基于51单片机的行车碰撞预警(附件)【字数:7971】
目录
一、引言 1
(一)课题背景及意义 1
(二)国内外研究现状 1
(三)本文主要内容 2
二、系统方案设计 3
(一)系统的功能及方案设计 3
(二)超声波原理 3
三、硬件电路设计 5
(一)主控制器电路设计 5
(二)LCD显示电路 6
(三)超声波模块 6
(四)按键模块 7
(五)LED指示灯模块 8
(六) 报警模块 8
四、软件设计 10
(一)开发环境 10
(二)主程序设计 11
(三)超声波程序设计 12
(四)显示程序设计 13
五、调试与结果 14
(一)硬件设计 14
(二)软件调试 15
(三)硬件调试 18
六、总结 20
参考文献 21
致谢 22
附录一 原理图 23
附录二 程序 24
一、引言
(一)课题背景及意义
社会发展过程中,汽车作为人们日常出行的交通工具,实际使用量逐渐增加。虽然汽车为人们日常生活带来的便利,但是也带来了一系列社会交通安全问题。汽车数量不断增加,日常交通逐渐拥挤,停车场无法满足实际停车需求,道路情况愈发复杂,驾驶员在汽车倒车过程中存在一定的难度,整个倒车过程较为繁琐,不仅取决于驾驶员的实际驾驶经验,同时还决定于驾驶员操作的灵敏程度,任何一个环节出现问题就会导致事故的发生。每年因为汽车驾驶导致的事故和纠纷不断上升,其中由于倒车导致的事故占比较大。人们在汽车倒车过程中,虽然有后视镜作 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ^351916072*
为辅助装置来对周边环境进行观察,但是由于盲区的存在,车后的实际情况无法通过后视镜全面获悉,仅靠驾驶员自身感觉进行盲目倒车很容易引发交通事故,同时也会导致不同程度的损失。因此对于汽车配备辅助倒车装置具有一定的重要性。作为汽车倒车安全辅助装置,倒车雷达能够通过声音或视频模式对驾驶者进行提醒,能够有效降低在倒车停车过程中的难度,整体提升汽车驾驶的安全性,同时利用倒车雷达系统能够为夜间停车提供安全保证,降低汽车追尾刮擦事故的发生,减少驾驶员的停车困扰。本次基于51单片机的行车碰撞预警设计将超声波测距原理应用于系统设计中,提高汽车驾驶安全,具有重要的设计意义与实用价值。
(二)国内外研究现状
目前汽车倒车雷达产品应用的技术可以分为红外线测距、摄像机测距、超声波测量等形式。对于红外测距,是通过发射红外线,然后根据红外线反射的实际来进行计算。系统根据接收到的反射信号来对环境中是否有障碍后进行判断,利用红外测距装置进行导出系统的设计成本较低,但是实际测量效果容易受到环境的影响,在复杂环境或恶劣天气的影响下,整体测量效果较差。利用激光进行测量的工作原理与红外线大致相似,利用激光发光管来发射激光,随后利用接收管进行接收,以此来判断环境内部是否存在障碍物,但是这一工作形式对实际环境与气候的适应性较差,整体设计成本较高。利用摄像机进行测距,是采用摄像头与监视显示器进行配合,能够帮助驾驶员观察车辆周边信息,但是受到外界环境干扰较大,在雨雾天气下应用受到影响。利用超声波进行测距凭借超声波穿透力强、方向性好、实用性强的应用优势,利用超声波实际反射特性来进行实际环境的感知。实际测距过程中不会受到任何因素的干扰,同时超声波传感器安装便捷,设计价格较低,是目前较为理想的测距设备之一。随着技术水平的不断革新,将嵌入式控制系统与传感器检测技术进行结合,能够提高超声波应用的实际水平,增强产品应用的可靠性。
(三)本文主要内容
本次设计基于51单片机的行车碰撞预警。在论文的章节安排上,大致分为五个部分。第一部分是行车碰撞预警课题的背景论述;第二部分是行车碰撞预警系统的总体方案,对超声波测距的原理具体说明;第三部分是系统中使用的控制器,测距模块,液显示器等硬件电路的设计;第四部分是课题中涉及到的超声波测距程序,显示程序等等;第五部分则是结合实物制作的过程,分析和测试各个功能模块,然后总结了全文的工作。二、系统方案设计
(一)系统的功能及方案设计
本课题为基于51单片机的行车碰撞预警设计,图21显示出系统框架情况,在此通过结合单片机,超声波模块,显示器,蜂鸣器相关模块去实现对距离的测量检测。当检测到的距离,超过阈值时,系统会通过蜂鸣器进行报警,并且在此设计了前后两个超声波模块以更好的实现检测效果。
图21 系统整体框图
(二)超声波原理
物体发生震动就会发出声响,物体每秒钟震动的次数也就是声音的频率。人们耳朵能够听到的声音频率是在20至20000Hz范围内,一旦震动频率超过范围,无法通过人耳进行辨别,因此将超出这一范围内的声音称作超声波。超声波作为机械震动,可以通过多种形式在具有弹性介质的环境中进行传播,不仅能够传递声音还可以传递能量。实际以传播时,超声波频率和波长负相关。对比分析可知超声波应用优势明显,具有指向性好、穿透力强、抗干扰性强的应用特点。超声波可以根据实际应用需求进行指定方向的传播,在频率高条件下对应的分辨性能也提高,在实际传播过程中,当超声波碰到障碍物后,声波就会被反射回去。超声波整体穿透力较强,受到电磁波、光线、环境色彩的变化影响较小,即使是在天气条件较为恶劣的情况下也能够正常应用。目前,超声波技术在测距领域应用广泛,同时在交通运输、工业生产、人体检查等领域得到深入研究。
超声波在实际距离的测量过程中,根据超声波的传播速度与其接受时间进行计算。超声波传输需要利用环境媒质来作为支持,声波在媒质中的传播速度也就是声速。与一般声速一致,超声波的传播速度为340米/秒。超声波实际传输过程中的速度不会受到外界因素的干扰,一般与温度与介质相关,由于超声波波长比空气中的悬浮物大,因此能够避开空气中的悬浮物,保持基本稳定的传播速度。因此在实现距离的测量过程中,只需要确定出超声波发射与接收的时差,从而对应获取实际检测的距离情况。按照21的公式可以实现超声波测距,其中S为需要测量的实际距离,t是指测量时间,v是波速。
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