汽车防追尾控制系统毕业设计(论文)

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1、华北科技学院毕业设计（论文）毕业设计(论文)汽车防追尾控制系统目录设计总说明IIntroductionIII1 绪论11.1设计目的和意义11.2设计内容12课题设计分析22.1行车安全距离的概念22.2 系统设计的总思想22.3 设计方框图43 STC89C52单片机硬件电路设计63.1 单片机最小系统63.1.1 最小系统原理图63.1.2晶振电路73.1.3 复位电路83.2 超声波测速测距电路设计93.2.1 几种测距的介绍93.2.2 超声波发射电路113.2.3超声波接收133.3 声光报警电路设计163.3.1 报警电路163.3.2 光提示电路173.4 1602LCD显示电路

2、设计173.4.1 字符型液晶显示器的显示原理173.4.2 液晶1602LCD简介173.4.3 1602LCD工作原理193.5DAC0808控制电路设计213.5.1控制电路的工作原理213.5.2 芯片DAC0808工作原理223.6稳压电源电路设计243.6.1 稳压电源的技术指标243.6.2 器件的选择253.6.3 稳压电源工作原理273.7 STC89C52的简介283.7.1 STC89C52单片机的特点283.7.2 STC89C52 单片机的结构283.7.3 STC89C52的管脚功能说明304 STC89C52单片机的软件部分334.1 总体流程图334.2超声波控

3、制及计算车距部分344.3 控制车速度部分355 结论375.1 总结375.2建议37参考文献38附录391程序清单392总体电路图47致谢48 设计总说明自20 世纪60 年代以来, 汽车技术已经步入了电子技术时代。品种繁多的传感器、电子控制单元、微处理器、存储器、I /O 接口、执行机构、显示器和设计软件等广泛应用于汽车设计制造领域, 实现了极为复杂的多元控制功能, 从而极大地推进了汽车技术性能的提升。在汽车使用安全方面, 目前, 应用最为广泛的是汽车防抱死制动系统(ABS) 。它是汽车上的一种主动安全装置, 用于汽车制动时防止车轮抱死拖滑, 以及提高汽车制动过程中的方向稳定性、转向控制

4、能力和缩短制动距离, 充分发挥汽车的制动效能。以电子防抱死制动控制技术为代表的一大批新兴技术的应用, 使汽车无论在使用和驾驶的安全性上, 还是在日常的技术维护上, 都得到了很大的改进。随着人们物质生活水平的不断提高, 追求更加安全、更加舒适的驾乘已经成为一种趋势。因此, 进一步发展汽车电子技术, 尤其是应用一些新兴的传感器技术, 以达到汽车性能的最优化, 最大程度地发挥汽车驾、乘、载的功能。在整个道路交通事故中，汽车追尾事故约占70%以上，有些大的群死群伤恶性交通事故，开始是由于追尾剐蹭引起的。所以，人们越来越认识到防止追尾事故的重要性。道路交通事故是现代社会的一大公害，与之相关的先进安全技术

5、研究日益受到重视。基于智能交通系统的汽车防撞系统是先进安全技术的一项重要内容，国内外相继开展了相关的研究，但迄今为止在该领域还存在许多尚未解决的问题。本文探讨和研究了一种智能化的汽车防撞系统，在正常行驶时，该系统不报警，当自车与前车之间的距离小于所设定的安全距离并有可能发生碰撞时，该系统将发出报警信息并自动采取措施，以避免碰撞事故的发生。近年来，道路交通安全形势越来越严峻，交通事故给家庭、集体和国家都带来了巨大的损失，已成为世界性的严重问题。统计资料表明，在众多的高速公路交通事故中，追尾碰撞引起的事故占最多数，因此，研发一种高性能的汽车追尾防撞预警系统成为迫切的需要。本文参考了相关参考数据，按

6、照汽车在制动过程中的运动状态建立了比较实用、简单的安全距离模型。文中探讨了超声波测距测速的电路设计和软件设计。高速公路汽车防撞系统的研究符合国内外汽车智能化的发展趋势，该系统的应用可以保证高速运行车辆的安全性，提高公路运输效率，具有广泛的应用前景和经济前景。本文探讨和研究了一种高速公路汽车防撞系统，这是一种主动安全系统。在正常行驶时，该系统不报警，当后车与前车之间的距离小于所设定的安全距离并有可能发生碰撞时，该系统将发出报警信息，提醒驾驶员采取相应的措施，以避免碰撞事故的发生。论文参考了国内外诸多汽车防撞模型及研究成果，从动力学和运动学两方面详细分析了汽车的制动过程，根据汽车的运动状态建立了比

7、较实用、简单的汽车防撞预警模型。通过对追尾碰撞事故原因的分析，提出了系统设计要求并确定了系统的设计方案。整个系统由各种传感器、数据采集电路、声光报警电路、液晶显示电路等组成，详细介绍了超声波传感器和超声波测距原理以及基于52单片机的测距原理。以CX20106 为核心实现超声波的发射与接收，采用单片机外部中断查询相应信号并实现一系列操作。为了避开超声波从发射探头到接收探头的“敏感时间”，采用了“延时接收”的方法。测距结果将通过1602液晶显示出来。论文对系统所需传感器进行了分析、比较和选型；调试了系统硬件部分；采用C语言编写了系统软件，并将此软件在硬件上进行了调试；论文针对系统应用的环境，从软件

8、和硬件两方面对系统进行了可靠性设计，从而使系统更加稳定可靠。最后，论文还通过实验对系统各项功能进行了考察，实验表明系统声光报警、抑制报警、液晶显示等各项功能基本实现了系统的设计要求。关键字： 超声传感器，超声测距，单片机，液晶显示，声光报警IntroductionSince the 1960 s, car technology has entered into electronic technology age. A wide variety of sensors, the electronic control unit, micro processor, memory and I/O int

9、erface, actuators, display and design software and widely used in car design manufacturing field, realize the extremely complex multivariate control function, thus greatly promote the performance of the car technology promotion. In car use security, at present, the most widely used car is ABS (ABS).

10、 It is on the car a active safety device, used in automobile braking prevent wheel lock drag slippery, and improve the car braking process of the direction stability, steering control ability and shorten the braking distance, give full play to the automobile braking performance.In electronic antiloc

11、k brake braking control technology as a representative of a large number of new technology of application, make no matter use and driving car in the safety, or in daily maintenance of technology, have been improved greatly. As people material life level unceasing enhancement, the pursuit of more sec

12、ure, more comfortable ride has become a trend. Therefore, further development of automobile electronic technology, especially the application of some new sensor technology, in order to achieve the performance of optimization, maximize a car driving, take in the function,.In the whole road traffic ac

13、cident, rear-end accident about 70% above, some big group of die group of injury malignant traffic accident, is due to start tracing cauda cut ceng cause. So, people are more and more understanding to prevent the importance of behind accident.The traffic safety condition is becoming increasingly ser

14、ious in recent years. The traffic accidents have become a worldwide problem, which make great lost to the families and country. The statistic shows that the accidents resulted from Rear-end Collision are in the majority among the accidents in expressway. The statistic shows that the Rear-end Collisi

15、on is of the majority in all expressway accidents. Therefore it becomes an urgent necessity to develop a high-performanced Collision Warning System.In recent years, the road traffic safety situation more and more severe, traffic accidents to the family, the collective and the country has brought a h

16、uge loss, has become a worldwide serious problem. Statistics show that, in many of the expressway traffic accident, behind collision accident caused by the largest number, therefore, research and development of a kind of high performance car tracing cauda bull warning system become urgent need.This

17、article referred to the related reference data, according to the sports car braking process in state established a practical, simple safety distance model. This paper discusses ultrasonic ranging speed traps circuit design and software design. The highway of the automotive anti-collision system rese

18、arch at home and abroad with the trend of the development of automobile intelligent, application of the system can guarantee the safety of the high-speed operation vehicles, improve road transportation efficiency, and has a broad prospect of application and economic prospects.This paper discusses an

19、d study a highway car crash system, this is a kind of active safety system. In normal driving, this system not alarm, when the car from driving after the distance between the set by less than a safe distance and may the collisions, the system will alarm information, remind drivers to take correspond

20、ing measures to avoid collision accident.The paper reference the domestic and foreign many car crash model and research results from two aspects of kinematics and dynamics of a detailed analysis on the automobile braking process, based on the state of motion established a practical, simple automotiv

21、e anti-collision early warning model. Through to the analysis of the reason behind collision accident , and puts forward the design requirements and determined the system design scheme of the system. The whole system from various kinds of sensors, data acquisition circuit, sound and light alarm circ

22、uit, liquid crystal display circuit and other components, detailed introduces the ultrasonic sensor and ultrasonic metering distance principle based on the single chip microcomputer and 52 metering distance principle. CX20106 as the core to realize the ultrasonic emitting and receiving , USES the mo

23、nolithic external interrupt signal and implement a series of query this operation. In order to avoid ultrasonic probe from the launch to receive probe sensitive time, the delay receiving method. The results will be through the 1602 range liquid crystal display. Papers on the sensor system required m

24、akes analysis and comparison and selection; Debugging of hardware part of the system; Using C language to write the software system, and the software in the hardware in the commissioning; Paper system application environment, from two aspects of hardware and software of the system reliability design

25、, so that the system is more stable and reliable. At last, this paper also through the experiments of each function system was investigated, the experiment show that the system sound and light alarm, inhibition of alarm, liquid crystal display and so on each function basically achieved the design of

26、 the system requirements.Key word: Ultrasonic sensor，Ultrasonic distance measuring，Microcontroller，Lcd display，Sound and light alarm circuit- V -1 绪论1.1设计目的和意义本文在理论方面对引起超声测距误差的原因进行了深入分析，同时对超声测距实际方案也做了深入调研，在此基础上，开发出以ATC89C52单片机为核心，采用4OKHZ压电超声传感器的超声测距仪。具有电路简单，集成度高，体积小，功耗低;测量精度及灵敏度高，测量距离广(4cm至4m);并且价格低

27、廉，开发周期短，调试方便等优点，适合非接触测距的广泛应用。1.2设计内容本系统的设计指在提高汽车在运行过程中遇到危险情况时的自动处理能力，它集汽车测速，车距测量，紧急情况报警与自动处理等功能于一体，具有高度智能化、灵敏度高、反应速度快，控制距离远的特点，特别适合当今社会的需要。该系统以STC89C52单片机为控制核心，超声波作为测距及测速的模块。当汽车进入非安全距离时，系统会自动做出相应的减速处理并提示驾驶员要小心，而当车再次缩小进入紧急危险区时，系统则会自动报警并紧急刹车以免发生事故。2课题设计分析2.1行车安全距离的概念在高速公路上行车的理想交通条件是在同一车道上，同向行驶的车辆，均是单一

28、的小客车，以相同的速度、连续不断的行驶，各车辆之间保持着一定的车头间距，构成了一种稳定的交通流。如果跟随车辆的车头间距过小，则容易发生汽车追尾碰撞事故;如果车头间距过大，又会影响道路的通行能力。所谓行车安全距离就是指在同一车道上，同向行驶前后两车间的距离(后车车头与前车车尾之间的距离)，保持既不发生汽车追尾事故，又不降低通行能力的适当距离。2.2 系统设计的总思想我们设计的这套系统正是利用电子电路的快速、高灵敏性直接控制汽车以尽量排除人为的反应速度及应急处理慢等一些不确定因素给行车驾驶带来的安全隐患。本系统利用现在广泛应用的具有测量范围广、距离大等特点的超声波收发装置来实现距离的测量，这特别有

29、助于处理交通比较繁忙的情况。1、 运动模型如图2.2所示：S1S2t图2.2 运动模型1）超声波的产生本设计由555定时器组成多谐振荡波，产生40KHZ频率的方波，由3脚输出，单片机控制脉冲的发生，当P2.3输出低电平时，Q1截止则超声波发射；当P2.3输出高电平时，Q2导通超声波不发射。2）超声波测距测速第一次超声波发射：超声波发射同时开始中断计时开始超声波接收同时中断计时结束距离S1=vt1/2 =340* t1*10-3/2所用时间为t1第二次超声波发射：超声波发射同时开始中断计时开始距离S2=vt2/2 =340* t2*10-3/2超声波接收同时中断计时结束所用时间为t2设第一次发射

30、与第二次发射的时间间隔为ta=1s，则（s1 -s2）/ta=v相对3）控制与报警（1）当s1 -s20时，引入安全系数这个参数，令安全系数为W=s2/ v相对 ，通过汽车行驶时安全距离与安全速度的查询，得到如下参考数据如表2.2所示：安全距离/S150 m20 m30km/h高速路普通路120 km/h安全速度/V表2.2 参考数据 高速路上安全系数为：W1=S/V=150m/120km/h=3.5 普通路上安全系数为：W2=S/V=20m/30km/h=1.9则当1.51.5时，紧急刹车，红灯亮4）软件功能C语言编写程序，实现超声波控制、车距的计算以及车速的控制等功能，例如当计算的安全系数

31、在相应的范围内，通过程序分析由单片机输出相应的数字信号，再由DAC0808数模转换芯片将数字信号转换成模拟信号，经过放大达到相应的压值来控制车是减速还是刹车。2.3 设计方框图模拟系统控制核心由两块单片机组成，其中一块用于不断采样从超声波模块所获取的周边交通状况的信息并迅速计算距离以得出自己所处的状态，同时显示距离和速度及发出提示报警信息；另一块单片机则通过串口通信获取上一个系统的所计算出的状态来控制发动机的速度从而达到控制车速、有效地防止汽车追尾的目的。系统一主控制芯片1传送车间距离给系统二接收超声波发射超声波显示距离显示速度 图2.3.1 信息采样系统系统二接收系统一的数据主控芯片2声光报

32、警控制车的速度 图2.3.2 车速控制系统3 STC89C52单片机硬件电路设计3.1 单片机最小系统3.1.1 最小系统原理图 单片机基本工作电路（最小系统）包括四个部分：电源，时钟脉冲，复位电路，存储器设置电路。根据上面介绍的芯片引脚功能，可以画出单片机最小系统电路原理图，如图3-1所示： 先接电源，STC89C52系列单片机采用单一+5V（VCC）电源供电。再接时钟脉冲，由于AT89C51内部已具备振荡电路，只要18，19引脚连接简单的石英振荡晶体即可，此设计选用的工作频率为12M，相当于一个机器周期为1us。此处也可以使用外部时钟脉冲产生电路，此时18脚悬空，19脚接时钟脉冲产生电路。

33、复位电路有两种方法，一是上电复位，而是手动复位，此处采用手动复位，如图，按键S1，电容C19，电阻R2组成复位电路，其中C19为0.1uf,R2为100K，时间常数大于2us,足以使系统复位。存储器设置电路，此处将31脚接到了高电平，说明CPU访问内部存储器，只有当访问地址大于单片机内部有效存储空间时则访问外部扩展的存储器。由图中可以看到，除了单片机最小系统的四个组成部分以外，发光二极管D1作为电源VCC的指示灯，R1起限流作用，C18电源滤波作用。在P0口外部接了R3-R10的上拉电阻，因为在P0内部无上拉电阻，执行输出功能时必须接上拉电阻（10K即可），而系统又外接了程序存储器，P0口作为

34、地址总线（A0-A7）及数据总线（D0-D7）的复用引脚，此时可以不用接上拉电阻，总的来说，接了上拉电阻对输入输出功能没有影响。 图3-1 单片机最小系统3.1.2晶振电路STC89C52中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为回馈组件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但是电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，

35、推荐电容使用30pF10pF，而如果使用陶瓷谐振器建议选用40pF10pF。使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。本系统采用内部方式，晶振选用12MHz，电容取30PF。制作PCB或实物时，要考虑晶振与单片机引脚的距离，由于高频容易受到干扰，所以该距离越近，频率越稳定。图3-2 晶振电路3.1.3 复位电路STC89C52的复位引脚（rest）是第9脚，当此引脚连接高电平超过2个机器周期（1个机器周期包含12个时钟脉冲，）即可产生复位的动

36、作。本系统采用12MHZ，2个机器周期为2S。因此，在第9脚上连接一个可让该引脚上产生一个2S以上的高电平脉冲，即可产生复位动作。如图5.3所示；电源接上电瞬间，电容器C上没有电荷，相当于短路，所以第9脚直接连在VCC，即单片机执行复位动作。随着时间的增加，电容器上的电压逐渐增加，而第9脚上的电压逐渐下降，当第9脚上的电压降至低电平时，单片机恢复正常状态。在此使用100K欧电阻、10F电容，其时间常数远大于2S，足以使系统复位。在电容两端并联一按钮开关，进行强制复位（手动复位），按钮按下时，第9脚直接接高电平，人的反应时间远大于2S，足以使系统强制复位。图3-3 手动复位电路3.2 超声波测速

37、测距电路设计3.2.1 几种测距的介绍汽车避撞技术首先解决的问题是汽车之间的安全距离。汽车与汽车之间超过了这个安全距离，就应该能自动报警，并采取制动措施。目前测定汽车之间安全距离的方法有以下几种，下面分别就其各自测距的原理和优缺点进行了介绍。1、超声波测距超声波一般指频率在20KH七以上的机械波，具有穿透性较强、衰减小、反射能力强等特点，超声波测距仪器一般由发射器、接收器和信号处理装置三部分组成。工作时，超声波发射器不断发出一系列连续的脉冲，并给测量逻辑电路提供一个短脉冲。超声波接收器则在接收到遇障碍物反射回来的反射波后，也向测量逻辑电路提供一个短脉冲。最后由信号处理装置对接收的信号依据时间差

38、进行处理，自动计算出车与障碍物之间的距离。超声波测距原理简单，成本低、制作方便，但其在高速行驶的汽车上的应用有一定局限性，这是因为超声波的传输速度受天气影响较大，不同的天气条件下传播速度不一样;另一方面是对于远距离的障碍物，由于反射波过于微弱，使得灵敏度下降。故超声波测距常用于在短距离测距，最佳距离为4一5米，一般应用在汽车倒车防撞系统上。2、激光测距激光测距装置是一种光子雷达系统，它具有测量时间短、量程大、精度高等优点，在许多领域得到了广泛应用。目前在汽车上应用较广的激光测距系统可分为非成像式激光雷达和成像式激光雷达。非成像式激光雷达根据激光束传播时间确定距离。它的工作原理是:从高功率窄脉冲

39、激光器发出的激光脉冲经发射物镜聚焦成一定形状的光束后，用扫描镜左右扫描，向空间发射，照射在前方车辆或其他目标上，其反射光经扫描镜、接收物镜及回输光纤，被导入到信号处理装置内的光电二极管，利用计数器计数激光二极管启动脉冲与光电二极管的接收脉冲间的时间差，即可求得目标距离。利用扫描镜系统中的位置探测器测定反射镜的角度即可测出目标的方位。成像式激光雷达又可分为扫描成像激光雷达和非扫描成像激光雷达。扫描成像激光雷达把激光雷达同二维光学扫描镜结合起来，利用扫描器控制激光的射出方向，通过对整个视场进行逐点扫描测量，即可获得视场内目标的三维信息。非扫描成像式激光雷达将光源发出的经过强度调制的激光经分束器系统

40、分为多束光后沿不同方向射出，照射待测区域。由于非扫描成像激光雷达测点数目大大减少，从而提高了系统三维成像速度。在汽车测距系统中，非成像式激光雷达更具有实用价值。同成像式激光雷达相比，具有造价低、速度快、稳定性高等特点。但由于激光雷达测距仪器工作环境处于高速运动的车体中，振动大，对其稳定性、可靠性提出了较高的要求，其体积也受到了一定的限制，同时还要考虑省电、低价、对人眼安全等因素。目前，在汽车上，上述各种激光雷达测距仪均有应用，但成像式激光雷达还在进一步研究之中。3、CCO摄像系统测距摄像机是一种用来模拟人眼的光电探测器。它具有尺寸小、质量轻、功耗小、噪声低、动态范围大、光计量准确等优良特性，在

41、汽车行业也得到了广泛的应用。利用面阵CCD，可获得被测视野的二维图像，但无法确定与被测物体之间的距离。只使用一个CCD摄像机的系统称为单目摄像系统，在汽车上常用于倒车后视系统，辅助驾驶员获得后视死角信息，以避免倒车撞物。为获得目标三维信息，模拟人的双目视觉原理，利用间隔固定的两台摄像机同时对同一景物成像，通过对这两幅图像进行计算机分析处理，即可确定视野中每个物体的三维坐标，这一系统称为双目摄像系统。双目摄像系统模仿人体视觉原理，测量精度高。但目前价格较高，同时由于受软件和硬件的制约，成像速度较慢。随着计算机软硬件性能的提高，最终将得到少一泛应用。4、红外线测距红外线的波长比可见光线长，是肉眼看

42、不见的光，有显著的热效应和较强的穿透云雾的能力。同时，任何物体在任何时候都会发出红外线。车载仪器通过发射并接收前方物体反射回的红外线，依据信号的强弱及波长的不同，同时分析时间差，可分析出前方物体的性质及与汽车的距离。由于红外线人类肉眼感知不到，具有极强的隐蔽性，夜间同样不妨碍测距仪的工作，故该种测距仪广泛应用在军用汽车上。5、雷达测距雷达的名称来自“无线电探测和测距”(Radio Detection And Ranging)，顾名思义，它向目标发射一定的无线电波，通过其反射回来的电波信号检测目标，并利用收发信号的时延测量目标的距离。雷达诞生于上世纪三十年代的第二次世界大战期间，当时由于军事上的

43、迫切要求，雷达获得了广泛的应用和发展。之后，随着科技的发展，雷达技术日臻完善，现代雷达不仅能完成对目标的探测和测距，还能完成测角、测速、跟踪和成像等功能。虽然雷达技术主要用于军事方面，但其在民用领域也发挥着越来越大的作用。雷达在民用服务的主要应用包括有气象雷达，探地雷达和应用于机场、港口、和公路的交通管制雷达。从上世纪七十年代起，人们开始将雷达技术用于汽车自动防撞器中，称之为“汽车防撞预警雷达”简称“汽车防撞雷达”。由于雷达能在雨、雪、雾等恶劣天气环境下工作，作用距离较远，比上述几种技术具有优越性，汽车防撞雷达逐渐成为汽车自动防撞器的主流技术。3.2.2 超声波发射电路1、超声波发射电路的工作

44、原理，如图3-4所示： 图3-4 超声波发射电路40kHZ超声波发射电路，由LM555时基电路及外围元件构成40kHZ多谐振荡器电路，调节滑动变阻器的阻值，可以改变振荡频率。由LM555第3脚输出端驱动超声波换能器T40-16，使之发射出超声波信号。电路简单易制。发射超声波信号大于8m。2、555多谐振荡电路工作原理由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端放电，使电路产生振荡。电容C在和之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，对应的波形如图所

45、示。图3-5 555构成多谐振荡器 图3-6 多谐振荡器的波形图输出信号的时间参数是： =（R1+R2）Cln(VCC-VT+)/ (VCC-VT-)=（R1+R2）Cln2 = R2Cln(0- VT+)/(0- VT-)= R2 Cln2T=( R1+2R2) Cln2f =1/T=1/( R1+2R2) Cln2其中，为VC由上升到所需的时间，为电容C放电所需的时间。555电路要求R1与R2均应不小于1K，但两者之和应不大于3.3M。外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此，这种形式的多谐振荡器应用很广。

46、工作过程可分为以下四个阶段:(1) 暂稳态 I(Otl): 电容 C 充电 , 充电回路为 VDD R1 R2 C 地 , 充电时间常数为 为1=(R1+R2)C, 电容 C 上的电压 uc 随时间 t 按指数规律上升 , 此阶段内输出电压 uo 稳定在高电平. (2) 自动翻转 I(t=tl): 当电容上的电压 uc 上升到了 VDD 时 , 由于 555 定时器内 S=0,R=1, 使触发器状态Q由 1 变为 0, 由0变成 1, 输出电压 uo由高电平跳变为低电平 , 电容 C 中止充电.(3) 暂稳态 (t1t2): 由于此刻=1, 因此放电管 V 饱和导通 , 电容 C 放电 , 放

47、电回路为 C R2 放电管 V 地 , 放电时间常数2=R2C( 忽略 V 管的饱和电阻 ), 电容电压 uc 按指数规律下降 , 同时使输出维持在低电平上。(4) 自动翻转(t=t2): 当电容上的电压 uc下降到了 VDD 时 , 由于 555 定时器内 S=1,R=0, 使触发器状态Q由0 变为 1, 由1变成0, 输出电压uo由低电平跳变到高电平 , 电容 C 中止放电.由于=0, 放电管截止 , 电容 C 又开始充电 , 进入暂稳态 I.以后 , 电路重复上述过程 , 电路没有稳态 , 只有两个暂稳态 , 它们交替变化 , 输出连续的矩形波脉冲信号。3.2.3超声波接收1、超声波接收

48、电路的工作原理，如图3-7所示：图3-7 超声波发射电路上述超声波发射换能器发射的超声波在空气中传播，遇到障碍物就会返回，超声波接收部分是为了将反射波(回波)顺利接收到超声波接收换能器进行转换变成电信号，并对此电信号进行放大、滤波、整形等处理后，本设计采用索尼公司生产的集成芯片CX20105，得到一个负脉冲送给单片机的P3.2(INT0)引脚，以产生一个中断。接收部分的电路如图3.2.2所示。可以看到，集成芯片CX20105在接收部分电路中起了很大的作用。CX20105是一款应用广泛的红外线检波接收的专用芯片，其具有功能强、性能优越、外围接口简单、成本低等优点，由于红外遥控常用的载波频率38k

49、Hz与测距的超声波频率40kHz比较接近，而且CX20105内部设置的滤波器中心频率f0可由其5脚外接电阻调节，阻值越大中心频率越低，范围为3060kHz。本次设计用它来做接收电路。CX20105内部由前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分器及整形电路构成。工作过程如下：接收的回波信号先经过前置放大器和限幅放大器，将信号调整到合适幅值的矩形脉冲，由滤波器进行频率选择，滤除干扰信号，再经整形，送给输出端7脚。当接收到与CX20105滤波器中心频率相符的回波信号时，其输出端7脚就输出低电平，而输出端7脚直接接到STC89C52的INT0引脚上，以触发中断。本设计使用的CX20105A集成

50、电路对接收探头受到的信号进行放大、滤波，其总放大增益80db。2、集成电路一、特性CX20105是双极型集成电路，用于对亮度信号进行黑电平扩展，直流传送率效正等处理。他检测信号的最黑电平，自动控制黑电平，自动控制黑电平的增益，使得最黑电平向消隐电平扩展。输入亮度信号约1Vp-p，其中白-黑间电平约0.7Vp-p。经过钳位的亮度信号在其一半处，即在距黑电平0.35V处被切割，以获得黑峰值信号。该黑峰值信号经增益可控放大器放大，然后叠加到亮度信号上，从而使亮度信号的黑电平得到扩展。输入亮度信号约1Vp-p，其中白-黑间电平约0.7Vp-po 经过钳位的亮度信号在其一半处，即在距黑电平0.35V处被

51、切割，以获得黑峰值信号。该黑峰值信号经增益可控放大器放大，然后叠加到原亮度信号上，从而使亮度信号的黑电平得到控制。经黑电平扩展得亮度信号送到去消隐电路，由2脚输入得行逆程脉冲也送到去消隐电路，在2脚行逆程脉冲作用下，去消隐电路将亮度信号的消隐黑电平去除。余下的纯图像内容送到黑峰值保持电路，以得到亮度信号的最黑电平。亮度信号的最黑电平的扩展程度。APL（平均图像电平）检测电路对黑电平扩展的亮度信号进行检测，并控制直流传送率校正电路，使其输出与图像电平成正比的直流恢复校正脉冲，叠加在亮度信号的消隐电平上输出。二、引脚功能引脚序号 符 号 功 能1 Black Peak Hold 黑峰值保持2 Bl

52、anking Input 符合消隐脉冲输入3 Clamp Input 钳位脉冲输入4 GND 地5 Output 亮度信号输出。消隐直流电平7.3V，极性与输入信号相同。6 Restoration Correction 直流传输率校正7 Input 亮度信号输入8 Vcc 电源电压12V3.3 声光报警电路设计3.3.1 报警电路1、工作原理使用最简单的蜂鸣器来作为提示音部分，通过改变端口高电平来进行发声，对延时进行修改来调试发声频率，从而修改发出的声音的好坏。由于P3.7输出电流微弱（最大20mA），所以直接连接不能驱动蜂鸣器，电路使用9013三极管，当P3.7为高电平时，三极管导通，蜂鸣器

53、两端电压约为5V，当P3.7为低电平时，三极管关闭，蜂鸣器两端电压为0V，蜂鸣器根据输入频率发出声音。三极管作为开关，受P3.7控制，蜂鸣器电源来自三极管的C极，解决了单片机电流不足的问题。2、电路原理图图3-8 蜂鸣报警电路3.3.2 光提示电路图3-9 光提示电路图3.4 1602LCD显示电路设计3.4.1 字符型液晶显示器的显示原理用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6x8或8x8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8个字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但对于内带字符发生器的控制

54、器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立游标，在此送上该字符对应的代码即可。3.4.2 液晶1602LCD简介1、主要技术参数如表3.1所示：显示容量162个字符芯片工作电压5V工作电流2.0mA字符尺寸2.954.35(WH)mm表3.4.2 1602技术参数2、1602各个接口说明如表3.4.3所示：编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2Data I/O2VDD电源正极10D3Data I/O3VL显示偏压信号11D4Data I/O4RS数据/命令选择12D5Data I/O5R/W读

55、/写选择13D6Data I/O6E使能信号14D7Data I/O7D0Data I/O15A背光源正极8D1Data I/O16BLK背光源负极表3.4.3 1602接口说明外形尺寸如图6.3所示：图3-10 LCD 1602外形尺寸图控制器接口时序说明读操作时序：图3-11 1602读操作时序图写操作时序：图3-12 1602写操作时序图3.4.3 1602LCD工作原理采用1602LCD模块组成显示电路。LCD为液晶显示面板，由于LCD的控制需要专用的驱动电路，且LCD面板的接线需要特殊技巧，加上LCD面板结构比较脆弱，通常不会单独使用。而是将LCD面板、驱动电路与控制电路组合而成一个

56、LCD模块。按1602LCD模块引脚的定义，接线如图4.5所示：VSS接电源地，VDD接电源，0D7接单片机I/O口，作为显示数据的输入；BLA、BLK作为背光电源接口，接入相应的电源端口。RS、R/W、E接单片机I/O口，当RS=0，总线将连接到LCM内部寄存器的指令寄存器IR；S=1时，总线将连接到LCM内部寄存器的数据寄存器DR。当R/W=0时总线将由微处理器输入到LCM内部，以进行数据/指令写入LCM；当R/W=1时，总线将由LCM内部读数据。E为LCM的使能端，此为负边沿触发方式引脚。V0接上10K电阻，作为屏幕亮度的调节，该引脚电压越低，屏幕越亮。由于单片机拉电流最大只有20mA，

57、所以在D0D7输入电路上，连接10K的上拉电阻。单片机引脚灌电流大于拉电流，单片机引脚做灌电流使用。当单片机引脚为高电平时，对应的1602引脚也是高电平，电流为单片机电流和上拉电阻电流的和。当单片机引脚为低电平时，上拉电阻相当于接地，电流经上拉电阻留到单片机里，所以对应引脚为低电平。图3-13 显示电路图3-14 单片机部分电路及显示电路3.5 DAC0808控制电路设计3.5.1控制电路的工作原理1、DAC0808控制电路原理图图3-15 控制电路2、DAC0808控制电路的工作原理通过汽车的速度以及与障碍物之间的距离所得的安全系数比较，由单片机输出高低电平经过DAC0808的A1A8输入，

58、4脚输出的模拟信号再由运算放大器放大，当刹车系数越大制动的强度就越大，从而达到刹车的目的，即避免了汽车追尾事故的发生。所相应的数据如下表所示：A8A7A6A5A4A3A2A1刹车力度/F安全系数/W0000000111.2W1.50000001021.0W1.20000010040.8W1.00000100080.6W0.800010000160.4W0.600100000320.2W0.401000000640.1W0.210000000128W0.1表2 数模转换3.5.2 芯片DAC0808工作原理1、DAC0808的工作方式：根据对DAC0808的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方

59、式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。2、DAC0808芯片：DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。DAC0832的主要特性参数如下： 分辨率为8位； 电流稳定时间1us； 可单缓冲、双缓冲或直接数字输入； 只需在满量程下调整其线性度； 单一电源供电（+5V+15V）； 低功耗，200mW。3、DAC0808结构： D0D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应

60、大于90ns(否则锁存器的数据会出错)； ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效； CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效； WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存； XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效； WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR1、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。 IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化； IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数； RFB：反馈信号输入线，改变RFB端外接电阻值可调整转换满量程精度； VCC：电源输入端，VCC的范围为+5V+15V； VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V+10V； AGND：模拟信号地 DGND：数字信号地 3.6 稳压电源电路设计3.6.1 稳压电源的技术指标稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类