基于单片机的汽车防撞报警系统设计.doc

螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂 螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂 螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄 羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆

衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆 衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆 衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿 蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃

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衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀 衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀 衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿 莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀

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芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄 芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄 芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃 芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈蒀袄肃蒄莆袃膅芆蚅袃袅聿蚁袂肇芅薇袁膀膇蒃袀衿莃荿衿羂膆蚈袈肄莁薄羇膆膄蒀羇袆莀莆羆羈膂螄羅膁莈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂薀肅艿莈蕿膇蒄蚇薈袇芇薃蚇罿蒃葿蚆肁芆莅蚅芄肈螃蚄羃莄虿蚄肆膇薅蚃膈莂蒁蚂袈膅莇螁羀莀蚆螀肂膃薂蝿膅荿蒈蝿羄膂蒄螈肇蒇莀螇腿芀蚈螆衿蒅薄螅羁芈

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第 1 章 概 述

1.1 课题研究背景和意义

汽车业与电子业是世界工业的两大金字塔，随着汽车工业与电子工业的不断

发展，在现代汽车上，电子技术的应用越来越来广泛，汽车电子化的程度越来越

高。随着交通运输向高密度发展，电子控制技术进一步应用于汽车的乘坐安全性

和导航方面。电子技术在汽车安全控制系统的应用主要是为了增强汽车的安全性。

汽车中应用的电子技术主要有：电子控制安全气囊，智能记录仪，雷达式距离报

警器，中央控制门锁，自动空调，自动车窗、车门、座椅、刮水器，车灯控制，

相关事故的 50%，迎面撞车事故的 60%。1 秒钟的预警时间可防止 90%的追尾碰

撞和 60%的迎头碰撞。理论上，汽车防撞装置可在任何天气、任何车速状态下探

测出将要发生的危险情况并及时提醒司机及早采取措施或自动紧急制动

[4]

重事故发生。汽车防撞装置是借助于检测测技术监视汽车前方和后方的车辆、障

碍物，并根据当时的距离自动判断是否达到危险距离

1.2 国内外研究的现状

鉴于交通事故的不可预测性和不可绝对避免性，为了减少交通事故，优化交

通秩序，利用计算机及信息技术来提高道路交通安全和效率已成为国内外研究的

人、车、路环境协调统一，从而建立一个全方位发挥作用的实时、准确、高效的

运输综合管理系统

[9]

。其中智能车辆系统涉及到计算机测量与控制、计算机视觉、

传感器数据融合、车辆工程等诸多领域。视觉系统在智能车辆中起到环境探测和

辨识作用

[10]

。与其他传感器相比，机器视觉具有检测信息量大，单纯以当前的现实

条件出发解决，容易导致系统实时性差

[11]

。根据计算车辆与目标的相对位移，并用

自适应滤波对测量数据进行处理，以减少环境的不稳定性造成的测量误差

。在智

波雷达和 CCD 摄像机对本车的距离进行动态监测

系统将发出报警信号提醒本车驾驶员。日产汽车公司使用紧急制动劝告系统，利

用先进的车距监测系统对跟车距离进行动态监测，当需要减速或制动时，用制动

灯亮来提醒驾驶员，并及时监测驾驶员操纵驾驶踏板的踏踩状态，必要时使汽车

的自动制动系统起作用降低车速，在最危险时刻自动制动。本田公司使用具有扇

形激光束扫描的雷达传感器

障碍物的距离降到设定值时，驾驶员仍未及时采取相应措施，便发出警告信号。

三菱和日立公司在毫米波雷达防撞方面也做了大量的研究，其雷达中心频率主要

[18]

，频段选择 76~77GHZ。如奔驰汽车公司和英国劳伦斯电子公

司联合研制的汽车防撞报警系统，探测距离为 150m，当测得的实际车间距离小于

安全车间距离时，发出声光报警信号。该系统已经得到应用。

美国的汽车防碰撞技术已经相当先进，福特汽车公司开发的汽车防碰撞系统

的工作频率为 24.725GHZ,探测距离约 106m。仅探测本车道内车辆的信息

[19]

，从而

可避免旁车道上目标物的影响。戴姆勒-克莱斯勒公司的防撞结构主要是两个测距

仪和一个影像系统，她能够测出安全距离，发现前方有障碍物，计算机能够自动

引发制动装置。戴姆勒-克莱斯勒公司的实验结果显示，车速以每小时 32.18 公里/

端它把电能或机械能转换成声能，接收端则反之。本设计中超声波传感器采用电

气方式中的压电式超声波换能器

[20]

。它是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个

压电晶体和一个共振板

荡频率时，压电晶体片将会发生共振，并带动共振板振动，产生超声波。反之，

如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶体片做振动，

超声波测距的方法有很多种：如往返时间检测法、相位检测法、声波幅值检

测法

。本设计采用往返时间检测法测距

。其原理是超声波传感器发射一定频率

声波接收器接收脉冲

，其所经历的时间即往返时间。往返时间与超声波传播的路

程的远近有关

。根据测试传输时间可以得出距离。

在精度的要求较高的情况下，需要考虑温度对超声波传播速度的影响，按式

(1-2)对超声波传播速度加以修正，以减小误差。

2.1 AT89S51 单片机概述

AT89S51 是 一 个 低 功 耗 ， 高 性 能 CMOS 8 位 单 片 机 。 片 内 4KBytes

ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器。芯片

内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP FLASH 存储单元，功能强大的微型计算机的

AT89S51 具有如下特点：40 个引脚，4K Bytes Flash 片内程序存储器，128bytes

的随机存取数据存储器（RAM），32 个外部双向输入、输出（I/O）口，5 个中断

优先级 2 层中断嵌套中断，2 个 16 位可编程定时计数器，2 个全双工串行通信口，

看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

主要特性：

• 8031 CPU 与 MCS-51 兼容

• 6 个中断源

• 可编程串行通道

• 低功耗的闲置和掉电模式

• 片内振荡器和时钟电路

AT89S51 提供以下标准功能：4k 字节 Flash 闪速存储器，128 字节内部 RAM，

32 个 I/O 口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个 16 位定时/计数器，一个 5

向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，

AT89S51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空