì)必會(huì)增加研發(fā)成本，不利于參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。發(fā)展汽車的防

13、撞報(bào)警技術(shù)，對(duì)于提高汽車的智能化有著重要的意義13。1.3課題研究?jī)?nèi)容和預(yù)期目標(biāo)本文志在研究一種新型多功能的汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)。它具有傳統(tǒng)防撞報(bào)警系統(tǒng)的預(yù)警功能，又有新的功用。目前，國(guó)內(nèi)外運(yùn)用到汽車上的防撞報(bào)警系統(tǒng)主要是“以車輛為中心”，研究大部分都集中于環(huán)境信息感知、安全距離判定和報(bào)警方式等方面。本文將設(shè)計(jì)了一款多功能新型汽車防撞系統(tǒng)，使系統(tǒng)在未增加太多成本的基礎(chǔ)上，改善傳統(tǒng)防撞報(bào)警系統(tǒng)功能過于單一的缺點(diǎn)，使汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)多功能化，有利于汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。已有的防撞報(bào)警系統(tǒng)主要是根據(jù)測(cè)定結(jié)果，通過語音來提醒駕駛員人為地減速達(dá)到了安全行駛的目的；但高速行駛中的汽車具有很大的慣性，剎車距離會(huì)較長(zhǎng)，

14、完全依靠駕駛員的人為減速，特別是當(dāng)司機(jī)疲勞或無法集中自己的注意力時(shí)，很難達(dá)到較好的安全行駛效果。因此，本文添加了自動(dòng)的輔助減速防撞裝置，使汽車能自主提前減速，以達(dá)到安全駕駛目的。此設(shè)計(jì)以AT89S51單片機(jī)為主控單元，用毫米波雷達(dá)測(cè)距，當(dāng)汽車與其他汽車或障礙物的距離小于設(shè)定的安全距離時(shí)，就啟動(dòng)語音報(bào)警裝置，提示司機(jī)減速，同時(shí)啟動(dòng)電磁鐵減速裝置。此裝置成本低，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，能夠起到輔助減速的目的。2 汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)方案的選擇目前汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)的目標(biāo)探測(cè)方式主要包括激光、超聲波、紅外等，不同目標(biāo)探測(cè)方式的工作過程和工作原理不同，但它們的主要目都是通過返回的探測(cè)信息判斷車輛和本車

15、間的相對(duì)距離，根據(jù)兩車車距的危險(xiǎn)性程度做出預(yù)防措施。下面對(duì)不同的探測(cè)方式進(jìn)行介紹和比較。1.激光探測(cè)方式激光具有單色性高，方向性和相干性好等優(yōu)點(diǎn)，因此激光波束具有近似直線性，擴(kuò)散少，波速能量集中，傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)等特點(diǎn)。汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)采用激光探測(cè)技術(shù)的工作原理: 首先本車裝備激光雷達(dá)，其發(fā)射的激光波束照射到前車反光鏡，然后測(cè)定反射回來的激光波束的到達(dá)時(shí)間，依據(jù)激光波束從發(fā)射到返回的時(shí)間差來判定兩車的距離。激光測(cè)距的精度高，技術(shù)上已有了很大的進(jìn)步。但在汽車防撞領(lǐng)域，其應(yīng)用具有局限性，因?yàn)榧す鉁y(cè)距方式受到天氣狀況、車輛的震動(dòng)及反光鏡表面磨損、污染等因素的影響較大，測(cè)距精度很難保證。所以在汽車防撞領(lǐng)域

16、該測(cè)距方式?jīng)]得到應(yīng)用。2.超聲波探測(cè)方式超聲波是一種特殊的聲波，具有反射、折射等聲波傳輸過程中的基本的物理特性，而超聲波測(cè)距就是利用了其反射的物理特性，其工作原理與聲納的回聲定位原理相似。產(chǎn)生超聲波的發(fā)射器不斷地發(fā)射出某頻率下的超聲波，當(dāng)遇到了被檢測(cè)的物體后被反射，而超聲波的接收器會(huì)接收到反射來的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，再測(cè)量出發(fā)射波與反射波之間的時(shí)間差值，根據(jù)聲速就可求出距離。而超聲波測(cè)距存在一個(gè)大問題即探測(cè)的距離較短，而且會(huì)受到天氣狀態(tài)的影響，因此超聲波測(cè)距在像倒車?yán)走_(dá)的近距離的測(cè)距等方面應(yīng)用較廣。3.紅外線探測(cè)方式紅外線測(cè)距的工作原理與激光、超聲波測(cè)距的相似，都是依據(jù)發(fā)射波與反射時(shí)間判

17、定目標(biāo)物的距離，而紅外線的測(cè)距方式在技術(shù)從面上的難度并不大，構(gòu)成測(cè)距系統(tǒng)的成本低廉，但在惡劣氣候和長(zhǎng)距離的探測(cè)方面還是不能滿足車輛防撞報(bào)警的目的。4.毫米波探測(cè)方式毫米波即波長(zhǎng)在110mm內(nèi)的電磁波。運(yùn)用了毫米波的雷達(dá)測(cè)距方式，其原理和以上的各種測(cè)距方法相似，但卻能克服其他幾種的探測(cè)方式的不足。對(duì)于毫米波雷達(dá)而言，其主要的特征是:1) 探測(cè)性能比較穩(wěn)定。毫米波雷達(dá)不受被測(cè)體的表面形狀和顏色等影響；對(duì)于大氣的氣渦、紊流等現(xiàn)象具有良好的適應(yīng)性。2) 對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)。毫米波具有較強(qiáng)的穿透能力，它的測(cè)距精度受到霧、雨、雪和陽光等的天氣因素與噪音、污染等的環(huán)境因素的影響比較小，可以保證汽車在任何的天

18、氣情況下都能正常地運(yùn)行。從上述比較可以發(fā)現(xiàn)毫米波的雷達(dá)測(cè)距方式比其他的方式具有更高的優(yōu)越性，它可以適應(yīng)車輛防撞報(bào)警系統(tǒng)的需求。另一方面，運(yùn)用毫米波的雷達(dá)測(cè)距方式，不僅可以測(cè)量出目標(biāo)距離，而且還可以測(cè)量出目標(biāo)體的各種參數(shù)，如相對(duì)速度和方位角等，這使汽車能夠在惡劣的氣候條件里達(dá)到盲行的目的。另外，在測(cè)量條件相同的情況下，若使用毫米波雷達(dá)，就會(huì)具有結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、分辨率高和天線部件尺寸小的優(yōu)點(diǎn)。因此本文選擇毫米波雷達(dá)為測(cè)距方式，可以很好的實(shí)現(xiàn)防撞報(bào)警系統(tǒng)的功能，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)其他功能。2.2設(shè)計(jì)方案的總體結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)利用DSP技術(shù)高密度算法的能力14，其對(duì)反射信號(hào)可進(jìn)行快速處理，并準(zhǔn)確計(jì)算出兩車間的相對(duì)

19、速度和相對(duì)距離，然后將其同傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)的行車速度與制動(dòng)次數(shù)傳送給AT89S51，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的判斷行車安全狀態(tài)。利用AT89S51控制信號(hào)的優(yōu)勢(shì)，并將判斷結(jié)果通過控制報(bào)警信號(hào)顯示，傳達(dá)給司機(jī)，達(dá)到監(jiān)測(cè)行車安全的目的。同時(shí)，安裝在車前和車后的電磁防撞裝置也會(huì)起到作用，即使司機(jī)沒有采取措施，也會(huì)自動(dòng)減速制動(dòng)。其整體設(shè)計(jì)框圖如圖1信號(hào)發(fā)射/接 收單 元傳感器單元回波信號(hào)放大、濾波 單 元A/D轉(zhuǎn)換單元主控單 元DSP模 塊電磁鐵減速單元報(bào)警顯示單元圖1 整體框架圖汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)分為傳感器單元，主控單元，信號(hào)發(fā)射/接收單元，回波信號(hào)放大、濾波單元，A/D 轉(zhuǎn)換單元，DSP 模塊，報(bào)警顯示單元

20、，電磁鐵減速單元等8大模塊。1. 傳感器單元主要包括車速傳感器、制動(dòng)開關(guān)與節(jié)氣門位置傳感器等。車速傳感器選用了霍爾傳感器來測(cè)量速度；制動(dòng)開關(guān)與節(jié)氣門位置傳感器用來測(cè)量司機(jī)每10s內(nèi)的動(dòng)作次數(shù)，測(cè)定節(jié)氣門曲線信息，確定司機(jī)的駕駛特征15，提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。2. 主控單元其功能主要是記錄并分析周圍車輛或障礙物信息和本車信息，根據(jù)系統(tǒng)安全車距建立的數(shù)學(xué)模型，并且在獲取各種傳感器信息基礎(chǔ)上，對(duì)所有獲取的信息進(jìn)行計(jì)算處理及分析，實(shí)時(shí)判斷車輛行駛時(shí)的安全狀態(tài)，并且把處理的結(jié)果發(fā)送給報(bào)警顯示模塊單元，判斷是否發(fā)出報(bào)警，提醒駕駛員采取相應(yīng)措施。同時(shí)主控單元也會(huì)控制電磁鐵減速單元采取輔助減速措施，達(dá)到

21、減速制動(dòng)的目的，保證駕駛員的行車安全。3. 報(bào)警顯示單元該單元由發(fā)光二極管、蜂鳴器和LED液晶顯示屏組成，當(dāng)主控單元通過數(shù)據(jù)分析確定存在安全隱患時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生中斷信號(hào)傳輸給三極管，并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，提醒駕駛員采取必要的措施，保證行車安全。同時(shí)系統(tǒng)顯示裝置中的發(fā)光二極管閃爍，LED液晶屏顯示出相對(duì)距離和危險(xiǎn)狀態(tài)。4. 信號(hào)發(fā)射/接收模塊單元DSP編碼產(chǎn)生三角波電壓，其控制壓控振蕩器(VCO)，產(chǎn)生了調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)通過天線向外發(fā)射。本系統(tǒng)利用毫米波雷達(dá)的回波信號(hào)測(cè)量車輛距離與速度，對(duì)于發(fā)射信號(hào)頻率的穩(wěn)定性與線性度的要求較高，因此采用了集成的微波組件當(dāng)作發(fā)射/接收模塊單元。將回波信號(hào)和發(fā)射波的信

22、號(hào)混頻，得到了中頻的差拍信號(hào)在輸出。5. 回波信號(hào)的放大、濾波模塊單元實(shí)際情況下發(fā)射/接收單元發(fā)射功率小，所以當(dāng)信號(hào)波在空氣中傳播的時(shí)候，會(huì)迅速減弱，到達(dá)了目標(biāo)并且反射回來的雷達(dá)的回波信號(hào)的功率也會(huì)較小，因此需要進(jìn)行放大才能完成后續(xù)任務(wù)。回波信號(hào)要通過高增益的對(duì)數(shù)的放大器放大信號(hào)，再通過了隔離、濾波和放大信號(hào)后送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器。6. A/D轉(zhuǎn)換單元我們用到的DSP系統(tǒng)不識(shí)別模擬信號(hào)，只能對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析和處理。因此我們需要將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，在規(guī)定的時(shí)間里將模擬信號(hào)處于某一時(shí)刻內(nèi)的幅度值變換成一個(gè)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字的信號(hào)數(shù)據(jù)，最后把該數(shù)據(jù)送達(dá)DSP系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)處理。7. DSP模塊單元1）DS

23、P系統(tǒng)產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)會(huì)使得壓控振蕩器進(jìn)行工作，并產(chǎn)生出調(diào)頻連續(xù)波向外發(fā)射。調(diào)制信號(hào)為一系列調(diào)制三角波。如圖2所示：它表示的是理想三角波，其最大幅度是5V，周期是1000us。但該三角波的實(shí)際直線性也不是太理想，我們可以采用平滑技術(shù)方法來改善調(diào)制波信號(hào)的直線性。V502Tt圖2 理想三角波2）壓控振蕩器經(jīng)過調(diào)制向外發(fā)射一系列的三角波，其回波信號(hào)亦是三角波，兩者關(guān)系如圖3所示: f fufi(t-) fc fi(t+) fL T 2T 3T F 圖3 對(duì)比圖圖中：T是調(diào)制周期，fc是載波中心頻率，K為斜率，為延遲時(shí)間3)確定信號(hào)頻率與信號(hào)的頻譜分析。信號(hào)頻譜分析主要包括FFT法和非FFT法。FFT

24、法即對(duì)分析信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換，就是從時(shí)域變換到頻域，在頻域內(nèi)進(jìn)行分析，必要時(shí)要經(jīng)過傅立葉逆變換，變回到時(shí)域的分析方法。非FFT變換方法就是通過其他某種途徑，獲得信號(hào)頻率參數(shù)的方法，像最大熵法，各有千秋。經(jīng)過綜合考慮方法的各種特性，對(duì)于毫米波雷達(dá)而言，我們應(yīng)首選FFT法，對(duì)DSP系統(tǒng)來說，F(xiàn)FT法較成熟，容易實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的。4)DSP系統(tǒng)直接控制步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)天線的掃描工作，從而得到了障礙物相對(duì)于毫米波雷達(dá)的方位信息。天線掃描角度不是360度，而是依據(jù)給定角度，不停循環(huán)。DSP系統(tǒng)會(huì)通過某個(gè)方波信號(hào)控制掃描方向，方波信號(hào)在高電平時(shí)從左向右掃描，低電平時(shí)從右向左掃描。而DSP系統(tǒng)通過另一個(gè)延遲方波信

25、號(hào)確定天線掃描位置，高電平表示天線在右邊區(qū)域，低電平表示天線在左邊區(qū)域。8.電磁鐵減速單元汽車防撞主要包括正面防撞和追尾防撞兩類，每一種方式除包括同一車道上的相撞外，還可能存在與其他車道上車輛的左、右側(cè)相撞，具體示意圖如圖4。甲車電磁鐵減速單元甲 車行駛 方 車頭 N極向 排 斥 乙 力乙車電磁鐵減速單元 車 車頭 N極 行 駛 方 向 a 正面防撞圖甲車電磁鐵減速單元 甲 車 行 駛 方 向 車尾 N極 排 斥 力 乙 車頭 N極乙車電磁鐵減速單元 車行駛方向b 追尾防撞圖圖4 示意圖圖4(a)表示甲車和乙車相向行駛示意圖，兩車車頭的防撞裝置中的毫米波雷達(dá)測(cè)距單元不斷監(jiān)測(cè)兩車距離，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)

26、到兩車車頭距離達(dá)到了事先設(shè)定的極限距離時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)各自車頭中的電磁鐵減速單元，如圖4，電磁鐵都作為N極出現(xiàn)，兩車之間會(huì)產(chǎn)生排斥力，達(dá)到輔助自主減速的目的，從而起到防止車輛正面相撞的效果。圖4(b)表示甲車和乙車同向行駛的情況，若存在車輛追尾風(fēng)險(xiǎn)，即乙車的車速較快時(shí)，乙車車頭與甲車車尾的防撞裝置中毫米波雷達(dá)測(cè)距單元檢測(cè)到兩車車距小于事先設(shè)定的極限距離時(shí)，分別向各自的主控單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，主控單片機(jī)立即下達(dá)啟動(dòng)電磁鐵減速單元的指令，使乙車車頭與甲車車尾中的電磁鐵減速單元工作，即將乙車車頭與甲車車尾中的磁極設(shè)為N極，因此就產(chǎn)生了排斥力，起到減速效果，使兩車避免了追尾事故的發(fā)生。同理，除了圖4中(a)和

27、(b)兩種情況外，安裝在車輛左右兩側(cè)的毫米波雷達(dá)可以探測(cè)到相鄰車道中的車輛，實(shí)時(shí)檢測(cè)車距，并發(fā)送信號(hào)給主控單元，當(dāng)車距達(dá)到預(yù)設(shè)極限值時(shí)，啟動(dòng)電磁鐵減速裝置，也就起到了左右側(cè)防撞的效果。通過毫米波雷達(dá)測(cè)得相鄰汽車之間的距離，結(jié)合主控單片機(jī)，同事先設(shè)定的極限距離作比較后，如果得到距離過近的結(jié)果，主控單片機(jī)啟動(dòng)語音報(bào)警單元和電磁鐵減速單元，一方面提醒駕駛員減速，另一方面利用同名磁極相互排斥進(jìn)行自主減速，起到了汽車防撞的目的。2.3汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)的工作原理我們根據(jù)測(cè)距原理不同將毫米波的雷達(dá)測(cè)距方式分為脈沖的雷達(dá)測(cè)距方式與調(diào)頻的連續(xù)波的雷達(dá)測(cè)距方式兩種。1. 脈沖雷達(dá)測(cè)距脈沖測(cè)距原理(圖5所示) 是通

28、過檢測(cè)發(fā)射的脈沖信號(hào)和目標(biāo)反射的信號(hào)之內(nèi)的時(shí)間差，在結(jié)合了毫米波傳播速度，計(jì)算出兩車車距R16。R=C2 （C為光速） （公式1）脈沖雷達(dá)測(cè)距方式的原理簡(jiǎn)單，主要工作是判斷出發(fā)射信號(hào)與反射信號(hào)間的時(shí)間差，但在具體技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方面存在著一定難度。其主要問題是：對(duì)脈沖雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)來說，當(dāng)與目標(biāo)物距離較近時(shí)，可知發(fā)射的脈沖信號(hào)與接收的脈沖信號(hào)間的時(shí)間就會(huì)非常小，這就要求系統(tǒng)必須應(yīng)用高速信號(hào)處理技術(shù)，也就使近距離測(cè)距變得非常復(fù)雜，使成本大幅上升。因此該測(cè)距方式的實(shí)用性不強(qiáng)。2. 調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)測(cè)距與脈沖雷達(dá)測(cè)距相比，調(diào)頻的連續(xù)波雷達(dá)測(cè)距具有發(fā)送功率低，信號(hào)處理的復(fù)雜度低和成本低的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在汽車的防撞報(bào)警

29、系統(tǒng)的研究中正得到了越來越廣泛的運(yùn)用。因此，本文將以調(diào)頻的連續(xù)波雷達(dá)作為測(cè)距方式。1）測(cè)距原理雷達(dá)系統(tǒng)會(huì)通過天線來向外發(fā)射出一系列連續(xù)的調(diào)頻的毫米波，然后，接收目標(biāo)物反射來的信號(hào)，并且發(fā)射波頻率會(huì)隨時(shí)間按照調(diào)制電壓規(guī)律而變化。而反射波和發(fā)射波形狀相同，不同點(diǎn)是有一個(gè)延遲時(shí)間，與目標(biāo)物距離R的關(guān)系也可用公式1來表示。2）測(cè)速原理當(dāng)反射信號(hào)來自一個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體，反射信號(hào)波中就包括一個(gè)由目標(biāo)物相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的多普勒頻移fd。那么依據(jù)多普勒原理，目標(biāo)物的相對(duì)速度可用式（2）表示：v=Cfd2f0=fd2 （公式2）公式中f0是發(fā)射波中心頻率，是發(fā)射波波長(zhǎng)發(fā)射信號(hào)前方車輛接收信號(hào) T圖5 示意圖車輛在

30、行進(jìn)過程中，車輛四周防撞裝置中的毫米波雷達(dá)測(cè)距單元處在工作狀態(tài)，當(dāng)雷達(dá)檢測(cè)到本車與其他汽車或障礙物的距離小于預(yù)設(shè)的安全距離時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)送信息到主控單片機(jī)，主控單片機(jī)會(huì)發(fā)送相應(yīng)指令到語音報(bào)警單元以提醒駕駛員采取相應(yīng)的措施，同時(shí)車輛電磁鐵減速單元將收到主控單片機(jī)的啟動(dòng)指令，汽車間相應(yīng)的電磁鐵減速單元將迅速啟動(dòng)，電磁鐵減速模塊單元可都設(shè)定為同名N極，由于同名磁極相互排斥，使汽車能夠自主減速，有效避免了汽車相撞事故的發(fā)生。如果未達(dá)到預(yù)設(shè)距離，那么電磁鐵單元不會(huì)啟動(dòng)，汽車處在正常行駛狀態(tài)，此時(shí)毫米波雷達(dá)測(cè)距單元處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)。3 汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)包括傳感器單元，主控單元

31、，信號(hào)發(fā)射/接收單元，回波信號(hào)放大、濾波單元，A/D轉(zhuǎn)換單元，DSP模塊，報(bào)警顯示單元，電磁鐵減速單元等8大模塊。其電路設(shè)計(jì)包括了：電源電路設(shè)計(jì)、LED顯示電路設(shè)計(jì)、聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì)、電磁鐵減速電路設(shè)計(jì)等。通過這些設(shè)計(jì)不僅能實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，而且還能實(shí)現(xiàn)主動(dòng)的電磁鐵減速，達(dá)到了防撞報(bào)警和減少交通事故發(fā)生率的目的。本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，其硬件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，如圖6，是其硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。天線VCO環(huán)形器調(diào)制三角波混頻器步進(jìn)電機(jī)中頻信號(hào)A/DLED 主控 單元DSP復(fù)位電路電磁鐵減速單元I/OSPISPII/O信號(hào)調(diào)理電路節(jié)氣門位置傳感器電源管理速度傳感器蜂鳴器ROM圖6 硬件框架圖3.1單片機(jī)的選型與其他

32、單片機(jī)相比，AT89S51單片機(jī)是一個(gè)功耗低、性能高的CMOS 8位單片機(jī)，內(nèi)部含有8位微處理器，128B RAM，4 KB Flash ROM，4個(gè)8位的可編程并行I/O口，1個(gè)全雙工的異步串行口，2個(gè)可編程的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，1個(gè)看門狗定時(shí)器，中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷源、5個(gè)中斷向量，26個(gè)特殊功能寄存器，低功耗節(jié)電模式有空閑模式和掉電模式，3個(gè)程序加密鎖定位。片內(nèi)的4 KB ISP可反復(fù)讀寫1000次，其采用了ATMEL公司高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，兼容了標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令系統(tǒng)和80C51的引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)部集成通用8 位的中央處理器與ISP Flash 存儲(chǔ)器單元。因此，AT89S5

33、1單片機(jī)可以為多種嵌入式的控制應(yīng)用系統(tǒng)提供了高性價(jià)比解決方案。如圖7所示。圖7 AT89S51引腳圖與AT89C51單片機(jī)相比，其具有的優(yōu)點(diǎn)是：（1）新增了在線的可編程的功能，靈活的在線編程方式使得現(xiàn)場(chǎng)編程調(diào)試與修改更加的方便靈活。（2） 其將數(shù)據(jù)的指針添加到了兩個(gè)，便于對(duì)片外的RAM訪問的過程。（3） 新增了看門狗的定時(shí)器，提高系統(tǒng)抵抗干擾的能力。（4） 增加掉電標(biāo)志。（5） 增加掉電狀態(tài)中的中斷的恢復(fù)模式。3.2 DSP芯片的選擇本文的DSP芯片選用了TI公司32位的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F281217芯片，此芯片的功耗低(內(nèi)核是1.8V，I / O口的電壓是3.3 V) ，其可以

34、有效的減少了可攜帶式系統(tǒng)的功耗; 此芯片也具有1個(gè)高速、同步串行的外設(shè)接口SPI，其能夠與AT89S51單片機(jī)連接，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信工作。AT89S51單片機(jī)采用5V的工作電壓，端口I/O引腳可允許 5 V輸入信號(hào)電壓，每一個(gè)I / O口都與SPI總線連接。3.3發(fā)射前端電路圖8 發(fā)射前端電路圖中，電容C1、C2和電感L1構(gòu)成了LC整流濾波部分，IN4742穩(wěn)壓管D1就起到了穩(wěn)壓保護(hù)作用。3.4中頻放大電路圖9 中頻放大電路圖中Q1、R2和R3構(gòu)成基本的共射放大；穩(wěn)壓管D1起到保護(hù)作用；C1隔離直流；C2和R2起到電壓負(fù)反饋的作用。3.5 A/D轉(zhuǎn)換電路圖10 A/D轉(zhuǎn)換電路3.6 LED顯示

35、電路本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的顯示模塊是采用了LCD顯示其測(cè)距數(shù)值的。TC1602的顯示容量是2行（也就是16個(gè)字）。液晶顯示屏的優(yōu)點(diǎn)是功耗較低、體積較小、顯示的內(nèi)容比較豐富、厚度超薄、適用較方便等。其和數(shù)碼管比較，顯得更加專業(yè)與美觀。本文從價(jià)格從面上來考慮，采用了數(shù)碼管來顯示。數(shù)碼管包括共陰極數(shù)碼管與共陽極數(shù)碼管兩類，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中采用了共陰極數(shù)碼管，它的工作原理是：公共端應(yīng)接地（即低電位），然后在給ah各段賦上高電位，那么就可以顯示不同數(shù)值了。AT89S51單片機(jī)經(jīng)過P0端口輸出了數(shù)字50的二進(jìn)制的代碼，也就給數(shù)碼管設(shè)置了段值，再經(jīng)過P2口把數(shù)碼管置于位選通，那么數(shù)碼管就能顯示出了設(shè)置的安全極限

36、距離50cm。其原理是：當(dāng)P2.4P2.7端口是高電平，則三極管就截止，S1S4是低電平，則數(shù)碼管就位選通；當(dāng)P2.4P2.7端口是低電平，則三極管就導(dǎo)通，S1S4是高電平，那么對(duì)于P2.4P2.7端口賦予了高電位或者低電位時(shí)，可選擇數(shù)碼管的不同位亮來顯示，如圖11所示：圖11 數(shù)碼管顯示電路3.7聲光報(bào)警電路本文設(shè)計(jì)的報(bào)警電路包括NE555電路、發(fā)光二極管和揚(yáng)聲器（YSG）等三部分18，如圖12。當(dāng)汽車與目標(biāo)物之間的距離大于其安全距離時(shí)，我們可知AT89S51單片機(jī)P2.2管腳輸出是高電平，經(jīng)過反相器到達(dá)了NE555的第4管腳時(shí)是低電平，那么NE555不工作，發(fā)光二極管也就不亮，揚(yáng)聲器也不發(fā)

37、聲。汽車與目標(biāo)物之間的距離小于其安全距離時(shí)，AT89S51單片機(jī)P2.2管腳輸出是低電平，經(jīng)過反相器到達(dá)了NE555的第4管腳時(shí)是高電平了，那么NE555就開始工作，產(chǎn)生了振蕩，發(fā)光二極管經(jīng)過三極管驅(qū)動(dòng)被點(diǎn)亮，與此同時(shí)，電容耦合濾除了直流分量使得揚(yáng)聲器發(fā)出了報(bào)警聲音。圖12 報(bào)警電路3.8電磁鐵減速單元模塊電路如圖13是電磁鐵驅(qū)動(dòng)原理圖，電磁鐵是利用鐵心線圈通電后產(chǎn)生磁力吸引銜鐵來工作的，當(dāng)電源被切斷時(shí)，電磁鐵磁性也會(huì)隨之消失了。電磁鐵主要是由線圈、鐵芯和銜鐵等組成的。本文的裝置采用了U型電磁鐵作為了汽車防撞的主要輔助設(shè)備，包含了1個(gè)U型鐵芯，2個(gè)線圈和1個(gè)銜鐵，在線圈面纏繞上塑料帶表示線圈繞

38、向，電磁鐵之所以要做成U型是因?yàn)槠淇梢允沟么鸥芯€在工件內(nèi)部形成了通路，也就能增強(qiáng)排斥力。本文的設(shè)計(jì)采用了車頭和車尾統(tǒng)一裝配的U型電磁鐵。車頭與車尾的N極與S極都設(shè)置在同一側(cè)，這就能夠使兩輛車在同向與相向行駛時(shí)都產(chǎn)生排斥力。當(dāng)毫米波雷達(dá)測(cè)距單元檢測(cè)到車輛或障礙物時(shí)，單片機(jī)P0端口相應(yīng)管腳輸出為低電平，那么在光耦芯片內(nèi)部發(fā)光二極管就會(huì)發(fā)光，另外三極管由截止?fàn)顟B(tài)變成了導(dǎo)通狀態(tài)，電源電壓也就加到了電磁鐵P7上面，電磁鐵也就開始正常工作了。 圖13 電磁鐵減速單元模塊電路3.9電源電路設(shè)計(jì)圖14是系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換電路的示意圖，該電源選用了TI公司專門為DSP芯片設(shè)計(jì)的電源芯片單元TPS767D301，該芯片

39、能夠?qū)?5 V電壓轉(zhuǎn)變成3.3 V的數(shù)字電壓、3.3V的模擬電壓和 1.8V的數(shù)字電壓，我們可以在電源芯片輸入輸出端并聯(lián)上10 F和0.1 F的電容，在3.3V的數(shù)字電壓和3.3 V的模擬電壓間添加了電感元件，改善了芯片的瞬態(tài)響應(yīng)性和穩(wěn)定性。圖14 DSP電源電路本文所設(shè)計(jì)的電源模塊是采用了LM7805的三端穩(wěn)壓的集成電路，采用LM7805的三端穩(wěn)壓IC所組成的穩(wěn)壓電源需要的外圍元件數(shù)極少，電路的內(nèi)部還具有了防止過流、過熱和保護(hù)調(diào)整管的電路。LM7805表示的是輸出電壓是+5V。該電路利用了LM7805芯片，不僅生成了穩(wěn)壓電源，而且并聯(lián)一個(gè)發(fā)光二極管與限流電阻，在有電流通過時(shí)，二極管就會(huì)發(fā)光；

40、沒有電流時(shí)，二極管不發(fā)光?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)于電源的檢測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)電源的供給問題。如圖15所示。圖15 單片機(jī)電源電路4 汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)本文在系統(tǒng)硬件構(gòu)建了毫米波雷達(dá)測(cè)距的基本功能后，那么系統(tǒng)的軟件所能實(shí)現(xiàn)的功能就是系統(tǒng)功能如何實(shí)現(xiàn)以及數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)上述系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及其所能完成的功能，本文的系統(tǒng)軟件能實(shí)現(xiàn)以下的功能：一、信號(hào)控制功能如上所述，在硬件中完成了發(fā)射/接收電路、電源電路設(shè)計(jì)、LED顯示電路、.聲光報(bào)警設(shè)計(jì)電路、電磁鐵減速單元模塊的設(shè)計(jì)。那么，在系統(tǒng)軟件中就要完成增益控制、門控、發(fā)射脈沖、遠(yuǎn)近控制信號(hào)的時(shí)序及輸出。二、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能為得到發(fā)射信號(hào)和接收回波信號(hào)之間的時(shí)間差

41、，就要讀出此刻計(jì)數(shù)器上的計(jì)數(shù)值，存儲(chǔ)到了RAM中，在每次發(fā)射周期開始的時(shí)候，就需要對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零處理，以備后續(xù)工作的正常進(jìn)行。三、數(shù)據(jù)傳輸與顯示功能經(jīng)過軟件處理得到兩車之間的距離其顯示輸出是用三位LED表示的。由于本文采用單片機(jī)AT89S51并且考慮到整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)其功能時(shí)的控制流程，那么整個(gè)系統(tǒng)軟件就都有AT89S51單片機(jī)匯編語言來實(shí)現(xiàn)。我們知道距離值的得出和顯示是由中斷子程序來實(shí)現(xiàn)的，所以在初始化發(fā)射程序之后就會(huì)進(jìn)入了中斷響應(yīng)程序的等待步驟。中斷響應(yīng)程序之后，原始數(shù)據(jù)會(huì)經(jīng)過計(jì)數(shù)值和距離值換算的子程序，并經(jīng)過二進(jìn)制和十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的子程序之后顯示輸出。系統(tǒng)軟件功能包括主程序和中斷服務(wù)程序。4

42、.1 主程序當(dāng)汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警時(shí)，駕駛員在采取了相應(yīng)的措施之后，如果系統(tǒng)檢測(cè)到車輛還是處在危險(xiǎn)情境內(nèi)，那么系統(tǒng)將會(huì)持續(xù)發(fā)出報(bào)警，直到車輛能夠脫離危險(xiǎn)范圍，為了防止駕駛員的操作失誤或者對(duì)危險(xiǎn)情況估計(jì)不足等引發(fā)事故，系統(tǒng)并不設(shè)置抑制報(bào)警發(fā)出，這樣可以增加了系統(tǒng)的安全行駛性能。圖16是系統(tǒng)的主程序流程框圖，程序會(huì)先將系統(tǒng)初始化( DSP、LED、AT89S51) ; 然后，在實(shí)時(shí)的檢測(cè)出V1、V的數(shù)值，我們?cè)O(shè)定當(dāng)V130 km / h 時(shí)，那么車速就過小且不易發(fā)生碰撞，需要重新做出檢測(cè)，而當(dāng)V0時(shí)，那么就說明了前車正在遠(yuǎn)離本車，沒有碰撞的危險(xiǎn)發(fā)生，不會(huì)給予報(bào)警; 而當(dāng)V130 km / h，

43、且V0時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將DSP所得到的數(shù)值V、R與AT89S51所得到的數(shù)值S1、S2進(jìn)行了邏輯上的分析、比較，做出判斷; 而當(dāng)S2RS1時(shí)AT89S51單片機(jī)就會(huì)向I/O端口發(fā)出了中斷信號(hào)，那么報(bào)警顯示模塊單元就會(huì)向駕駛員發(fā)出報(bào)警信號(hào)，且當(dāng)RS2時(shí)會(huì)發(fā)出危險(xiǎn)報(bào)警的信號(hào)，否則就會(huì)返回，且重新初始化檢測(cè)。開始系統(tǒng)初始V1>30Km/h、V>0NY信號(hào)處理子程序計(jì)算V、R計(jì)算V2，確定碰撞模型計(jì)算安全距離S1、S2提醒報(bào)警S2<R<S1Y危險(xiǎn)報(bào)警R<S2 NNY電磁減速圖16 系統(tǒng)的主程序流程框圖4.2控制程序流程設(shè)計(jì)本系統(tǒng)在初始化以后就啟動(dòng)了定時(shí)器T1，然后從0開始了計(jì)數(shù)

44、。此時(shí)的主程序就進(jìn)入了等待，當(dāng)?shù)竭_(dá)了65ms時(shí)，定時(shí)器T1溢出，就進(jìn)入了T1的中斷服務(wù)子程序；那么在T1的中斷服務(wù)子程序里會(huì)啟動(dòng)了一次新的毫米波發(fā)射，這時(shí)將開始在P1.0引腳上面產(chǎn)生出毫米波，同時(shí)也開啟了定時(shí)器T0來計(jì)時(shí)，為避免其折射波繞射，就需要在延時(shí)1ms之后再開啟INT0中斷允許；當(dāng)INT0中斷允許開啟之后，如果此時(shí)的P3.2(INT0)引腳顯示為低電平，那么代表其收到了回波信號(hào)。將會(huì)提出了中斷請(qǐng)求，在進(jìn)入了INT0的中斷服務(wù)子程序，本系統(tǒng)在INT0的中斷服務(wù)子程序里將會(huì)停止T0的計(jì)時(shí)，在讀取T0的時(shí)間值送到相對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，同時(shí)在設(shè)置了接收成功的標(biāo)志；AT89S51單片機(jī)會(huì)調(diào)用計(jì)算距離的

45、子程序，就計(jì)算出了傳感器與目標(biāo)物體的間距；在此之后主程序在調(diào)用了顯示子程序顯示測(cè)量結(jié)果；如果超過了設(shè)定的極限距離還會(huì)啟動(dòng)聲光報(bào)警電路，同時(shí)，電磁鐵減速電路也會(huì)啟動(dòng)。在一次的發(fā)射、接收、顯示、報(bào)警、減速過程完畢之后，本系統(tǒng)會(huì)延遲100ms，在重新將T1初始化，再啟動(dòng)定時(shí)器T1以溢出，后進(jìn)入了下一次的測(cè)距。如果本系統(tǒng)因目標(biāo)物過遠(yuǎn)而超出了量程，導(dǎo)致當(dāng)T0溢出的時(shí)候，并沒有接收回波信號(hào)，那么就顯示“ERROR”，在重新返回主程序的流程里，然后進(jìn)入了新的一輪測(cè)試。開始系統(tǒng)初始化啟動(dòng)T1定時(shí)65秒，開T1中斷T1定時(shí)器65ms定時(shí)到進(jìn)入T1中斷服務(wù)子程序計(jì)時(shí)發(fā)毫米波脈沖回波接收成功關(guān)總中斷允許EA調(diào)用距離

46、計(jì)算子程序距離小于預(yù)設(shè)值調(diào)用聲光報(bào)警和電磁減速子程序調(diào)用子程序顯示距離并延時(shí)清回波接收成功標(biāo)志位T0溢出調(diào)用子程序NNYYYNY圖17 主程序的流程框架5 結(jié)論5.1 硬件調(diào)試第一步是通電觀察階段。首先將電路通電，觀察一下有無異常現(xiàn)象發(fā)生，例如有無器件冒煙的現(xiàn)象，有無異常氣味的現(xiàn)象，用手摸一下集成電路外封裝，看是否發(fā)燙等。如出現(xiàn)了異常現(xiàn)象，就應(yīng)該立即切斷電源，待排除完故障以后再通電。第二步是靜態(tài)調(diào)試階段。我們將信號(hào)的輸入端加上了固定的電平信號(hào)，在進(jìn)行了直流測(cè)試，這時(shí)可以利用萬用表測(cè)量電路中各點(diǎn)電位，然后，通過與理論估算值進(jìn)行比較，再結(jié)合了電路分析原理，判斷出電路在直流工作狀態(tài)是否正常工作，并且

47、及時(shí)的發(fā)現(xiàn)電路中已經(jīng)損壞或者處在臨界工作狀態(tài)的電路元件。然后，通過更換了元器件或是調(diào)整了電路參數(shù)，可以使電路在直流的工作狀態(tài)時(shí)符合設(shè)計(jì)的整體要求。第三步是動(dòng)態(tài)調(diào)試階段。動(dòng)態(tài)調(diào)試就是在靜態(tài)的調(diào)試基礎(chǔ)上，在電路輸入端上加了合適的信號(hào)，再依據(jù)信號(hào)流向，利用示波器順序檢測(cè)出各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)上輸出的信號(hào)信息，如果發(fā)現(xiàn)了不正常的現(xiàn)象，應(yīng)立即分析出原因，并及時(shí)排除故障，再進(jìn)行重復(fù)調(diào)試，直到達(dá)到滿足的要求為止。5.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試就是在把編制的程序投入到實(shí)際的運(yùn)行前，采用手工或編譯程序等的方法進(jìn)行初步測(cè)試，這樣可以修正語法上的錯(cuò)誤和邏輯上的錯(cuò)誤。這也是保證單片機(jī)能夠正確運(yùn)行的不可或缺的步驟。我們?cè)诰幫炅藛纹瑱C(jī)程

48、序之后，必須要送入到單片機(jī)中進(jìn)行測(cè)試。我們把軟件調(diào)試的過程分為了兩步：第一步是利用軟件調(diào)試程序。我們可以把編輯完的匯編語言程序進(jìn)行編譯連接的操作，這樣可以消除基本的語法上的錯(cuò)誤，再利用軟件自帶的調(diào)試工具來進(jìn)行必要的程序調(diào)試工作。第二步是聯(lián)系程序?qū)嶋H運(yùn)行情況來調(diào)試程序。這一步主要是為了消除程序中的邏輯上的錯(cuò)誤，因?yàn)楫?dāng)我們?cè)诰庉嫵绦驎r(shí)，邏輯思維上有可能會(huì)出現(xiàn)漏洞，這樣會(huì)導(dǎo)致程序在操作時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。我們將編輯完的匯編語言源程序編譯成了hex文件，在把hex文件下載到了單片機(jī)中。這樣通過實(shí)際操作可以發(fā)現(xiàn)邏輯上的錯(cuò)誤，就會(huì)不斷的修改所編程序，最終會(huì)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的各種操作步驟和顯示格式等各方面的要求。5.3

49、仿真實(shí)驗(yàn)本次實(shí)驗(yàn)通過了計(jì)算機(jī)隨機(jī)的輸入了相對(duì)距離R與相對(duì)速度V來代替雷達(dá)傳感器上的數(shù)據(jù)，并設(shè)定了本車速度的大小來代替霍爾傳感器元件，達(dá)到了驗(yàn)證系統(tǒng)可靠性的目的。為了使本次實(shí)驗(yàn)不但能夠滿足驗(yàn)證系統(tǒng)可行性的要求，而且還能夠使驗(yàn)證更加簡(jiǎn)便，使實(shí)驗(yàn)的結(jié)果更加的明確。本次實(shí)驗(yàn)設(shè)定，駕駛員駕駛特征是穩(wěn)重型的，其連續(xù)的駕車時(shí)間是2.5h，車輛是液壓式的制動(dòng)方式，行駛路面是干燥的瀝青馬路。我們利用燒錄工具來隨機(jī)的向系統(tǒng)內(nèi)輸入了V、R，本車的速度分別是60千米/小時(shí)、80千米/小時(shí)與 100千米/小時(shí)的時(shí)候，表1是部分的實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證結(jié)果。而圖18是本車速度是100千米/小時(shí)、相對(duì)速度是20千米/小時(shí)，而相對(duì)距離是

50、80米、40米與20米時(shí)的汽車顯示報(bào)警狀況。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的判斷出了車輛間的危險(xiǎn)狀態(tài)，同時(shí)通過發(fā)光二極管和LED顯示電路報(bào)警提醒駕駛員注意行車安全。表1 參數(shù)表v1/(km·h-1)V/(km·h-1)R/mS1/mS2/mLED行車狀態(tài)報(bào)警頻率6060405030LED2提醒低80-1030150LED3安全無8030405933LED2提醒低10020206532LED1危險(xiǎn)高10020406532LED2提醒低10020806532LED3安全無a 80mb 40mc 20m圖18 界面圖5.4 測(cè)試結(jié)果本文為保證實(shí)際情況下的汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)可以穩(wěn)定可靠地工作，我們對(duì)各個(gè)單元模塊和程序都運(yùn)用了仿真軟件protus進(jìn)行仿真測(cè)試工作。但是實(shí)際制作出來的電路與理論又會(huì)存在一定的差距，因此我們還利用了實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)此防撞報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了有關(guān)的測(cè)試。在本電路的調(diào)試過程中，如果一直發(fā)射毫米波，在7腳就會(huì)有周期性的低電平產(chǎn)生。不像通常認(rèn)為的那樣，即如果一直發(fā)射信號(hào)的話，7腳一直是低電平。測(cè)試過程