汽车自动防撞系统.doc

? 【双击鼠标左键自动滚屏】 【图片上滚动鼠标滚轮可变焦图片】???? ? 第三届发明杯参赛作品：基于超声波技术的汽车防撞系统模型 ??发表日期：2008年6月15日?? ?? ????【编辑录入：一帆】 图1 系统原理框图 2 单元模块设计2.1超声波收发电路1）本系统采用收/发分立的超声波传感器（send:TCT40-10F1、Receive：TCT40-10S1），其谐振频率为 40KHz为宜。度越时间法原理：周期性的发送间断的40KHz超声波信号，并计算出在一个周期内接收到的超声波回波信号时间与发送时间的时间差值；利用这个差值结合超声波在空气中的传输速率就可得出距离值。那么测量最大值就是以一个周期为时间差的距离值。一般公式为:d=v×t/2????????? 最大值为： dmax＝v×T/2（T为周期）假设室温下声波在空气中的传播速度是 335.5m/s，测量得到的声波从声源到达目标然后返回声源的时间是 t 秒，则距离 D可以由下列公式计算： D=33550(cm/s)×t(s) 因为声波经过的距离是声源与目标之间距离的两倍，声源与目标之间的距离d应该是 D/2。 如图2所示为超声波收发电路示意图。 图2 超声波收发原理框图 　　40KHz的方波信号由单片机的T1周期性产生，经过驱动电路推挽超声波发射头向外发出。由于在外界中存在很多的干扰，接收回来的微弱信号的波形将类似正弦波，但含有很多的杂波。我们必须报这个接收回来点波送进带通滤波器，还原出较好的波形，然后进行放大，再送进电压比较器得到较好的方波，进入单片机进行中断。单片机中断后，计算出发射到接收的时间。 软件设计3.1 小车自动控制构思本作品采用前、后、左、右四路进行超声波测距判断，为了达到自动控制目的对各个方向作用构思如下：前方超声波测距：用于行驶速度过快而靠近前方车辆或驶近前方静止物体时导致车距过短而减速或者完全停止。采用这个思路可以导出下式：d2”d1d1’0????????? 响应报警声，实时调整车速? (3-1)d1’ d10??????????????自动刹车????????????????? (3-2)???? (3-1)式表示，当前方距离d1大于设定值d1’（安全值）时，下时刻的速度函数是距离d1的倒数于前时刻速度之积。参数A的设置可以加大或减缓减加速的快慢。 （3-2）式表示，当前方距离d1小于设定值d1’时，小车处于危险状态，应该紧急刹车。这里安全值d1’可以根据刹车的安全距离来设定。 后方超声波测距：当汽车倒车时速度相对较慢，可以用于防止车辆撞上后方静止物体。当汽车行驶过程中，后方有车辆距离太近时也可产生报警信号提示驾驶员。采用这个思路导出下式：d2”d2d2’0????????????? 响应报警声????????????? (3-3)d2’ d20??????????????????自动停止小车行驶????????(3-4)??????? (3-3)式表示，当车辆倒车显示距离d2于设定值范围内时，小车保持原速度，但会产生报警信号。(3-4)式表示，当车辆倒车显示距离d2小于设定最小值d2’时，小车自动停止，防止后部撞上物体。 左路、右路超声波测距：当车子左转弯或右转弯时，在左、右两路超声波测距监控下，可以确定车子左右端离障碍距离。这样起到报警、显示、急时自动刹车等功能。此功能与车后测距功能类同，可得表达式：?? d3”d3d3’0????????????响应报警声????????????? (3-5)?????????????????? ?? d3’ d30????????????????自动停止小车行驶????????(3-6)?? d4”d4d4’0??????????? 响应报警声????????????? (3-7)?? d4’ d40???????????????自动停止小车行驶???????? (3-8)??????????????? （3-5）、（3-7）式表示，当车辆左转弯或右转弯时车侧面离障碍距离d3或d4在设定值范围内时，小车保持原速度，但会产生报警信号。(3-6)、(3-8) 式表示，当车辆倒车显示距离d3或d4小于设定最小值时，小车自动停止，防止侧面撞上物体。根据以上自动控制思路可以明确几个方向上超声波测距的分工。这样对于接下来的单片机软件程序设计就能较为明确。 3.2软件主程序设计1)? 小车控制主程序设计小车控制主程序采用循环程序进行连续的实时控制。控制的主要过程是将前后左右的超声波主分别进行测距并存储进数据单元中。然后在集合控制程序中将储存的四个方向数据提取出来结合实时温度和无线模拟控制进行综合分析，实现实时控制的效果。控制主程序流程图参见