新型智能刹车系统正文.docVIP

前言 随着科技的迅速发展越来越多科技成果被广泛的运用到人们的日常生活当中，给我们的生活带来了诸多方便。尤其是汽车产业高速发展的今天，随着近几年来私家车的剧增，如何做到安全行驶也成为驾驶员面临的最大挑战。早期的倒车防撞仪可以测试车后一定距离范围障碍物而发出警报，后来发展到根据距离分段报警。随着人们队汽车驾驶辅助系统易用性要求的提高，队汽车行驶的安全距的要求也越来越高。针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车智能刹车系统势在必行，超声波测距法是最常见的距离测距方法，应用于汽车停车前后左右等状况。 本课题就是本着这个宗旨出发，我们为,讲述了电路各部分的设计及功能 1.1 系统整体方案设计 由于超声波定向性强，能量消耗慢，在介质中传播的距离远，因而超声波经常被适用于距离的测量。利用超声波侧距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在精度方面也能达到要求。 超声波可分为两大类：一类是电气方式产生的超声波，一类是机械方式产生的超声波。电气方式包括电压型，电动型等等；机械方式有夜哨，气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性不同，因而用途也不相同。 本系统主要由超声波测距系统、车速测量系统和模拟制动系统组成。超声波测距系统实现在车辆运行时测量与与前方障碍物距离的功能。车速测量系统主要完成测量本车速度的功能。当车速达到设定值时，且超声波检测的距离小于设定值时，制动系统作出相应的反映，立即制动减速。系统设计流程图如图1所示： 图1 系统设计流程图 1.2 系统总电路图和其工作原理 整个系统以AT89S51单片机为核心，汽车一旦启动，单片机上电开始进入工作状态，通过不断检测车速和障碍物距离来判定是否制动的要求。时钟电路为AT89S51单片机A提供12MHz的时钟频率，复位电路选取手动复位的方式。超声波发射电路通过NET 555调制成40KHz的脉冲信号，并将其调制成12V的脉冲信号通过超声波探头发射出去，若前方有车辆等障碍物，超声波信号反射到超声波接收探头。超声波接收电路将接收探头接收到的信号进行放大、滤波、选频后再与大约1V的电压通过比较器进行比较后输出，产生0或5V的电压可直接给单片机进行处理。车速由另一块AT89S51单片机B测得并通过异步串口发送给AT89S51单片机A，单片机A将测得的两个信号（障碍物距离和车速）与设定值做比较，若障碍物距离小于设定值且车速超过设定值，单片机A发送一个制动信号给制动模块。显示部分通过液晶显示器LCD1602始终显示测得的车速和障碍物距离。执行部分通过将AT89S51单片机A发出的信号来控制一个继电器模拟制动。系统电路图如图2所示： 图2 系统电路图 电路图转化为PCB后，各个模块用飞线进行连接，系统PCB图如图3所示： 图3 系统PCB图 2.系统硬件设计 2.1 电源电路 本系统电源直接采用12V车载电源供电。汽车启动后，车载电源12V电压由J1口输入经稳压管稳压、电容滤波后，滤去不稳定的脉动、干扰部分，提供一个稳定的5V直流电压。通过LED1能够观察到5V电压是否稳定正常。固定式三端稳压电源（L7805）由输出脚Vo，输入脚Vi和接地脚GND组成，它的稳压值为+5V，它属于CW78xx系列的稳压器，输入端接电容可以滤波，输出端接电容可改善负载的瞬间影响，此电路的稳定性比较好。电源电路图如图5所示： 图5 电源电路图 2.2 超声波测距模块 超声波是指频率高于20KHz的机械波。它有两种形式：横向振荡及纵向振荡。超声波可以在气体、液体及固体中传播，其传播速度各有差异。另外，它也有折射和反射现象，并且在传播过程中会发生衰减。在空气中传播的超声波，其频率较低，一般为几十KHz，而在固体、液体中则频率较高。在空气中衰减较快，而在液体及固体中传播，衰减较慢，传播较远。为了以超声波作为检测手段，必须设法产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。常用的超声波传感器可以分为二大类,一是用电气方式产生超声波,如压电式、磁致伸缩式超声波发生器；二是用机械方式产生超声波,有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。 压电式超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换成超声波发射出去；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。超声波发生器内部结构有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。超声波发生器内部结构图如图8所示： 图8 超声波发生器内部结构图 如