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毕业设计-汽车防碰撞系统研究，共79页，28255字，附任务书、开题报告、外文翻译、文献综述等
一、设计（论文）要求：
一）、课题内容
了解微波测距工作原理
了解GPRS远程监测原理
汽车防碰撞模型和制动学模型
监控系统的数字仿真
汽车防碰撞系统的软硬件设计
、设计成果
1、设计说明书 对整个设计任务、内容进行系统的说明、论证和计算。要求说明有条理，论证分析有依据，计算及结果正确。
2、设计图纸
（1）防碰撞硬件原理图； （2）防碰撞软件原理图；
（3）监控系统原理图；
二、设计（论文）条件：
1.学校图书馆及网上资料
2.电脑
2．设计(论文)要解决的问题和拟采用的研究方法
本课题所研究的汽车防碰撞系统可以分为许多种，所有这些系统必须具备三种功能：即环境监测功能、防碰撞判断功能和车辆控制功能。
防碰撞模拟系统
追尾碰撞：根据前车的运动状态计算每种状态下的报警距离。汽车的制动过程可以分为四个阶段：驾驶员反应阶段、制动器协调阶段、减速度增长阶段、持续制动阶段，结合这四个阶段把防碰撞模型分为前车静止或前方为障碍物、前车匀速、前车减速三种情况来讨论系统的危险报警距离和提醒报警距离。
超车碰撞：把超车运动看作为匀速圆周运动，可以确定超车时的最小转角、纵向距离和最大转角、纵向距离。
行车环境监测系统
行车环境监测系统由环境探测系统和车况探测系统组成。我们确立了左右侧监测方案——利用超声波测距仪，前方监测方案——利用雷达测距仪，后方监测方案——利用红外线测距仪。
3、防碰撞判断系统
防碰撞判断系统由目标识别系统和危险估计系统组成。目标识别系统将传感器的信息经融合处理后，估计出本车前方距离最近的车辆或障碍物的距离和相对速度，并将此信号传送给危险估计系统。危险估计系统根据路面状况（湿/干）、本车的状况（如车速、转向角及横向摆动速率）、距前车的距离和相对速度以及司机的反应状况计算出“临界车间距离”，并将实际测量的车间距离与临界车间距离进行比较，在实际测量的车间距离非常接近临界车间距离的某一时刻，报警器发出警告信号。当实际测量的车间距离等于或小于临界车间距离时，自动启动制动控制系统。
4、防碰撞系统芯片、传感器的选择
主要芯片：8051、8155、LM567
传感器：车速传感器、雷达测距传感器、超声波测距传感器、红外线测距传感器
3．本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路
本课题需要重点研究的、关键的问题有三个，即
防碰撞模型
追尾防碰撞模型
本模型要确定的参数有自车速度与相对速度，制动器协调时间与制动减速度增长时间，驾驶员反应时间和制动减速度及安全距离，因此，把追尾防碰撞模型分为三种情况：前车静止或前方为障碍物时、前车匀速时、前车减速时，利用运动学知识计算出三种情况下的危险报警距离和提醒报警距离。
侧向防碰撞模型
本模型要确定的参数有自车速度，自车侧向加速度，转弯半径，自车与前车的宽度及侧向安全间距，因此，把超车运动看作为匀速圆周运动，可以确定超车时的最小转角、纵向距离和最大转角、纵向距离。
测距传感器
前方：雷达测距传感器
防撞雷达是利用蝙蝠仿生学原理，通过配用的压电测距传感器发射和接受超声波信号，让驾驶员“看到”其目力所不及的障碍物的距离和位置。雷达能发出频率范围在30G—300GHZ（波长0.01米——0.001米）的毫米波，毫米波的优点在于它的反射性、直线传播性及集束性等几个方面，它具有类似光一样的特性，当它遇到汽车等物体时会反射回来，照射到介质上时能穿透过，也能在微波滤波器的阻隔下，不影响微波通信的正常进行。
左右侧:超声波测距传感器
超声波传感器(俗称探头)、控制器和显示器(或蜂鸣器)等部分组成。系统采用超声波测距原理，在控制器的控制下，由传感器发射超声波信号，当遇到障碍物时，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理、判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出其他警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒车时做到心中有“数”，使倒车变得更轻松。
后方：红外线测距传感器
红外线发射器不断发射出频率为40 kHz 的红外线,经障碍物反射,红外线接收器接收到反射波信号,并将其转变为电信号。测出发射波与接收到反射波的时间差t ,即可求出距离s :
s =1/2 ct
式中, c 为光速度,一般取3 ×108 m/ s。
测距方法
采用“计数”方式,通过单片机处理进行测量,其基本原理是:发射器（毫米波、超声波、红外线）始终处于发射的状态,当接收器第一次接收到障碍物反射回的光波时,经电路处理单片机给出一个计数启动信号,单片机的计数器开始以一定频率计数;当接收器第二次接收到反射回的光波线时,经电路处理单片机给出一个停止计数脉冲,计数器停止计数。通过编程,单片机自动处理,用脉冲的周期T 乘以脉冲数n 就得到从发射到接收的时间差t ,即:
t = nT (2)
带入计算公式即可计算出两车距离

中文摘要
近年来，我国道路交通安全形式越来越严峻， 在众多的交通事故中，以追尾碰撞与超车侧向碰撞事故这两种类型最为常见。如果能够在事故发生前提醒驾驶员并采取一定的安全措施，对减少交通事故的发生则是非常有用的，汽车防撞预警系统正是基于提高车辆的主动安全性来实现在行车过程中，给驾驶员提供必要的技术设施。
本文在安全跟车模型的基础上，设计了系统构成，并给出了初步的设计方案。对车载测距技术进行了综合比较，确定系统采用毫米波多普勒雷达传感器、超声波传感器和红外线传感器分别对前、后和侧向车间距离、两车相对速度和角度进行测量；在结合各种防碰原理的基础上，把系统分为主控单元子系统、测距子系统、信息采集单元子系统和显示—声光报警子系统四个部分，并确定了实现系统功能所需要的关键技术;在安全距离的基础上，对主控单元子系统和测距子系统进行了软、硬件设计，解决了系统功能所需要的关键技术。
车辆防撞技术作为智能运输系统的一个子课题，将不断成熟和完善，防撞系统的应用可以缩短车辆间的安全行车距离，还可以实现安全超车，保证高速运行车辆的安全性，提高公路运输效率，促进经济的快速发展。
关键词：防撞预警；雷达；超声波；红外线；传感器

目录
第一章 绪论 1
1.1选题意义和背景 1
1.2国内外研究的现状 2
1.3本文的主要工作和内容安排 5
第二章 几种测距方式的比较和选择 6
2.1激光方式 7
2.2超声波方式 8
2.3红外线方式 9
第三章系统模型的建立 10
3.1追尾防撞模型的建立 10
3.1.1模型建立的理论依据 10
3.1.2模型的建立 12
3.1.3模型的讨论 17
3.1.4模型参数的讨论 18
3.2超车侧向防撞模型的建立 19
3.2.1模型的建立 19
3.2.2模型参数的选择 26
3.2.3模型的最小转角与最大转角数据分析 28
第四章 系统硬件设计 30
4.1 单片机的性能特点 30
4.1.1单片机的选择 30
4.1.2 MCS-51单片机的主要性能 31
4.1.3单片机系统的设计要求 31
4.2 追尾碰撞报警系统硬件设计 32
4.2.1测量距离通道的设计 32
4.2.2测速通道的设计 33
4.2.3开关量输入通道的设计 34
4.2.4转向、油门、制动信号的采集 35
4.2.5声光报警的设计 36
4.2.6显示装置的设计 39
4.2.7电源设计 43
4.2.8电路板的电源保护装置和电源的抗干扰的设计 44
4.2.9“看门狗”电路的设计 44
4.3系统主要传感器 47
4.3.1毫米波雷达传感器 48
4.3.2超声波传感器 53
4.3.3红外线传感器 55
4.3.4霍尔车速传感器 55
4.3.5转向角度传感器 59
4.3.6制动踏板传感器 60
4.3.7油门传感器 61
4.3.8路面状况选择开关 61
4.4 系统总体电路图 64
第五章报警系统软件程序的实现 65
5.1系统报警方式 65
5.2程序设计思想 65
5.3程序的实现 66
第六章 结论与展望 71
6.1结论 71
6.2展望 71
参考文献 73
附录 76