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汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì),答辯,機(jī)械工程系 1,隨著現(xiàn)代社會交通運(yùn)輸?shù)男枨笕找嬖鲩L，現(xiàn)代汽車的行駛速度越來越快，相應(yīng)的安全問題也愈發(fā)被重視。于是有了安全氣囊、安全座椅等的發(fā)展，但只是減輕事故后的人員受傷程度解決不了問題，要從源頭上減少事故的發(fā)生才是根本。電子控制技術(shù)在交通安全方面的應(yīng)用發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生。,本文中所設(shè)計(jì)的汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)對于提高車輛行駛安全性，降低交通事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)從而保障安全駕駛具有重要的意義。,本設(shè)計(jì)研究的意義,基礎(chǔ)概念及組成,本設(shè)計(jì)所研究設(shè)計(jì)的汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)屬于車輛碰撞警告系統(tǒng)的組件，是預(yù)防車輛相互碰撞的一種智能系統(tǒng)。 它會自動(dòng)檢測周圍車輛，以便采取措施來避免與行人或障礙物的碰撞，并對駕駛員進(jìn)行提示或者自動(dòng)采取一系列規(guī)避行為，從而避免碰撞的發(fā)生。,信號收集系統(tǒng)：運(yùn)用超聲波、紅外線、影像、雷達(dá)等技術(shù)測出本車相對于前后車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及車距。 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)芯片收集、分析并處理信號收集系統(tǒng)傳遞過來的信息，開始判斷當(dāng)前狀態(tài)是否安全，如果不是安全狀態(tài)則啟動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)干涉當(dāng)前狀態(tài)。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行來自數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的指令并發(fā)出警報(bào)以提醒駕駛員。,設(shè)計(jì)整體方案,汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)的工作原理是通過測量與前車的距離才對駕駛員進(jìn)行報(bào)警提示從而使駕駛員采取措施從而避免發(fā)生碰撞。 因此本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于采集到超聲波發(fā)射器經(jīng)過發(fā)射和反射后的超聲波，此信號中包含有前方運(yùn)動(dòng)障礙物的距離，主控芯片采集到這些外部數(shù)據(jù)，經(jīng)過快速的分析判斷是否屬于安全距離范圍內(nèi)，若小于安全距離則發(fā)送警報(bào)命令提示駕駛員。 本系統(tǒng)整體電路由超聲波發(fā)射、接收電路，顯示以及報(bào)警電路等核心模塊以及一些輔助性功能電路組成。,系統(tǒng)具體電路設(shè)計(jì)說明,在系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵在于系統(tǒng)完成設(shè)計(jì)任務(wù)的能力，最重要的是核心設(shè)備系統(tǒng)是否合適，而芯片則是控制系統(tǒng)的核心，因此芯片的選擇就顯得尤為重要。選對了合適的芯片，不僅可以最大限度地簡化系統(tǒng)的運(yùn)行，其功能也會是最好的，系統(tǒng)的可靠性比較高，整個(gè)系統(tǒng)的操作也會更加方便。 本設(shè)計(jì)選用的主控芯片為FPGA芯片，這種芯片是一種半定制的集成電路，具有良好的實(shí)時(shí)性，結(jié)合當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)可以直接將控制程序?qū)懭氲目煞膺吙旖莸臉?gòu)建數(shù)字系統(tǒng)。,FPGA芯片引腳圖,FPGA芯片最小系統(tǒng),晶振電路,芯片最小系統(tǒng),拓展系統(tǒng)的基礎(chǔ)即為最小系統(tǒng)，而芯片最小系統(tǒng)則指一個(gè)可以正常工作的最小芯片配置系統(tǒng)。FPGA芯片，由于內(nèi)部自帶程序存儲器，因此只需要外部接上復(fù)位電路以及時(shí)鐘電路就組成了芯片的最小系統(tǒng)了。,復(fù)位電路,復(fù)位RST（9腳） 當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)處于鎖死狀態(tài)，要想擺脫麻煩，還需要重啟重啟按鈕。因此，系統(tǒng)復(fù)位電路必須準(zhǔn)確可靠運(yùn)行。,晶振電路的引腳XTAL1和XTAL2 為了產(chǎn)生時(shí)鐘信號，輸入端口XTAL1在FPGA芯片中提供了反相放大器，而XTAL2則作為輸出端口。,超聲波發(fā)射、接收電路,↑超聲波發(fā)射電路,↑超聲波接收電路,CX20106為單列8引腳直插式紅外線檢測芯片，也可用于超聲波的接收，結(jié)構(gòu)小巧，額定電壓5V。,74LS04是種反相放大器芯片，可以將輸入信號的相位反轉(zhuǎn)180度，這種電路一般應(yīng)用于音頻放大等電路中。由74LS04芯片為主要構(gòu)成的電路比較簡單，調(diào)試工作也相對容易，且容易靠相應(yīng)軟件來進(jìn)行控制操作。,顯示報(bào)警模塊電路,顯示模塊電路,報(bào)警模塊電路,顯示報(bào)警模塊包括顯示電路和報(bào)警電路兩個(gè)組成，主要功能為在系統(tǒng)檢測到有危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)會發(fā)出警報(bào)來提示駕駛員。 數(shù)碼管的八個(gè)顯示接口端分別對應(yīng)到FPGA芯片的P0.0—P0.7端口，來顯示所測距離的數(shù)值，而四個(gè)共陽極端則分別外接到P2.0—P2.3端口，通過動(dòng)態(tài)掃描的方式來顯示實(shí)時(shí)距離數(shù)值。蜂鳴報(bào)警電路則接到P1.7端口，用來使用蜂鳴器來完成系統(tǒng)測距報(bào)警的工作。 報(bào)警電路主要是由一個(gè)電阻，一個(gè)三極管以及一個(gè)喇叭構(gòu)成。經(jīng)由電阻來采集芯片發(fā)出的信號，通過3906三極管進(jìn)行放大。報(bào)警模塊通過FPGA芯片來產(chǎn)生不同頻率從而使蜂鳴器發(fā)出不同聲音。,串口通信電路,串口就是指串行數(shù)據(jù)接口，一般用于管理控制數(shù)據(jù)的傳輸，并且還支持雙向數(shù)據(jù)傳輸，即可以完成和計(jì)算機(jī)的通信任務(wù)。,串口通信電路,本文的工作僅包括超聲波測距以及防撞方面的設(shè)計(jì)，由于我的能力和時(shí)間有限，雖然設(shè)計(jì)達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，但仍有很多缺陷。實(shí)際測量目的不足，現(xiàn)場研究和環(huán)境檢測缺乏，系統(tǒng)功能還需進(jìn)一步完善和改進(jìn)，但相應(yīng)的電路模塊設(shè)計(jì)等已基本滿足設(shè)計(jì)目的要求。,謝謝老師！,答辯人：王博文,