毕业设计(论文)-基于MCS-51单片机的汽车测距与制动系统.doc
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1、编号:05023442 河南大学 2010 届本科毕业论文 汽车测距与制动系统 Automobile distance and brake system 论文作者姓名 作 者 学 号: 05023442 所 在 学 院: 计算机与信息工程学院 所 学 专 业: 自动化 导师姓名职称: 论文完成时间: 2010 年 5 月 开题报告 河南大学河南大学 20102010 届毕业论文(设计、创作)开题报告届毕业论文(设计、创作)开题报告 (由学生本人认真填写) 学号姓名 导师姓名 职称 开题时间2009 年 12 月 1 日 课题题目汽车测距与制动系统 课题来源导师指定 自定 其他来源 课题的目的、
2、意义以及和本课题有关的国内外现状分析: 1目的:为了保证车辆在高速行驶时的安全,驾驶员必须控制两车之间的 安全距离。多少的制动距离是安全的呢?一般在高速行驶时,主要靠驾驶员的经 验。为了减少事故,这里设计一种能自动检测两车的安全距离的装置,在小于或 者等于安全距离时,车辆能警告驾驶员并自动减少供油量,以达到增加车辆的距 离。 2意义:本课题设计的汽车测距以及制动系统能有效的解决车速过快而刹 车不及带来的严重后果。 3现状:现目前通过超声波来测量距离等应用已经很成熟,有很多集成的芯 片或者电路能够直接运用,例如采用超声波测距来控制汽车倒车系统等都是应用 得非常广泛和成熟的。 研究目标、研究内容和
3、准备解决的问题: 1目标:通过本课题设计出基于单片机的车距测量以及制动系统。 2内容:用 MCS-51 系列单片机的汽车测距与制动系统,该系统通过超声波探 头发出超声波,利用超声波探头进行接收,根据超声波在空气中传播以及反射原 理, 以超声波传感器为接口部件,利用超声波在空气中的时间差来测量距离。 3准备解决的问题:如何将采集到的超声波信号经过单片机进行计算采用数 字显示方法进行显示,并且对整车进行制动控制。 开题报告 开题报告 拟采取的方法、技术或设计(开发)工具: 采用 MCS-51 系列单片机的汽车测距与制动系统,该系统通过超声波探头发 出超声波,利用超声波探头进行接收,根据超声波在空气
4、中传播以及反射原理, 以超声波传感器为接口部件,利用超声波在空气中的时间差来测量距离,并使用 高速单片机 MCS-51 进行计算距离。 预期成果 毕业论文 进度计划: 2009.12.1 - 2010.3.5: 查找资料、搜集相关素材 2010.3.6 - 2010.3.26:完成需求分析 2010.3.27 - 2010.4.7: 完成概要设计 2010.4.8 - 2010.4.15:完成详细设计 2010.4.16 - 2010.4.28:完成编码 2010.4.29 - 2010.5.4: 完成软件测试 2010.5.5 - 2010.5.15:整理资料、撰写毕业论文 2010.5.1
5、6 - 2010.5.20:根据导师要求,完善毕业论文 指导教师对选题报告的意见: 指导教师签名: 2009 年 12 月 1 日 开题报告 任务书 河南大学河南大学 20102010 届毕业论文(设计、创作)任务书届毕业论文(设计、创作)任务书 题目名称 汽车测距与制动系统 学生 姓名 赵昊 学院 计算机与信息工程 学院 学号05023442 所学 专业 自动化 毕业论文(设计、创作)要求 1. 可行性分析:完成系统的技术可行性分析 2. 系统设计:对系统中用到的关键技术进行初步设计 3. 程序开发与调试:具体进行项目的开发 4. 撰写论文:完成论文撰写 毕业论文(设计、创作)进度安排 20
6、09.12.1 - 2010.3.5: 查找资料、搜集相关素材 2010.3.6 - 2010.3.26:完成需求分析 2010.3.27 - 2010.4.7: 完成概要设计 2010.4.8 - 2010.4.15:完成详细设计 2010.4.16 - 2010.4.28:完成编码 2010.4.29 - 2010.5.4: 完成软件测试 2010.5.5 - 2010.5.15:整理资料、撰写毕业论文 2010.5.16 - 2010.5.20:根据导师要求,完善毕业设计和论文 三、需收集的资料和指导性参考文献 任务书 指导教师签名: 2009 年 12 月 8 日 中期检查表 河南大学
7、河南大学 20102010 届毕业设计(论文、创作)中期检查表届毕业设计(论文、创作)中期检查表 题目名称:汽车测距与制动系统 学生 姓名 赵昊 学 院 计算机与信息工程学 院 学号05023442 所学 专业 自动化 一、毕业论文(设计、创作)进展情况 二、毕业论文(设计、创作)存在问题及解决方案 三、指导教师对学生毕业论文(设计、创作)进展方面的评语 指导教师签名 2010 年 月 日 综合成绩表(一) 河南大学河南大学 20102010 届毕业论文(设计、创作)综合成绩表(一)届毕业论文(设计、创作)综合成绩表(一) 学院名称:计算机与信息工程学院 学 号姓名专业 指导教师综合得分 论文
8、题目 指导教 师评语 该生的课题选择立意新,论文叙述条理清晰、详略得当,并 按时完成了项目所要求的功能,是一篇优秀的本科论文。 指导教师对毕业论文(设计、创作)评分 评分项 目分值 撰写开题 报告、文 献综述 15 调查 研究 查阅 整理 资料 10 学习 态度 与规 范要 求 10 数据处 理、文 字表达 10 论文(设计、创 作)质量和创新 意识 55 合计 100 得分 指导教师评语及得分 指导教 师签名 2010 年 5 月 20 日 评阅教 师评语 评阅毕业论文(设计、创作)评分 评分项 目分值 撰写开题 报告、文 献综述 15 调查 研究 查阅 整理 资料 10 学习 态度 与规
9、范要 求 10 数据 处理、 文字 表达 10 论文(设计、 创作)质量和 创新意识 55 合计 100 评阅教师评语及评分 得分 综合成绩表(一) 评阅教 师签名 2010 年 5 月 22 日 此表由教师填写 综合成绩表(二) 河南大学河南大学 20102010 届毕业论文(设计、创作)综合成绩表(二)届毕业论文(设计、创作)综合成绩表(二) 学号姓名所在学院计算机与信息工程学院 答辩委 员会评 语 答辩委员签字: 2010 年 5 月 25 日 论文答辩小组评分 答辩情况论文质量 评分 项目 分值 内容表 达情况 (15) 答辩问题 情况 (25) 规范要求与 文字表达 (20) 论文(
10、设计、 创作)质量和 创新意识 (40) 合计 (100) 答 辩 委 员 会 评 语 及 评 分 得分 答辩委员会主任签字: 2010 年 5 月 25 日 毕业论文(设计、创作)成绩综合评定: 分 综合评定等级: 备注: 一、论文的质量评定,应包括对论文的语言表达、结构层次、逻辑性理论分析、 设计计算、分析和概括能力及在论文中是否有新的见解或创新性成果等做出评 价。从论文来看学生掌握本专业基础理论和基本技能的程度。 二、成绩评定采用结构评分法,即由指导教师、评阅教师和答辩委员会分别给 分(以百分计) ,评阅教师得分乘以 20%加上指导教师得分乘以 20%加上答辩委 员会得分乘以 60%即综
11、合成绩。评估等级按优、良、中、差划分,优 90-100 分; 良 76-89 分;中 60-75 分;差 60 分以下。 三、评分由专业教研室或院组织专门评分小组(不少于 5 人) ,根据指导教师和 答辩委员会意见决定每个学生的分数,在有争议时,应由答辩委员会进行表决。 四、毕业论文答辩工作结束后,各院应于 6 月 20 日前向教务处推荐优秀论文以 汇编成册,推荐的篇数为按当年学院毕业生人数的 1.5%篇。 五、各院亦可根据本专业的不同情况,制定相应的具有自己特色的内容。须报 教务处备案。 六、书写格式要求: 1. 目录; 2. 内容提要须书写 200 左右汉字,开题报告(文科除外)的内容要根
12、据不同专 业的课题任务要求,阐述查阅文献、文案论证、解题思路、工作步骤等; 综合成绩表(二) 3. 正文(含引言、结论等) ; 4. 参考文献(或资料) 承诺书 河南大学本科生毕业论文(设计、创作)承诺书河南大学本科生毕业论文(设计、创作)承诺书 论文题目论文题目汽车测距与制动系统 姓姓 名名所学专业所学专业 学学 号号完成时间完成时间 指导教师指导教师 姓名职称姓名职称 承诺内容:承诺内容: 1本毕业论文(设计、创作)是学生本毕业论文(设计、创作)是学生 在导师在导师 的指导下独立完成的,没有的指导下独立完成的,没有 抄袭、剽窃他人成果,没有请人代做,若在毕业论文(设计、创作)的各种检抄袭、
13、剽窃他人成果,没有请人代做,若在毕业论文(设计、创作)的各种检 查、评比中被发现有以上行为,愿按学校有关规定接受处理,并承担相应的法查、评比中被发现有以上行为,愿按学校有关规定接受处理,并承担相应的法 律责任。律责任。 2学校有权保留并向上级有关部门送交本毕业论文(设计、创作)的复印件和学校有权保留并向上级有关部门送交本毕业论文(设计、创作)的复印件和 磁盘。磁盘。 备注: 学生签名:学生签名: 指导教师签名:指导教师签名: 2010 年年 月月 日日 2010 年年 月月 日日 说明:学生毕业论文(设计、创作)如有保密等要求,请在备注中明确,承诺 内容第 2 条即以备注为准。 河南大学本科毕
14、业生学士学位论文 第页 目 录 摘 要. ABSTRACT 第 1 章 绪 论.1 1.1 超声波的性质及参数1 1.1.1 超声波的应用1 1.1.2 超声波测距研究的可行性2 1.2 超声波测距原理2 1.3 课题研究的意义和目的.2 第 2 章 系统整体方案分析系统整体方案分析.4 2.1 多种方案的比较.4 2.2 设计方案的选定6 第 3 章 系统硬件设计.8 3.1 系统的构成及工作原理.8 3.2 超声波发射电路9 3.3 超声波接收电路10 3.4 主控制器12 3.5 LED 显示电路.13 3.6 直流稳压电源.14 3.7 单片机控制燃油喷射系统的硬件构成.15 第 4
15、章 系统软件的设计.18 4.1 汽车测距与制动系统的软件规划.18 4.2 主模块的程序设计18 4.3 超声波发射模块的设计20 4.4 超声波接收模块的设计21 4.5 距离计算模块的设计22 4.5.1 乘法子程序 24 4.5.2 除法子程序26 4.5.3 数码转换28 4.6 显示模块的设计.29 4.7 制动系统控制模块的设 计.29 河南大学本科毕业生学士学位论文 第页 结 论.31 参考文献.32 河南大学本科毕业生学士学位论文 第页 摘摘 要要 本文介绍一种基于 MCS-51 系列单片机的汽车测距与制动系统,该系统通过 超声波探头发出超声波,利用超声波探头进行接收,根据超
16、声波在空气中传播 以及反射原理, 以超声波传感器为接口部件,利用超声波在空气中的时间差来测 量距离并使用高速单片机 MCS-51 进行计算距离,然后经过单片机处理,使用四 位 LED 数码管显示测距距离,可以直观地显示前车与后车之间的距离,并以此 来控制车速并提醒驾驶员注意保持车距与车速。 关键词关键词 超声波;MCS-51单片机;LED显示;车距测量 河南大学本科毕业生学士学位论文 第页 ABSTRACT This paper describes a microcontroller based on MCS-51 family of vehicles ranging and braking
17、system, which sent through the ultrasonic probe ultrasound, used ultrasound probe receives, according to ultrasonic wave propagation in the air and the reflection principle, ultrasonic sensors to the interface components use of ultrasound in air to measure the distance of time difference and use hig
18、h-speed microcontroller MCS-51 for calculating the distance, and then through the single chip processing, using four LED digital display ranging from the can directly to the show after the car before the car and the distance between and use it to control the speed and remind drivers pay attention to
19、 maintaining vehicle distance and vehicle speed. Keywords: Ultrasonic; MCS-51 microcontroller; LED display; Vehicle Distance Measurement 河南大学本科毕业生学士学位论文 第 1 页 第第 1 章章 绪绪 论论 1.11.1 超声波的性质及参数超声波的性质及参数 超声波是一种振动频率高于声波的机械波,由换能晶片在电压的激励下发 生振动产生,具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为 射线而定向传播等特点,具有指向性强、能量消耗缓慢、在介质中传播距离
20、远 等特性。超声波对液体、固体的穿透本领很大,尤其是在阳光不透明的固体中, 它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射回 波,碰到活动物体能产生多普勒效应。 超声波中心频率,即压电晶片的谐振频率。当施加于它两端的交变电压频 率等于晶片的中心频率时,输出能量最大,传感器的灵敏度最高。中心频率越 高,测距越短,而分辨力越高。常见超声波传感器的中心频率有 30KHz、40KHz、75KHz、200KHz、400KHz 等。 1.1.11.1.1 超声波的应用超声波的应用 人耳最高只能感觉到大约20000Hz的声波,频率更高的声波就是超声波了。 超声波有三个特点,一个是能量大,
21、二个是沿直线传播,三是传播速度低。它 的应用就是按照这三个特点展开的。 在工业领域,超声波应用于金属无损探伤、超声波焊接、超声波电镀、超 声波清洁设备、超声波测距、超声波测厚、超声波液位测量和超声波比重计等。 在交通、医疗卫生和银行中有超声波汽车倒车防撞报警、汽车轮胎漏气报 警、汽车防盗报警、铁路安全警示、铁路探伤、超声波诊断和治疗仪和银行自 动取款机系统中。 超声波传感器也广泛应用于家庭。如防盗警报系统、非接触式开关、自动 水龙头、洗手间自动冲水控制系统、灯具控制、防近视报警等。 例如渔船载有水下超声波发生器,它旋转着向各个方向发射超声波,超声 波遇到鱼群会反射回来,渔船探测到反射波就知道鱼
22、群的位置了。这种仪器叫 做声纳。声纳也可以用来探测水中的暗礁、敌人的潜艇,测量海水的深度具体 的来说就是探测与障碍物之间的距离。 河南大学本科毕业生学士学位论文 第 2 页 1.1.21.1.2 超声波测距研究的可行性超声波测距研究的可行性 本课题研究的是利用超声波在空气中的时间差来测量距离。由于超声波在 空气中的传播速度较慢,一般为 340m/s 左右,它具有频率较高,沿直线传播、 方向性好、绕射性小、穿透力强、传播速度慢等特点。超声波对液体和固体的 穿透力很强,尤其对在阳光下不透明的固体可穿透几十米的深度。超声波遇到 杂质或分界面会发生反射波,利用这一特性可构成超声波探伤仪或测距仪。这 使
23、得超声波测距仪使用变得异常简单,而利用它去测量距离就不再困难了。综 上所述,利用 MCS-51 型单片机,超声波测距数字显示装置的课题研究是可行的。 1.21.2 超声波测距原理超声波测距原理 超声波传感器发射一定频率的超声波,借助空气媒质传播,到达测量目标 或障碍物后反射回来,反射波称为回声。其所经历的时间与超声波传播的路程 的远近有关,测试传输时间可以得出距离,只要从测量点某一时间发射超声波, 并测量该声波返回的时间即可实现测距。 假如S(m)表示物体之间的距离,测得的时间为T(s),传播速度为V (ms) 表示,则有以下关系式: S=TV2 (m) (1-1) 即:S=340 T2 (m
24、) (1-2) 1.31.3 课题研究的意义和目的课题研究的意义和目的 在现实生活中,传统的距离测量方式在某些特殊场合存在不可克服的缺陷, 例如,液面测量就是一个距离测量,传统的电极法是采用差位分布电极,通过 给电或脉冲检测液面,电极长期浸泡在水中或其它液体中,极易被腐蚀、电解, 从而失去灵敏性。利用超声波测量距离可以很好地解决这一问题。在日常机场 保障与维护过程中,工程车、充气车、电源车、加油车等诸多车辆常常需要在 停机坪附近穿行、掉头或倒车。由于这些低速行驶的车辆与飞机非常接近,驾 驶员的视野颇受限制,碰撞和拖挂飞机的事故时有发生,在夜航时则更显突出。 河南大学本科毕业生学士学位论文 第
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