徐州工程学院毕业设计(论文)
性就要降低30%，迎面撞车事故更是能够减少60%; 1秒钟的预警时间更是可以减少90%的追尾碰撞以及60%的迎面碰撞。
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说到这里，汽车想要避免碰撞就需要运用各种设备对周围障碍物开展距离测量工作，同时必须迅速准确的传递给开车人，从而在紧急条件下，使用声控报警或者自动开启某项已经设置完善的操作，例如紧急刹车等，进而减少了许多由于开车人长时间驾驶、判断失误等原因造成的意外交通事故。截至目前，国内外的研究学者都关注于车辆距离测量技术，这将是汽车防撞系统的关键。
1.2 研究的主要内容
本次设计是由单片机微型体系、超声波距离测量板块、显示工作电路、预警电路包括控制工作电路等构成。使用超声波距离测量板块HC-SR04对车辆之间的距离进行准确测量，得出与障碍物的距离，并对得出的数据分析处理，再把数据送到C51单片机，操控单片机使得LED数码管显示出与障碍物的距离，按键电路可以使我们通过按键来调整预设的报警距离，电源方面则采用的是5V稳压直流电源。
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2 电路方案选择
2.1 方案比较
2.1.1 激光测距法
激光测距主要有如下两类基本方式：脉冲法以及相位法。使用脉冲法测量距离：测距设备发射出激光，激光在碰到障碍物之后被反射回来，测距设备收到反射回来的激光，测距设备录入激光射出之后来回往返的时间差，使用上述时间差和光速相乘，乘积的一半就是被测距障碍物的准确距离。相位法的测距方法：使用无线电波段的频率，进行激光束的幅度调制并且测量出调制光往返一次后形成的相位差，按照光波的实际波长，推算出这个相位差所代表的距离，这是运用间接的方法测量光经过往返测线所用时间。
2.2.1 超声波测距法
在汽车防撞系统中，超声波测距的基本原理是通过声波传播于空气中的速度为音速，准确检测出声波射出碰到障碍物之后，反射回来的时间差，使用射出以及收到的时间间隔，就可以推算出和障碍物的准确距离。超声波产生装置朝向固定角度射出超声波，同时在射出的时候，准确记录下超声波在空气里传播的时间，传播过程中碰到障碍物就被反射回来，接收设备在收到到反射超声波之后，就马上停止记录时间。
综合比较上述两种方案，方案二的设计比较简单，而且性价比相对较高，因此我选用了超声波测距法。
2.2 电路总体方案
下图2-1是电路原理流程图，主要是由单片机微型体系，超声波距离测量板块，蜂鸣器报警电路，LED数码管显示电路，显示电路和按键电路。
数码管 蜂鸣器报警 超声波距离测量板块 AT89C51 按键设置 驱动设备
5V直流稳压电源 4
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图2-1 电路原理流程图
3超声波测距模块
3.1 超声波传感器简介
超声波作为一类高频率的声波，由于它具备方向性好、传播距离远、能耗小、波长短等优点，所以经常被运用于在测距方面。依靠超声波测距在检测方面较迅速、简易、容易计算、便于实时控制等优点，同时拥有能够满足实际的测量准确度要求，因此在检测系统中应用十分广泛。
超声波传感设备的基本原理是：把其他各种形式的能量转化成为所需要的特定频率的超声能，或者将超声能转化成为频率一致的其他能量。一般来说，超声感应设备被划分为两种，电声型和流体动力型。电声型又可以划分为：静电感应型、电磁伸缩型、压电感应型。流体动力型里又可以划分为气体与液体两类。按照工作周期与使用效果的不同，超声波感应设备的组成方式也不完全一致，因此命名也各不相同。举例，超声波感应设备在测量或者判断的时候，习惯被称之为探头，但是在工业里常用的流体动力型中，又被习惯称之为“哨”或者“笛”。
压电感应设备是电声型感应器中的一类。使用压电晶片、接口等构成了检测探头，在检测过程里，它是十分常用的可以完成电能和声能之间相互转化的感应设备，因此，在超声波测量设备里是最关键的构成装置。压电材料主要有晶体以及陶瓷两类。石英以及铌酸锂等是晶体类，锆钛酸铅，钛酸钡等则是压电陶瓷类。压电材料的主要特点有：把它摆放到电场里，它就可以形成一系列的改变；此外，在压电材料受到外力作用的时候，形成的应变可以令压电材料形成特定角度的电场。所以，在上述材料里附加上交变电场，就可以形成一定的应变，从而形成超声振动。因此，运用压电材料就能够创造出超声感应设备。
超声感应设备里最关键的构成就是压电晶片。在它由于受到电脉冲刺激之后，形成了振动，就可以产生声脉冲，这种作用就是逆压电作用。在晶片由于受到超声波的干扰刺激而开始振动并且造成的物理形变，就会转化成为对应的脉冲信号，这种作用就是正压电作用。逆压电常见于超声波的射出，正电压常见于超声波的接入。超声波感应设备，在通常条件下都是由瓷晶片制成。这类感应设备所需要耗费的材料很少，价格也比较低廉，同时十分适用于气体和液体类的介质里。当陶瓷的两端连接入大小
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与方向都在不断改变的交流电压的时候，因为压电作用，晶片就会形成物理变形，它的大小和方向在一定数值内与外接电压的大小与方向是呈正相关。换句话说，在晶片里连接入交流电压的时候，就会形成一个固定频率的振动，使用上述振动作用于液体等介质，进而就会形成超声波。在晶片产生超声波振动的时候，就会形成物理变形。
图3-1压电式传感器示意图
在实际工作中，压电式感应器的基本原理是使用压电晶体的振动，传感器的基本构造如上图3-1所示，它使用两个电极和一个共振板构成的，外加一个脉冲信号在它的压电晶片中，数据信号的频率和电极的固有频率一致的时候，压电晶片上就会形成共振作用，同时连动共振板开始振动，从而发射出超声波。相反的，如果在两电极中不连接外加电压，则在共振板接收超声波的时候，就会令压电晶片形成振动，机械能转变成为电信号，这样以来，也就形成了超声波感应装置。
晶片的振动频率大小是固定的，也就是中心频率 f0是个常数。当射出超声波的时候，交变电流的频率要和中心频率保持一致。这样做，超声感应设备的准确度、反应速度就会大大提升。维持运用的压电材料不改变，不断调整晶片的形状大小，就能够迅速、方便、有效的调整它的固有振动频率。使用晶片的上述特点就可以制作出想要频率的超声传感器。
3.2 HC-SR04超声波测距模块的性能特点
该测距模块的感测距离在2cm-400cm，它的距离测量准确度可以控制在3mm左右，模板是由发射设备、接收设备以及工作电路等构成。本模块的工作原理如下：
（1）运用IO接口的TRIG来进行距离测量，供应10us的高压电平数据信号； （2）模块可以自行发射八个40khz的数据信号，同时可以自行检测出有没有反射回来的信号；
（3）在检测出反射信号的时候，IO接口的ECH0迅速传出一个高压电平，这个
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