汽车后视镜报警器.docx

《汽车后视镜报警器.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车后视镜报警器.docx（50页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计汽车后视镜报警器学 院：专 业：姓 名：指导老师：工业自动化学院车辆工程唐海清学 号：职 称：160805106987包凡彪教授诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计脉动式无级变速装置的仿真及设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 日期： 年 月 日汽车后视镜报警器摘 要 汽车作为工业产品在我国得到了高速的发展，人们的汽车使用量也在升高，人们把越来越多的注意力放在汽车行驶的舒适性与安全性上。汽车的总量增加，那么道路就会变得拥挤，因此驾驶员需要

2、获取汽车后方、下方及侧方的路况信息，汽车盲区而引发的事故日益增多，汽车盲区凸显的问题也越来越严重。汽车后视镜报警器是一种采用传感器探测汽车盲区的设备，对汽车运行的安全性以及驾驶员的生命财产安全保障有着重大意义。汽车行驶过程中存在着很多盲区，A柱盲区、B柱盲区、后视镜盲区以及车底盲区。本设计针对汽车A柱、后视镜形成的视野盲区，对驾驶员对路况做出判断的难题。对盲区报警装置的组成、工作原理、电路进行设计。该装置基于51单片机，采用超声波模块和红外线感应模块对A柱、后视镜盲区范围内探测的信号进行处理，对盲区内的人或物的间隔距离进行测量，并对车内驾驶员通过LED灯条进行预警。关键词：汽车盲区，盲区报警，

3、后视镜报警器Car rearview mirror alarmAbstrsctAs an industrial product, automobiles have developed rapidly in China. The popularity of cars is increasing. Peoples requirements for comfort and safety have also increased. The number of cars is increasing, then the road will become congested, so drivers need

4、to obtain information on the road conditions behind, below, and to the side of the car. Accidents caused by blind spots in cars are increasing, and the problems highlighted by blind spots in cars are becoming more and more serious. The car rearview mirror alarm is a device that uses sensors to detec

5、t blind spots in the car, which is of great significance to the safety of the cars operation and the safety of the drivers life and property.There are many blind spots in the process of car driving, A-pillar blind spot, B-pillar blind spot, rearview mirror blind spot and bottom blind spot. This desi

6、gn aims at the blind spot formed by the A-pillar and rear-view mirror of the car, and makes it difficult for the driver to judge the road condition. Design the composition, working principle and circuit of the blind zone alarm device. The device is based on 51 single-chip microcomputer, using ultras

7、onic modules and infrared sensor modules to process the signals detected in the blind zone of the A-pillar and rearview mirror, measure the distance between people or objects in the blind zone, and pass the LED to the driver in the car. Light bar for early warning.Key words：Car blind zone, blind zon

8、e alarm, rearview mirror alarm目 录1.绪论11.1课题简介11.1.1研究背景 11.1.2研究目的及其意义11.2国内外研究现状及发展趋势2 1.2.1国内外研究现状21.2.2国内外研究发展趋势31.3论文主要的研究内容32.汽车后视镜报警器的组成与结构设计42.1汽车后视镜报警器的简介42.2汽车后视镜报警器的组成52.3汽车后视镜报警器的工作原理72.4汽车后视镜报警器传感器角度选择72.4本章小结113.汽车后视镜报警器硬件设计113.1超声波测距模块硬件结构113.1.1超声波测距原理113.1.2超声波测距模块电路123.2红外测距硬件结构133.

9、2.1红外模块测距原理133.2.2红外模块测距电路143.3控制器的选择153.4车速信号采集设计163.5电源电路设计173.6电路抗干扰设计193.7本章小结194.汽车后视镜报警器的软件设计194.1 Keil Vision5的软件介绍194.2汽车后视镜报警器软件流程图204.3超声波测距模块224.4红外测距模块234.5报警模块244.6本章小结245.PROTEUS仿真技术255.1PROTEUS软件介绍255.2实验结果调试265.3本章小结316.总结32参考文献33谢辞34附录35北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1 绪论1.1课题概述1.1.1研究背景作为全球

10、的工业化大国之一，中国的汽车产量在近十年来都在稳定的增长，汽车作为便携的代步工具进入越来越多人的家中。在驾驶汽车的过程中，大多数驾驶员都会选择谨慎驾驶，并且都具有基本的驾驶技术。然而也会有一部分驾驶员会无视交通规则或者做出一些很危险的行为。例如逆向行驶、醉酒驾车、违法超速、无视交通规则标识和疲劳驾驶等行为。存在这些行为的主要原因是由于驾驶抱着侥幸心理以及对于交通规则的漠视。有实验表明，汽车在将要发生交通事故的时候，有半秒内的时间给驾驶员反应，驾驶员在这半秒内进行预处理，那么交通事故的数量将在汽车追尾、迎面撞车、道路引起的事故这三个方面分别减少1/3、2/3和1/2。 因此，人、车、路、环境这四

11、个因素得到改善是解决交通问题频繁发生的关键。1汽车后视镜在汽车日常驾驶过程中起着至关重要的作用。统计数据显示，轿车发生交通事故的数量占10万，其中因视野盲区造成交通事故的占30%。2 由于人眼和后视镜视角的角度限制，汽车存在着车头、外后视镜、A柱、B柱等盲区，因此在行驶过程中因视野盲区造成交通事故的概率很大，为了减小这类事故发生的概率，对后视镜布置方案进行优化设计以及增加传感器的数量来扩展后视镜视野。在减少汽车外后视镜盲区的情况下，避免对车辆行驶造成影响，这对驾驶员的生命和财产的安全性有着重大意义 。 1.1.2研究目的及意义 汽车后视镜报警器，是运用先进的电子技术对汽车的盲区进行探索，从而提

12、高车内驾驶员在行驶过程中对路况的了解。汽车后视镜报警器的作用是当汽车调头、转弯或同其他车辆并行等情况时，对驾驶员视野盲区进行探测，从而减轻驾驶员的精神压力，提高驾驶安全性以此减少因视野盲区而发生的交通事故。 使用传统的后视镜会给驾驶员造成视野死角，视野模糊等干扰，并且驾驶者通过目测来把握车辆与障碍物的距离，容易判断失误而造成交通事故。该装置的安装使得汽车行驶时对周围路况的反应和预防措施得到了改善，特别在人车混杂的路段，大大提高了车内以及车外人员的安全，保护了驾驶员的财产人身安全。给人们的生活变得更加舒适和方便。 随着我国的国民经济水平不断提升，由于我国人口基数大，所以汽车数量也很多，公路的迅速

13、扩大和延伸，日常的车流量较大，汽车后视镜报警器能够避免盲区交通事故引发的阻塞，大大提高公路的利用效率和畅通性。因此，这种汽车电子技术在我国的应用前景广阔，有非常大的研究意义。1.2国内外研究现状以及发展趋势1.2.1国内外研究现状汽车后视镜报警器，就是在汽车后视镜上安装一系列传感器，例如红外测距仪、雷达、超声波等。来给驾驶员提供盲区的路况信息，再通过软件对盲区的情况进行判断确定是否发出提示或警报。国外对于汽车后视镜以及汽车盲区探测的研究很早就开始了，开始于20世纪60年代末到80年代中期，这一时期使用的技术是以计算机为基础对盲区进行图像处理的系统，其缺点就是体积大，并且价格昂贵。80年代后期，

14、汽车盲区探测技术得到提升采用单独采集卡来采集图像，体积变小、价格也相较便宜，但是相对的处理的信息量有限。国外汽车也想提高车辆行驶的安全性，因此加大了这项技术的研发。90年代开始采用集成电路以及图像处理芯片来构成后视镜摄像系统。例如美国、德国等发达国家的汽车制造商使用了很多高科技技术来制成后视镜系统。该系统包含视频处理和距离测量两大方面，其中收集视频图像使用了当时最先进的CCD传感器， 而距离测量则采用精确度较高的毫米波。日本的丰田公司和美国的通用公司联合在电子后视镜方面共同研制，开发了一种行驶过程中车辆能与前车保持距离的雷达车速控制系统。3现在国外的一些汽车制造商开始用摄像头替代后视镜，摄像头

15、能为驾驶员提供更多视野。例如日产研发了一款智能液晶显示内后视镜，通过摄像头将车尾部的图像信息传递至后视镜。该后视镜搭将车尾摄像头拍摄的图像传送至后视镜上。其他的汽车厂商也将摄像头取代后视镜的方案加入了未来汽车的设计中，奔驰也将这一方案运用在卡车上；宝马则是在i8上将内外后视镜全部替换成了摄像头；凯迪拉克CT6采用“流媒体影像后视镜”。4 国内相关的研究开始得比较晚，不过随着自动探测技术的使用，对盲区探测的应用与研究也逐渐进行，包括采用超声波传感器、红外传感器、感应线圈以及视觉技术等。 马自达公司在这领域深入研究，独自研发了一种弯道车速预警系统，该系统通过车辆上搭载的温度和湿度两类传感器来获取道

16、路信息，然后估算道路附着系数并运用离心力平衡方程式来计算安全过弯时的最大速度。如果当前车速超过最大安全车速，则会发出预警信息。5长安大学以TI公司的达芬奇平台为基础，搭建了一套实现预警系统的框架，包括了视频采集、处理、显示模块，同时进行了道路视频即时处理和储存的实验，为实现和研究车载预警系统奠定了技术基础。6 为了提高汽车行驶时的安全性，国内的一些机构广泛得将光电子技术应用在汽车上。例如平视显示系统HUD，该系统曾是在飞机上使用，目前已经适用于现代车辆。还有一些高新技术得到全面应用，包括微电脑控制技术、全固化表面贴装技术、全自动电子快门技术以及目前世界上最先进地图像传感技术等。这些技术能让汽车

17、后视镜系统成为拥有收视、监视和警示功能一体化的高技术电子产品。7 1.2.2国内外发展趋势 现在的汽车盲区检测预警的研究主要有两个方面：第一种是利用各种传感器来对盲区进行探测，当前市面上很多关于盲区探测进行提示的设备，例如红外传感器、超声波传感器、光学摄像头以及一些价额高价格的传感器，选用多个传感器探测并将多个传感器的信息融合，可以取得更好的探测结果。一般高档汽车上会采用高新电子技术措施，其优点是驾驶员可以在汽车行驶过程中在车内对后视镜角度进行调节，以便观察车辆于路边或者其他车辆的距离，避免刮蹭，缺点则是成本和维修费用较高，且每次变道转向时驾驶员都要手动调节后视镜，操作较为麻烦8。另外一种则是

18、使用简单和廉价的摄像机对盲区进行探测，利用算法、软件等对收集的图像进行分析，从而达到良好的检测效果。其优点是对物体的鉴别能力强，探测精度较高以及受外界干扰的因素较少，缺点是成本高、体积大，成像效果受像素的影响。未来的后视镜盲区探测设备将会向着多功能化、智能化以及小型化等方向发展。还有后视镜与视频图像技术结合，用以提供高清显示，距离的精确测量和自动语音提醒。有以下几个趋势：（1）多功能化实现在探测汽车盲区的同时，还能实现盲区位置的视频高清显示、判定车辆与被测物体的距离、自动化语音提醒等功能。（2）智能化现在汽车公路的建设使得路况信息变得非常复杂，人流、车流以及非机动车给驾驶员处理信息带来了很大的

19、压力。未来汽车后视镜报警将采用机器学习，通过车速周围路况来判断车辆的行驶情况，例如汽车启动阶段对AB柱盲区和车尾盲区进行识别和检测。低速行驶在红绿灯路口，针对车头和车尾的盲区进行识别和检测，而在城市路段低速行驶时，专门对B柱和后视镜盲区进行识别和检测。高速行驶时着重对车辆后视镜盲区以及转弯盲区实施识别与检测。同时在不改变车辆外观结构的基础上，为驾驶员提供全方位视野，增加驾驶灵敏度以及减小汽车周围的盲区，从而减少交通事故量并确保生命和财产安全。（3）小巧化与电路的集成化 设备过大会影响后视镜的体积，使得汽车的迎风面积增加，造成车辆在行驶时空气阻力增大。同时还会增加风与汽车摩擦产生的噪声和不规则振

20、动，从而降低盲区探测的稳定性和精确度。体积小的电子元件能降低后视镜的重量。集成电路有利于降低成本，加强各模块的联系，从而提高汽车后视镜报警器的可靠性与稳定性。1.3论文主要研究内容 本文针对后视镜存在的缺点与不足，研究具体内容如下：（1）在后视镜报警器正常运行的前提下，加大对汽车视野盲区的监测。设计一款时效性强、结构简单、成本低并能在行驶过程中警告驾驶员的后视镜报警器。确定总体设计方案。（2）对汽车后视镜报警器的主要程序进行编程，并通过拟真调试确保能够政策运行。（3）对汽车后视镜报警器的硬件、电路，电源进行设计，采用51单片机来实现其功能，确保可行性。2汽车后视镜报警器的组成与结构设计2.1汽

21、车后视镜报警器的简介汽车后视镜报警器是汽车驾驶过程中的铺助性设备，利用电子技术在汽车行驶过程中对驾驶员的视野盲区进行探测，加大路况信息的获取，从而提高车辆行驶的安全性。图2.1为汽车行驶中出现的后视镜盲区。9图2.1汽车后视镜视野及盲区汽车后视镜报警器的主要功能是汽车在如转弯，调头以及在人流量大的路段行驶等过程中，能为驾驶员提供更多的路况信息，并根据情况来给驾驶员提醒甚至报警。汽车后视镜报警器功能如图2.2所示。车速传感器盲区报警系统40km/h?中高速行驶模式B柱侧方盲区探测低速预警模式A柱前方盲区探测图2.2汽车后视镜报警器功能图汽车后视镜报警器一般有以下功能：（1）测距功能 汽车在规定车

22、速内行驶时，汽车后视镜报警器将对规定的区域进行探测，与障碍物的距离判断是否为危险距离，从而提供给驾驶员。（2）信息处理功能汽车在行驶过程中，车速传感器根据实际车速将信号传递给微型控制器，从而改变不同模块进行盲区探测。（3）报警功能汽车与障碍物接近提示范围时，LED警示灯会亮起提示驾驶员，当距离在警告范围内时，警示灯会闪烁并且语音提醒。2.2汽车后视镜报警器的组成汽车后视镜报警器，基于51单片机主要有报警开关、超声波测距模块、红外线测距模块、报警模块等组成。一般的后视镜报警器的组成如图2.3红外线探测开关后视镜报警控制LED警示灯红外线传感器超声波传感器车速传感器报警器图2.3后视镜报警器的组成

23、汽车后视镜报警器的各个部分结构以及工作原理介绍如下：（1）测距模块汽车后视镜报警器能在汽车行驶过程中，测出盲区内出现的阻碍物，并通过超声波或者红外模块来测量距离。报警器将会提醒驾驶员控制距离从而进行安全驾驶。目前能测量距离的传感器种类很多，例如激光测距传感器、毫米波测距传感器等，这些技术的探测方式各有差别，表2.1为测距传感器的种类、特点和性能比较。10表2.1测距传感器性能比较种类激光毫米波超声波红外线摄像探测距离最远达150米最远大于150米一般10米一般10米较远100米黑暗穿透力强强强强弱目标鉴别力一般强一般弱强受环境影响大小小大大探头磨损，污染影响很大较小几乎没影响较小影响大，直接影

24、响分辨率响应时间10ms1ms15ms1s取决于成像和处理时间成本较贵500元左右价格昂贵最便宜20左右比较便宜80元左右很贵（2）微处理器控制模块汽车后视镜报警器的控制模块选用AT89C52单片机，对测距模块输入的信号进行判断处理，在不同车速的情况下开启超声波或者红外测距模块实现盲区探测功能。（3）报警模块根据车辆与障碍物的距离，采用闪烁LED警示灯或亮起LED警示灯，并拉响警报器来提示驾驶员。（4）红外线探测开关红外线的探测开关，是为避免车辆在停止过程中红外线传感器还在工作，对周边的物体做出感应发出错误警报产生噪音。因此将开关与点火开关连接（并联），只要钥匙打到on挡红外传感器的电路才会被

25、连接。（5）车速信号采集模块对车速传感器的信号进行采集并且将信号输入至控制模块，车速传感器有光电式、磁感应式和霍尔效应式。本设计选用普遍的霍尔效应式车速传感器作为车速信号输出端。2.3汽车后视镜报警器的工作原理驾驶员可通过开关对红外模块进行控制，红外模块对盲区探测，该区域为A柱外侧前方20度的位置。（1）当汽车车速低于40km/h时，红外模块就会运作，对指定区域的障碍物进行测距，因为该车速较低，则测试结果相较于精准，且不用区分动态与静态物体。只有在汽车点火时该装置才会启动，汽车电源会给该电路提供高电平使之接通，当然也能手动开启。主要作用于汽车起步和低于40km/h的速度行驶时，对后视镜前A柱盲

26、区内的人或者障碍物进行探测。（2）在汽车车速高于40km/h时，采用超声波探测，对汽车B柱侧方盲区进行障碍物的测距，因为车速较高所以会产生震动以及风噪声，对测距的准确性有所影响，主要作用于汽车变道、转弯、调头等根据其他道路的车辆信息做出判断的情况。特别是高速行驶，随着速度越快人的视野会变得越来越窄，不能及时注意到其他道路上的车辆，如果不了解路况而贸然采取行动，很大几率上会造成交通事故。报警模块分为两种模式，对红外模块和超声波模块，分别设立预警距离和报警距离。当控制器收到的时预警指令时，会采用警示灯亮起来提醒驾驶员。而当控制器收到的是报警指令时，系统会采用警示灯闪烁和语音提示来警示驾驶员。两种模

27、式能对传感器所采集的信息做一个细分，从而方便驾驶员对后视镜报警器提供的信息做出判断。2.4汽车后视镜报警器传感器角度选择车辆行驶过程中由于不同的汽车和驾驶员，人眼到后视镜的距离不同，所以根据光学原理，可以推导出一个关于汽车后视镜视角的一个表达式。水平轴线上驾驶员眼睛所能达到的视角如图2.4所示。驾驶员的眼睛到镜面的水平距离s，曲面镜的镜面宽度w与曲率半径r。眼睛的位置和曲面镜的大小能定义视角的入射线和反射线，即能获得最宽视角，镜子所能看到的总视角是入射线与水平线夹角的两倍。11视野角度为:=2（2+） （1）=tan-1w2r =tan-1w2s （2）由此可得：=22tan-1w2r+tan

28、-1w2s （3）图2.4眼睛与外侧后视镜水平轴线视角眼睛到右侧后视镜的视角存在偏差。眼睛与曲面镜的中心轴线所成角度为，其中cos为镜面宽度上的减小因素。眼睛与中心线所成夹角位置如图2.5所示。因此由式(3)可得:=22tan-1w2r+tan-1wcos2s容易得出；=12tan-1stsl图2.5眼睛到右侧后视镜的偏差视角图中st为驾驶员的眼睛沿着汽车纵向到镜面中心处横向轴线的距离；sl为驾驶员的眼睛沿着汽车横向到镜面中心处纵向轴线的距离。12眼睛在曲面镜轴线两侧所能看到的视角如图2.6所示。驾驶员左眼的视角记为LT，右眼的视角为RT，左右眼的总视角为A，B为LT和RT的重叠部分视野。A=

29、22tan-1w2r+tan-1w+D2s同理双眼的视角为B=22tan-1w2r+tan-1w cos-D2s图2.6眼睛位于曲面镜轴线两侧的视角通过上述计算出汽车后视镜的视角以及角度后，就能大概得出车辆后视镜盲区的分布。汽车在国家标准高速公路后视镜视野及其盲区分布如图2.7所示。13 以中型轿车为标准，调试座椅至前、中、后三个位置，分别测量曲面镜宽度、曲面半径以及眼睛与镜子的纵横向距离。图2.7后视镜视野及其盲区分布图驾驶员眼睛到后视镜的距离如表2.2所示。将表2.2的数据带入公式可得表2.3不同位置获得的后视镜视角，其中中间位置为平均身高驾驶员的视角。图2.7为汽车质量小于2吨的外后视镜

30、视野分布图，阴影部分为外后视镜盲区。14 表2.2眼睛与后视镜的距离15 mm所处位置左侧外后视镜右侧外后视镜w=146.05r=w=146.05r= st sl st sl st sl前228.6355.6406.4457.2406.41219.2中330.2355.6508.0457.2508.01219.2后431.8355.6609.6457.2609.61219.2表2.3双目视角 （）所处位置左侧外后视镜右外侧后视镜前18.019.1中16.819.0后15.118.9图2.7后视镜视野及其盲区分布数据2.5本章小结本章对汽车后视镜报警器做了简单的介绍，阐述了汽车后视镜报警器的原理

31、和相应的组成结构的原理。同时在不同车速下，汽车后视镜报警器功能上的变化。3汽车后视镜报警器硬件设计3.1超声波测距模块硬件结构3.1.1超声波测距原理超声波测量距离是通过在空气等介质中发射超过频率20KHz的超声波，当超声波在传播中遇到障碍物时会反射回去，由接收装置接收超声波并记录时间，以此可计算出距离。其中，距离是根据时间差测距法采用公式L=Ct2 计算出阻挡物与发射点的间接距离。公式中，C是指在正常大气情况下，超声波以空气为介质的传 播速度，并取C=399m/s；t是指超声波从发射到接收超声波的时间间隔。16 本原理的主要误差来源是自然情况下超声波会有传播误差，并且超声波会受温度等条件的影

32、响。 对于本系统来说，若将超声波用脉冲方波调制发射，当超声波遇到障碍物后要按原路返回，此时只需要计算出发射波与反 射波之间的时间差，就能够运用上述公式计算出车辆与障碍物之间的间距。如图3.1所示超声波工作原理。图3.1超声波工作原理图超声波模块测距原理 超声波发射装置向外发出频率超过 20kH的超声波，超声波传播过程中遇到障碍物后反射回去，接收装置接受反射后的超声波。这样以来只需要知道时间差就能够方便快捷的计算出间距。目前，常用的三种工作频率的探头中本装置采用了40kHz的探头。由于介质对声波的吸收会使声波在传递过程中损失，并且介质对声波的吸收与声波的频率的平方成正比，因此适当减小声波的频率就

33、能降低在传递过程中的损失，本装置使用了40kHz的探头。17同时超声波传感方向性尖锐，声波的传播的损失也不会对发射和接收造成困难。图3.1所示报警器超声波模块原理图。发射电路报警电路微处理器超声波换能器障碍物LED灯条接收电路超声波换能器图3.1超声波测距模块原理图3.1.2超声波测距模块电路将测距后所得的信号传递给处理电路处理后分别输入至89C52的P1.0输入端口，超声波模块经放大后，经过整形然后把收获的信号传至P1.1引脚如图3.2所示。功率放大滤波P1.0 40KHz信号P1.1T2端口整形放大图3.2超声波模块电路原理图超声波模块中，通过探头内的压电晶片发射超声波，由于电压信号不够大

34、，所以在发射电路中使用PNP结对电压信号进行发大，电容对电路进行滤波处理降低不规则频率噪声的干扰。超声波模块发射电路如图3.3所示。图3.3超声波模块发射电路接收电路主要有回波信号采集部分和信号整理部分组成，超声波在传播过程中碰撞阻碍物会造成能量损失，损失的大小与传播的距离正相关，因此在接收回波时要先进行滤波和放大，这样传递递给单片机的信息才会比较清晰、准确。图3.4超声波模块接收电路。图3.4超声波模块接收电路3.2红外测距硬件结构 3.2.1红外模块测距原理红外线在介质中传递时折射率很小，所以在传播过程中不会有扩散现象，因此进行中长距离测量时会采用红外测距。在红外线发射到碰到障碍物后反射回

35、来被接收到的时间里，可根据红外线在空气介质中的传播速度来计算出发射点与障碍物的距离。采用高频率的红外线在测量距离上产生的位移推算出红外线传播时间t，从而根据D=Ct2得到距离D。18红外传感器在本设计中是为了探测由于A柱所造成的盲区，选用的红外传感器为GP2D12红外测距传感器。因为红外线波长会由温度决定，正常人体温大约为37，人体温度与周围事物的温度不同，因此人体周围会存在特定波长约为10um的红外线，具有一定特性。人体会随时向外辐射出特定波长的红外线，当红外传感器的光学接收器感应到人体红外线时，接收器会把此时接收的红外线传递给传感器，同时红外传感器中的辐射调制器会对人体传出的红外线进行处理

36、，并过滤掉各种干扰信号。19 GP2D12红外测距传感器工作时，发射管发出光束碰到障碍后反射至PSD上，构成一个等腰三角形。如图3.3所示。由于底角不变因此用三角形的底边来推算出障碍物与车的距离。最后会由信号处理系统将信号进行处理并将信号通过LED设备传出给驾驶员。图3.3GP2D12红外测距原理3.2.1红外模块测距电路红外传感器的内部结构如图3.3所示。本设计红外测距模块采用GP2D12，在VO引脚返回一个模拟值，选用ADC0832芯片将采集的电压值A/D转换后传送至89C52单片机中，由于GP2D12红外测距传感器输出噪声很大，所以加上C4电容对红外信号进行滤波处理。由于DO端与DI端在

37、接通的情况下只有一方是有效的，并且ADC0832芯片与单片机的接口信号流通是双向的，所以在连接电路时常常将DO端和DI端并联在一起。红外测距模块电路图如图3.4所示。图3.4红外测距模块电路图ADC0832芯片有许多特点，例如运作功耗低耗能仅有15mW；运作转换时间短只有3232s；工作时频率能达到250kHz等。ADC0832芯片工作时，CS输入端设置为低电平并保持低电平直到工作结束，在未工作的状态CS输入端设置为高电平，其中CLK、DO、DI端口的电平不受限制。ADC0832在进行单向模拟信号输入时，输入的电压在0-5V，电压精度比较高5V电压在8位分辨率的精度下为19.53mV。ADC0

38、832工作时序图如图3.5所示。图3.5 ADC0832工作时序图3.3控制器的选择控制器是整个报警器的核心部分，所以它的选择至关重要。汽车后视镜报警器主要对驾驶员操控汽车起到辅助性作用，因此不仅要满足报警器的基本功能，还要考虑性价比。本设计选用了ATMELL公司的89C52单片机，单片机构造如图3.4所示。图3.6 89C52单片机原理图AT89C52有低成本、高性能、低能耗等特点，且使用领域广泛，是许多科学研究的首选控制器。89C52单片机基本参数包括可擦写只读式存储器（PEROM）和随机存取存储器（RAM）；中断源有8个；全双工串行通信接口一个；拥有高兼容和高密度性标准MCS-52指令系

39、统；内置八位中央处理器（CPU）；Flash存储单元；16位定时器/计数器三个。89C52单片机功能特性包括8K bytes可读写的Flash闪速储存器；6向量两级中断结构一个，89C52单片机可执行两种可控的静态逻辑操作分别为0Hz和24MHz，并且拥有空闲低功耗模式和掉电模式，单片机在空闲低功耗模式下将会停止运行中央处理器，保持中断系统、RAM等部件的运行，掉电模式则是在下一个硬件复位之前停止包括振荡器在内的所有部件的工作，但是允许保存RAM的内存。3.4车速信号采集车速信号是汽车后视镜报警器中的必要部分，用来实行不同模式下的转换，一旦车速信号异常，那么后视镜报警器的功能就能不能正常发挥，

40、起不到对盲区的探测作用，容易引起交通事故。车速传感器的类型有霍尔效应式、光电式、磁感应式三种。选用常见的霍尔车速传感器为单片机输送信号。霍尔传感器由于较高的稳定性和精确性被大部分汽车采用，该传感器通过软磁铁叶片转子对磁场进行通过与阻断，来实现车速信号的传递。传感器工作时是将叶片转子在磁铁与磁极之间旋转，叶片分为窗口和非窗口两个部分，当磁场遇到非窗口部分时会被阻挡，碰到窗口部分时磁场能直接床过叶片到达霍尔传感器。霍尔传感器采集的车速通过车轮转动来体现，汽车行驶过程中车轮转动让传感器产生脉冲信号，脉冲的而数量随着车速的增加而增加，但是传感器的占空比在任何速度下都保持恒定。在本设计仿真系统中将会以脉

41、冲信号的形式传递至单片机。如图3.5所示霍尔传感器结构图。图3.7霍尔传感器构造图3.5电源电路设计电源设计是报警器最重要、基础的一个环节，会对整个报警器的稳定运作造成影响。汽车上蓄电池的电压一般在12V，而89C52单片机的荷载电压为5V。根据单片机的输入电压要求要将电源电压从12V转换成5V，本设计采用7805系列三端稳压集成电路把汽车蓄电池的电压12V转换为5V输入单片机。7805三端稳压电路形成稳压电源对外围部件要求较少，内部电路能达到1A以上的输出电流；最高可输入不超过35V的电压，同时内部电路拥有过热、过压和过流保护，内部器件也有良好的温度系数，因此该电路的性能很稳定。在稳压电路中

42、，C8、C9为输入端的滤波电容，C10、C11为输出端的滤波电容。图3.8电源电路原理图3.6电路抗干扰设计汽车行驶的过程中路况复杂，微处理器以及各部件常常要抵抗振动、噪声、温度、磁场等干扰，避免影响汽车后视镜报警器的正常运作，因此在设计过程中要采用一定的抗干扰措施。造成信号干扰的内部因素一般是电源、传输通道等。对于该情况采用负载点电源供应系统对单片机单独供电，同时为防止汽车启动或者关闭造成的涌浪电压，在电源输入端接上较大的电容来平稳电压。为了避免模块长线信号传输造成的干扰。一般采取合理布线的措施，将电源线和传输信号线分开，同时传输信号线要远离功率大的部件。造成信号干扰的外部因素主要包括车辆行

43、驶时产生的噪声和振动。对于红外测距模块加上电容对红外信号进行滤波处理。而超声波测距模块因为发射的信号和接收的信号都较于微弱，再加上外部的噪声以及损耗，使得输入单片机的信号没那么准确有效，所以可以通过加上外部信号放大器的方式来提高发射信号的功率，并将回波信号进行放大，使得单片机能够接收稳定的信号。3.7本章小结本章对电路总体结构进行了设计。最后根据选用的模块来设计出测距电路、车速采集电路、报警电路。4汽车后视镜报警器的软件设计4.1 Keil Vision5的软件介绍Keil C51作为一款强大的开发系统，拥有一个集成开发环境，并且提供一些部件的完整开发方案，同时还通过这个环境将功能强大的仿真调

44、试器、库管理、C编译器等部件组合在一起。Keil系列由美国Keil Software公司出品，2013年10月，该公司正式发布了Keil Vision5。这款软件Keil Vision软件可运行的系统包括NT、Win98、Win8、Win10等。Keil Vision软件有如下优点：（1）目标代码的生成比较高，生成语句的汇编代码紧凑且容易理解。 （2）高级语言在开发大型软件上能体现较大的优势。 （3）C语言在功能、结构性等方面与汇编相比有显著的优势。4.2汽车后视镜报警器软件流程图本设计硬件构架了红外线测距、超声波测距、LED警示、报警器提醒基本功能，采用C语言进行编程，这样可以使整个报警器能

45、高效稳定地运行。根据c语言的特性，在程序的编写问题上容易入手，同时在出现故障时也能快速将其解决。主程序流程图如图4.2所示。为保证报警器正常运作，程序开始时会先初始化，然后根据行驶车速选用超声波或者红外测距程序，当车速小于40km/h时，将会进入循环红外测距的程序，并通过测距子程序来测得障碍物与本车距离。当车速大于40km/h小于120km/h时，程序会选用超声波程序，对外后视镜盲区内其他车辆与本车的距离。如果测得距离在警示或危险距离范围内，则即时使用报警模块进行报警。如果所测距离在安全范围内，测距程序将会结束循环，对测得距离进行清除复位，准备进行下一次循环。开始微处理器初始化车速40km/?YN发射红外线发射超声波调用测距子程序N收到回波？