学位论文-—基于arm的防汽车追尾报警系统开题报告.doc

一．选题的目的及研究意义
设计的内容是基于AT89C51单片机倒车防撞系统的设计，主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和AT89C51单片机结合于一体，设计出一种基于AT89C51单片机的倒车防撞报警系统。该系统采用软、硬件结合的方法，具有模块化和多用化的特点。此设计采用超声波测距原理，当汽车与障碍物的距离小于所设定的安全距离时，系统能发出声光报警，并随着距离的不断缩近，报警频率不断提高。超声波测距仪器一般由发射器、接收器和信号处理器三部分组成。工作时，超声波发射器发出超声波脉冲，超声波接收器接收遇到障碍物反射回来的反射波，准确测量超声波从发射到遇到障碍物反射返回的时间，根据超声波的传播速度，可以计算出障碍物距离。
随着我国经济的飞速发展，交通运输车辆的不断增多，由此产生的交通问题越来越成为人们关注的问题。其中倒车事故由于发生的频率极高，已引起了社会和交通部门的高度重视。倒车事故发生的原因是多方面的，倒车镜有死角，驾车者目测距离有误差，视线模糊等原因造成倒车时的事故率远大于汽车前进时的事故率，尤其是非职业驾驶员以及女性更为突出。而倒车事故给车主带来许多麻烦，例如撞上别人的车、消防水笼头，如果伤及儿童更是不堪设想，有鉴于此，汽车高科技产品家族中，专为汽车倒车泊位设置的“倒车雷达”应运而生，倒车雷达的加装可以解决驾驶人员的后顾之忧，大大降低倒车事故的发生。汽车倒车雷达全称为“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，是汽车泊车安全辅助装置，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，解除驾驶员泊车和起动车辆时因前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员克服视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。倒车雷达的原理与普通雷达一样，是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。通过感应装置发出超声波，然后通过反射回来的超声波来判断前方是否有障碍物，以及障碍物的距离、大小、方向、形状等。只不过由于倒车雷达体积大小及实用性的限制，目前其主要功能仅为判断障碍物与车的距离，并做出提示。
二.本课题相关领域的研究现状，发展趋势，研究方法及应用领域
通常的倒车雷达主要由感应器、主机、显示设备等三部分组成。感应器发出和接受超声波信号，并将接收到的信号传输到主机，再通过显示设备显示出来。感应器装在后保险杠上，以角45°辐射，检查目标，能探索到那些低于保险杠而司机从后窗又难以看见的障碍物并报警，如花坛，蹲在车后玩耍的儿童等：显示设备装在仪表板上，提醒驾驶员汽车据后面物体还有多少距离，到危险距离时，蜂鸣器就开始鸣叫，提示司机停车。根据感应器种类不同，倒车雷达可分为粘贴式、钻孔式和悬挂式等种。转帖式感应器后有一层胶，可直接粘在后保险杠上：钻孔式感应器是在保险杠上钻一个洞，然后把感应器嵌进去：悬挂式感应器主要用于载货车。根据显示设备种类不同，倒车雷达又可以分为数字式、颜色式和蜂鸣式等三种。数字式显示设备是一只如传呼机大小的盒子，安装在驾驶台上，直接用数字表示汽车与后面物体的距离，并可精确到1厘米，让驾驶员一目了然。
经过几年的发展，倒车雷达系统已经过了数代的技术改良，不管从结构外观上，还是从性能价格上，这几代产品都各有特点，目前使用较多的是数码显示、荧屏显示和魔幻镜倒车雷达这3种。
汽车倒车防撞测距报警器是国家八.五期间重点开发的重大科研项目之一。以往的汽车倒车测距一般有四种：1嘀嘀声加闪光，2音乐声加闪光，3语音声加闪光，4倒车到危险距离时发出警报声的超声波倒车报警器。由于很多研究都采用的是特殊难购的专用元件，使其难以推广，本设计采用国内生产的通用元件，成本较低廉。本设计将以上功能结合起来加以改进发展，使其在整个倒车过程中自动测量车尾到最近障碍物的距离，并用数字显示出来，在倒车到极限距离时会发出急促的警告声，提醒驾驶员注意刹车，如果和制动系统联系在一起也可以形成自动刹车。
雷达不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)。星载和机载合成孔径雷达已经成为当今遥感中十分重要的传感器。以地面为目标的雷达可以探测地面的精确形状。其空间分辨力可达几米到几十米，且与距离无关。雷达在洪水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面显示了很好的应用潜力。

三。本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法：拟采用的研究方法（技术路线）或设计方案进行说明
本课题将要解决的主要问题为：车辆测距技术，即汽车防撞报警仪的核心部件为汽车防撞雷达。
解决问题的思路与方法：利用超声波原理测量，发出的超声波和接收到超声波这段时间的t，声速c，距离为
研究方法：1.查阅有关书籍，借助网上资料，掌握AT89C51的基础知识和超声波测距的相关知识，分析通过AT89C51单片机实现测距的原理；2.结合硬件对各模块子程序进行编制和调试；3.分析影响超声波测距精度的因素，提高整个系统的精度，减小误差；4.在指导老师的安排下解决疑难问题；5.归纳系统的研究过程，撰写论文。
设计方案：
1.测距方案的比较
在现代测距系统当中，还有以下测距方法：
1）毫米雷达测距
毫米雷达测距能够探测多目标，多目标分辨力好，探测精度高，受天气影响小，但存在电磁干扰问题，必须防止因雷达装置相互间以及其他通信设施的电磁波干扰而发生误动作。其多用于高速公路上的防追尾碰撞。
2）摄相系统测距
目标摄像系统模仿人体视觉原理，测量精度高，但目前价格较高，同时受到软件和硬件制约，成像速度角慢。
3）激光测距
由于激光测距受恶劣的天气，汽车的激烈震动，反射镜表面摩损，污染等因素的影响，使反射的激光束在一定功率上探测距离比可能探测的最大距离减少1/2到1/3损失很大，影响探测精度，所以它一般都应用于防追尾碰撞当中。
4）红外测距
它主要应用于夜间行车或在军事上使用。
5）超声波测距
超声技术是一门以物理、电子、机械及材料学为基础的通用技术之一。超声技术是通过超声波产生、传播及接收的物理过程而完成的。超声波具有聚束、定向及反射、透射等特性。
综上所述：应选超声波测距。
2.系统总体方案
2.总体方案设计
系统以微控制器AT89C51为核心，外围电路由超声波发射模块、超声波接收 模块、声光报警电路、显示模块四部分组成。
（1） 超声波发射模块，选用软件发生超声波法，利用软件产生40kHz的超声波信号，通过输出引脚输入至驱动器，经驱动器驱动后推动探头产生超声波。
（2）超声波接收器包括超声波接收探头、信号放大电路及波形变换电路三部分。探头变换后的正弦波电信号经放大电路放大并进行波形变换。
（3）声光报警是指当倒车雷达探测到的距离小于所设定的安全值时，发出声音、点亮发光。

超声波发送模块

驱动电路

AT89C51

比较
超声波接收模块

放大
声光报警模块

LED显示模块

四． 参考文献
[1]陈莹.基于单片机的超声测距系统[D].武汉：华中科技大学出版社，2004
[2]张洋.雷达原理演示实验系统的设计[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版 社，2006
[3]李建忠.单片机原理及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008.2
[4]陈杰、黄鸿.传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社，2002.8
[5]童师白、华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001.1
[6]闫石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1998.11
[7]罗四维. 传感器应用电路详解[M].北京：电子工业出版社,1993.6
[8]马忠梅、籍顺信.单片机的C语言应用程序设计[M]. 北京：航天航空大学出版社，2003.11
[9]Silk M G. Ultrasonic transducers for nondestructive testing[M].Bristol:A.Hillier,1984
[10]Lopez-Sanchez,Ana Lilia. Ultrasonic system models and measurements[M].America:Iowa State University,2005

五． 进程安排
2.25---3.08复习所涉及的课程，查阅相关资料，确定设计方案，完成开题报告
3.10---3.30对系统进行分析、完善；设计硬件电路，完成调试。
4.01---4.20设计系统软件并调试，对硬件软件进行仿真，分析调试结
果。
4.20---5.15整理资料，撰写论文
5.20---论文答辩

附：1.老师对开题报告的评语：
通过阅读文献及查阅资料，对设计题目进行认真分析论证，得出了设计方法与思路，确定设计方案。设计方案基本正确，文献格式规范。同意开题。
2. 对开题报告的意见
具体实施时要注意传感器的测量信号与实际值之间的关系，建议设计进程做一定的调整