汽车防撞主控系统设计论文

2022年4月27日

汽车防撞主控系统设计

摘要：针对我国高速公路交通安全的需要，以及国内外汽车电子技术的应用现状和发展趋势，综合汽车工程学、汽车电子技术、通讯技术和控制技术等多学科理论，从必要性、可行性、实用性和经济性等角度出发，提出开发研制汽车防撞报警系统。目的在于当行车处于危险状态时，发出报警，提醒驾驶员或自动采用相应措施，从而减少或避免高速公路碰撞事故的发生。

本设计的系统包括传感器感知子系统、中央处理子系统和信息输出子系统组成。通过分析高速公路上行驶的前后两车的三种相对行车状态，提出合理的安全跟车距离计算数学模型；通过对车间距离、相对速度和自车车速的测量方案比较及误差分析，确定采用多普勒调频连续波雷达传感器来测量两车间的实际车速；进而通过中央处理子系统对各传感器信息进行采集和处理，然后做出信息输出和控制安全判读。考虑到系统的实时性、精确性和可靠性，采用性价比比较高的八位微处理器AT89S52作为系统的控制中心，由此而组成中央处理子系统的核心。

关键词：安全跟车距离模型防撞报警系统 PC机模拟通信声光报警

目录

1、摘要 (2)

2 系统分析与数学模型建立 (4)

2.1系统结构 (4)

2.1.1系统技术指标分析 (5)

2.2系统安全跟车距离模型 (8)

2.2.1系统安全跟车距离模型的建立 (8)

2.2.2 模型中各参数的确定 (14)

3 系统测量与误差分析 (16)

3.1自车速度的测量 (16)

3.2相对距离和相对速度的测量 (16)

4 系统硬件电路设计 (18)

4.1系统工作环境分析与可靠性设计 (18)

4.2测量距离通道的设计 (19)

4.3测速通道的设计 (19)

4.4 转向、油门、制动信号的采集 (20)

4.5 声光报警模块的设计 (21)

4.6 液晶显示模块的设计 (22)

4.7 电源设计 (23)

5 系统软件设计 (23)

5.1系统软件功能需求分析 (24)

5.2系统软件功能程序流程图如下所示 (24)

6 模拟实验 (28)

7 总结 (29)

前言：针对我国高速公路交通安全的需要，以及国内外汽车电子技术的应用现状和发展趋势，综合汽车工程学、汽车电子技术、通讯技术和控制技术等多学科理论，从必要性、可行性、实用性和经济性等角度出发，提出开发研制汽车防撞报警系统。目的在于当行车处于危险状态时，发出报警，提醒驾驶员或自动采用相应措施，从而减少或避免高速公路碰撞事故的生。

本设计的系统包括传感器感知子系统、中央处理子系统和信息输出子系统组成。通过分析高速公路上行驶的前后两车的三种相对行车状态，提出合理的安全跟车距离计算数学模型；通过对车间距离、相对速度和自车车速的测量方案比较及误差分析，确定采用多普勒调频连续波雷达传感器来测量两车间的实际车速；进而通过中央处理子系统对各传感器信息进行采集和处理，然后做出信息输出和控制安全判读。考虑到系统的实时性、精确性和可靠性，采用性价比比较高的八位微处理器AT89S52作为系统的控制中心，由此而组成中央处理子系统的核心

2 系统分析与数学模型建立

2.1系统结构

图2-1 汽车防撞系统示意图

图 2-1 为汽车防撞报警系统的结构示意图，整个系统由传感器感知、中央处理以及信息输出三个子系统构成。传感器感知子系统由车辆上的各种传感器组成，用于收集车辆的内外环境信息;中央处理子系统由信息采集单元与主控制单元组成，用于评估车辆行驶的安全状态;信息输出子系统由声光报警模块与显示模块组成，为驾驶员提供汽车行驶的安全状态信息

汽车防撞报警系统的工作原理:利用安装在汽车前保险杠上的雷达传感器实时测量自车与前方目标物间的距离和相对速度等信息，并通过采集传送至信息采集单元;利用安装在变速箱输出轴的霍尔车速传感器获得与转轴同速的脉冲信号，输出至信息采集单元进行车速计算:制动、油门位置及路面附着系数以开关量的形式输入至信息采集单元;信息采集单元对各种传感器信息进行处理，并把处理结果传送至主控制单元;主控制单元判断当前的行车安全状态，采取相应的报警方式，警示驾驶员当前的行车状况及需要采取的措施。

系统采用两次报警的方式，如果实际测量间距大于提醒报警距离时，系统绿灯亮、无报警音，即为安全行车状况:如果实际测量间距小于提醒报警距离而大于危险报警距离时，系统黄灯闪烁，产生长间隔报警音，即为提醒报警状态，提醒驾驶员需要松开油门踏板:

如果实际测量间距小于危险报警距离时，系统红灯闪烁，产生短间隔报警音，即为危险报警状态，要求驾驶员必须紧急制动或自动制动。

2.1.1统技术指标分析

系统能够适用于各种交通环境，首先要求雷达传感器能够在各种交通环境下及时准确地为系统提供数据信息。根据雷达现有技术及系统安装的方便性，对系统提出了如下一些技术指标：

(1) 系统由传感器感知子系统、中央处理子系统及信息输出子系统构成。其中，中央处理子系统由信息采集单元与主控制单元组成:信息输出子系统由声光报警模块与液晶显示模块组成;

(2) 雷达传感器工作电压为直流10V -16V;控制单元工作电压为直流5V;

(3) 雷达传感器对各种天气状况(如大雾、晴天、阴天、雨天和雪天等典型天气)适应性好，传感器表面脏时仍能正常工作:

(4) 雷达输出参数包括车间距离和相对速度;

(5) 雷达传感器检测距离最小为7m:在能见度大于50m的情况下，检测距离大于120m;在检测距离为120m位置处，横向测量宽度为3.75m;

(6) 雷达传感器测量误差:距离测量误差绝对值不大于lm，相对速度测量误差绝对值不大于1Km/h;

(7) 系统报警及时，报警声音强度与警示灯光亮度设置合理，报警抑制信号处理正确、及时，液晶显示器显示信息准确:

(8) 系统工作温度范围为-30℃-+85℃,温度稳定性好;

(9) 系统抗电磁干扰能力强，可靠性高，最大耐震度为3g(重力加速度);

对于某些安全范围或特殊情况下，要对系统采取抑制报警的措施，以防错误报警导致不良甚至新的安全威胁。对此要尽可能考虑到各种情况。分析如下:

(1) 驾驶员采取制动时。驾驶员采取制动措施，说明驾驶员已经意识到了行车的危险状况，在这个时候应该抑制报警