徐景山

【摘 要】随着现代生活节奏的加快，交通事故发生的频率也在增加，为提高汽车运行的安全性，本文介绍一种单摆机控制的汽车防撞报警系统。

【关键词】单摆原理；汽车防撞；报警设计

1概述

该装置将单片机的实时控制及数据处理功能，与单摆原理的测距技术、传感器技术相结合，可检测汽车运行中后方障碍物与汽车的距离及汽车车速，通过数显装置显示距离，并由发声电路根据距离远近情况发出警告声。

汽车单摆原理防撞测距报警器一般有四种：1嘀嘀声加闪光，2音乐声加闪光，3语音声加闪光，4单摆原理到危险距离时发出警报声的单摆原理单摆原理报警器，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，本设计使其在整个单摆原理过程中自动测量车尾到最近障碍物的距离，在单摆原理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。

2. 单摆原理下汽车报警的设计存在问题

2.1 预警时间不足最大有效探测距离的问题，大多数单摆原理雷达的最大有效探测距离：墙面小于2.5m，行人0.6-1.2 m。实验知道一些驾驶员的习惯初始单摆原理速度3-12km/月 ，即0.83-3.3 m/s，。现以平均1.5 m/s计算，单摆原理雷达发现目标仅有1.67 s，对行人只有0.4-0.8 s。如此以来，等报警器报警后汽车再减速就很紧张，明显感到预警时间不足。

（2） 反映速度迟钝多数成品单摆原理雷达的显示速度因为考虑到抗干扰等因素，显示更新的速度约0.2-0.4s，即在0.2-0.4s显示一次距离，根据以上的推断，从单摆原理雷达发现目标到发出警报如果需要3s秒，这时车已经行使了0.45s，这显然感到反应迟钝。

3.为了克服汽车单摆原理下只防盗不报警的缺点，电子报警防盗器应运而生。

3.1 设计总方案本设计采用单片机及无线收发模块作为新型报警器的控制与信号传输的核心，并配合编码译码芯片对信号进行编码译码。目前市场上推出一种护盘式转向盘锁，以覆盖的方式，将镍铝高强度合金钢横跨在转向盘的某二辐，在锁头上再接一根钢棒，防止歹徒使用暴力窃车。操作程序是：先将转向盘取下，将利 锁帽盖套在转向轴上。即使小偷随便拿一个转向盘也无法安装在转向轴上。

3.2系统安装与调试

实验焊接完毕后就应该根据设计线路图进行调试，以便检测其实际的性能。调试必须按一定的方法和步骤进行。不通电检查电路安装。认真检查接线是否正确，如多线，少线或错线，尤其是电源线不能接错或接反。电源接通后，首先观察有无异常现象，包括有无冒烟，异常气味。触摸元件是否发烫，电源是否短路等。如果出现异常，应立即切断电源，排除故障后，才可重新通电。调试过程中，不但要认真观察和测量，还要认真记录。包括记录观察的现象，测量的数据，波形及相位关系。必要时在记录中应附加说明，尤其是那些和设计不符的现象更是记录的重点。通过收集第一手资料，可以帮助自己积累实际经验，切不可低估记录的重要作用。

3.3系统软件的设计

软件设计的主要思路是将预置、发射、接收、显示、声音报警等功能编成独立的模块，在主程序中采用键控循环的方式，当按下控制键后，在一定周期内，依次执行各个模块，调用预置子程序，发射子程序、查询接收子程序、定时子程序，并把测量的结果进行分析处理，根据处理结果决定显示程序的内容以及是否调用声音，显示报警程序。当测得距离小于预置距离时，声音，显示报警程序被调用。主程序首先是对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位定时计数器模式。置位总中断允许位EA并给显示端口P0和P2清0。

4.设计体会与总结

本文汽车单摆原理防撞报警器吸取了国内外各种报警器结构简单、性能优良、造价低廉等部分特点，并结合汽车电子工业发展方向而设计的，它具有以下功能：a.单摆原理时能自动测出车尾与最近障碍物间的距离。b.单摆原理至极限安全距离2米时，发出报警声提醒驾驶员注意刹车。c.在单摆原理过程中，实现实时报警。

4.1 测距报警器的电路一般分为：a.发射部分 由低频调制器、双稳回路、40kHz振荡器、功率发送器及发射探头等组成。40kHz振荡器受双稳态贿赂控制断续送出经低频调制器的信号，经功率放大器放大，由超声探头向车后发射。b.接收部分.由接收探头、放大电路、整形回路、双稳回路组成。接收探头接收到反射信号由放大器放大后，再送入施密特触发器进行整形，然后输入报警部分。c.报警部分 由近距检测、平滑电路、触发器及声光报警器电路组成。扩展部分当电源电压偏低时，同样使报警电路导通发出声光报警。数字显示部分由时钟振荡器、计数器、译码器及显示器组成。

4.2单摆原理测距原理单摆原理测距的原理是，通过不断检测单摆原理发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射单摆原理和接收到回波的时间差T，然后求出距离S=C×T/2，其中，C为单摆原理波速，常温下取为344m/s。声速确定后，只要测得单摆原理往返的时间，即可求得距离。测速原理汽车车速的测量是通过霍尔集成传感器来实现的。测速原理汽车车速的测量是通过霍尔集成传感器来实现的。单摆原理接收电路由单摆原理接收探头、放大器和整形器组成。

4.3显示报警单摆原理方案设计。显示报警单摆原理是经过单摆原理发射接收电路及单片机AT89C51处理后把信号转化为人为可以知觉的数字显示和报警响应，以进一步避免事故发生。显示报警电路由显示和报警两部分电路组成，主要实现在出现紧急情况下的显示报警功能，以此提醒驾驶员在单片机应用系统中，发光二极管LED显示器常用两种驱动方式：静态显示驱动和动态显示驱动。单片机只需要把要显示的字形段码发送到接口电路并保持不变即可，如果要显示新的数据，再发送新的字形段码。因此，使用这种方法单片机中CPU开销小，但这种驱动方法需要寄存器、译码器等硬件设备。当需要显示的位数增加时，所需的器件和连线也相应增加，成本也增加。

4.4控制器AT89C2051的功能与特点AT89C2051是一个低功耗、高性能的CMOS8位微处理器，与MCS-51系列指令集和引脚兼容，具有以下特点：128 bytes内部RAM，2Kbytes EPROM，15根I/O线，2个16位定时/计数器，5个两级中断源，1个全双工串行口，一个片内精密模拟比较器和片内振荡器，低功耗的闲置和掉电模式。工作电压范围4.25V～5.5V，工作频率取12MHz。AT89C2051的P1.6控制CC7555电路根据测量结果，产生一定频率的信号驱动扬声器发出报警声。P1.4、P1.5分别作为驱动芯片MCS14495的锁存信号，用于控制产生的BCD（BinaryCode Decimal，二进制编码表示的十进制数）码是显示高位还是低位。内部定时器T0工作在定时方式，T0在单摆原理发射时开始计数，当P3.2引脚收到回波后，停止计数，T0所计时间即为单摆原理往返传输时间，单片机对该数据进行处理，即可测出距离。

4.5硬件系统设计该报警器由控制系统、单摆原理发射电路、接收电路、测速电路、报警电路、LED显示电路组成，单摆原理发射电路由CC7555时基电路和单摆原理发射探头组成。单片机AT89C2051的P1.7引脚控制CC7555时基电路产生40kHz的频率信号给单摆原理发生器，由单摆原理探头发射的单摆原理射向障碍物。利用单摆原理测距具有以下特点：测量灵敏度高，穿透力强，测量速度快，测量角度大，可对较大范围内的物体进行检测。单摆原理接收电路由单摆原理接收探头、放大器和整形器组成。由障碍物反射回来的单摆原理经接收探头，变换为电脉冲信号，再由放大器、整形器放大和整形后送入到单片机AT89C2051的P3.2引脚。放大器宜选用有足够增益和较低噪声的宽带放大器，以保持脉冲信号尤其是前沿不发生畸变，提高测距的精度。

5.结尾

由于时间和其它客观上的原因，此次设计没有做出温度补偿。但是对设计有一个很好的理论基础。设计的最终结果是使单摆原理测距模块能，实现单摆原理的发送与接收，从而实现利用单摆原理方法测量物体间的距离.

参考文献：

[1] 陈光东.单摆原理下汽车倒车碰撞防止系统设[J].武汉：华中理工大学出版社2012（4）21—25.

[2] 董子和，李永辉.单摆系统的建立及其在汽车防撞系统的应用[J].汽车电器2011（1）19.

[3] 李茂山.单摆原理汽车报警系统测距原理及实践技术[J].实用测试技术，2012（9）10.