车辆防撞系统设计.docx
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山东农业大学
毕业论文
基于路面条件的跟车距离检测与预警系统设计
装订线
院部机械与电子工程学院
专业班级车辆工程二班
届次2017届
学生姓名刘立成
学号20130632
指导教师吕钊钦教授
二О一七年六月十一日
目录
摘要 1
Abstract 2
1绪论 3
1.1课题的提出及意义 3
1.2课题研究现状 3
1.3课题研究的内容和预期目标 4
2系统设计的理论依据 5
2.1安全跟车距离 5
2.2制动距离 5
2.2.1制动过程分析 5
2.2.2制动距离计算 6
2.2.3不同路面条件下的制动距离建模 7
3系统硬件设计 7
3.1系统的总体设计 7
3.2微处理器 8
3.2.1微处理器的选择 8
3.2.2单片机最小硬件系统电路设计 8
3.3测速模块 9
3.3.1测速传感器的选择 9
3.3.2测速电路设计 10
3.3.3速度的计算模型 11
3.4雨滴感应模块 11
3.5测雨量模块 11
3.5.1雨量传感器的选择 11
3.5.2雨量传感器检测原理 12
3.5.3雨量传感器发射电路 13
3.5.4雨量传感器接收电路 13
3.6声光报警模块 14
3.7测距模块 15
3.7.1测距传感器的选择 15
3.7.2测距模块电路设计 16
3.8稳压电路 17
4软件设计 18
4.1测速子系统程序设计 18
ii
4.2测距子系统程序设计 18
4.3软件的调试 18
5总结 19
参考文献 20
致谢 21
附录 22
iii
Contents
Abstract 2
1Introduction 3
1.1Propositionandsignificanceofthesubject 4
1.2Currentresearchsituation 4
1.3Contentandexpectationoftheresearch 4
2Theoreticalbasisofsystemdesign 5
2.1Safefollowingdistance 6
2.2Brakingdistance 6
2.2.1Brakingprocessanalysis 6
2.2.2Brakingdistancecalculation 6
2.2.3Modelingofbrakingdistanceunderdifferentroadconditions 7
3Systemhardwaredesign 8
3.1Overalldesignofthesystem 8
3.2Microprocessor 8
3.2.1Microprocessoroptions 9
3.2.2Singlechipmicrocomputer,minimumhardwaresystem,circuitdesign 9
3.3Tachometermodule 9
3.3.1Selectionofspeedsensor 10
3.3.2Speedmeasuringcircuitdesign 10
3.3.3Calculationmodelofvelocity 11
3.4Raindropsensingmodule 12
3.5Rainfallmeasuringmodule 12
3.5.1Selectionofrainsensors 13
3.5.2Detectionprincipleofrainsensor 13
3.5.3Rainsensortransmittingcircuit 14
3.5.4Receivingcircuitofrainsensor 14
3.6Acoustoopticalarmmodule 14
3.7Rangingmodule 15
3.7.1Rangesensorselection 16
3.7.2Circuitdesignofrangingmodule 16
3.8Voltagestabilizingcircuit 17
4Softwaredesign 18
4.1Speedsubsystemprogram 18
4.2Rangingsubsystem 18
4.3Softwaredebugging 18
5Summary 19
Reference 20
Thank 21
Appendix 22
vi
基于路面条件的跟车距离检测与预警系统设计
刘立成
（山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018）
摘要：
本文讲述了一种基于AT89S52单片机的安全跟车距离检测与预警系统。
该系统由霍尔速度传感器、微波雷达测距传感器、雨滴感应器、雨量传感器、报警装置等模块组成，采用52单片机和DSP作为数据处理单元。
汽车的制动距离受路面附着系数和车速的影响，因此用测速传感器和雨量传感器来测速和确定路面附着系数进而确定汽车的制动距离。
用测距传感器测得的跟车距离与制动距离相比较进而判断汽车行驶时是否存在安全隐患。
雨量传感器和测距传感器不需要在汽车的任何行驶条件下一直保持工作状态，因此该系统采用两个单片机将各传感器分隔在两个子系统中，第一个单片机根据雨滴信号和速度信号通过继电器来控制测距雷达和雨量传感器电源的通断。
采用两个子系统可以减少系统发热和降低功耗。
关键词：
单片机微波雷达雨量传感器霍尔传感器报警装置
Designofvehiclefollowingdistancedetectionandwarningsystembasedonroadcondition
LichengLiu
（ShandongAgriculturalUniversity，SchoolofmechanicalandElectronicEngineering，Tai'an271018）
AbstractThispaperdescribesasecurityandvehicledistancedetectionandwarningsystembasedonAT89S52microcontroller.ThesystemiscomposedofHallspeedsensor,microwaveradarsensor,rainfallsensor,alarmdeviceandsoon.ThemicrocontrollerandDSPareusedasdataprocessingunits.Thebrakingdistanceofthevehicleisaffectedbythecoefficientofroadadhesionandthespeedofthevehicle.Therefore,thespeedsensorandtherainfallsensorareusedtospeedupanddeterminethecoefficientofroadadhesion,andthendeterminethebrakingdistanceofthevehicle.Thedistancemeasuredwiththedistancesensoriscomparedwiththebrakingdistance,soastojudgewhetherthereisanyhiddendangerwhenthevehicleisrunning.Therainfallsensorandrangingsensordoesnotneedtokeepworkinginanydrivingconditionofthevehicle,sothesystemusestwomicrocontrollertoeachsensorandseparatedintotwosubsystems,thefirstsingle-chipbasedonRaindropsignalandspeedsignalthroughtherelaytocontroltheradarrainfallsensorandpoweroff.Usingtwosubsystemscanreducesystemheatingandreducepowerconsumption.
Keywords:
MCU,millimeterwaveradar,hallsensor,rainfallsensor,alarmdevice
1绪论
1.1课题的提出及意义
随着人们生活水平的提高，我国汽车的保有量逐年增加，各类交通事故发生频率也不断增加，据国家统计局统计2016年交通事故总数为187781起，其中汽车交通事故为129155起。
交通事故中汽车碰撞事故占很大部分，因此汽车防撞报警是亟待解决的问题。
高速公路上发生的交通事故一般比较突然，驾驶员往往没有充足的时间采取适当的措施。
欧洲科学家专门做过一项研究：
驾驶员只要在碰撞危险发生前的0.5秒内得到预警，就至少可以避免60%的追尾事故，30%的迎面碰撞事故和50%的路面相关事故。
如果有一秒钟的“预警”时间将会避免90%的交通事故[1]。
因此汽车就越来越需要配备跟车距离检测和预警装置使驾驶员有充足的反应时间。
被动安全装置通常指的是在交通安全事故发生之后能尽量减小人体损伤的安全装置，包括对乘客以及行人的保护。
这种装置不能防止或避免交通事故的发生它们只能在事故发生时，在很大程度上减轻人身伤害程度。
汽车的发展进程中，人们主要把精力集中在汽车被动安全性方面的研究。
例如：
在汽车上使用安全玻璃、在汽车前部或后部安装保险杠、在汽车上装备安全座椅、在汽车外壳周围安装某种弹性材料、在前排座椅设置保护系统、在车内相关部位安装安全带及安全气囊。
所有这些安全措施都不能从根本上解决汽车发生碰撞时造成的问题。
主动安全利用智能视野增强系统、全方位车辆防撞系统、智能路线控制系统扩展驾驶员感知环境和控制车辆能力，将保护提到事故发生之前。
所以具有主动安全的汽车，当然就有着比较高的避免事故能力，尤其在突发情况的条件下保证汽车安全。
安全跟车距离检测与预警系统就是一种主动安全系统，它能有效的对汽车行驶环境做出准确的判断达到降低事故发生率的目的。
1.2课题研究现状
交通事故具有不可预知性，为减少其发生数，优化日常的交通秩序，如何更好地利用已有的计算机与信息技术，提升道路的交通安全与效率成为了国内外的研究热点。
人们普遍认为80年代后开展的智能化交通的系统研究是解决各类交
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