基于单片机的汽车防撞主控系统设计【任务书+开题报告+程序+论文】.rar

绵阳城市学院毕业论文（设计）任务书题目基于单片机的汽车防撞主控系统设计姓名王城专业电子信息工程班级电信 B2004学号2020590144题目来源教师科研 社会实践实验室建设 自拟 其它题目类型理论研究 应用研究设计开发 其它选题背景及目的当前生活中汽车已然成为一种较好的代步工具；但随着汽车数量增加事故也频繁发生，所以本课题主要针对汽车在行驶过程中以及在停车、倒车等过程中的防碰撞的报警控制。工作任务及要求利用传感器对车身周围距离进行距离检测，属于危险距离时发出警报。同时系统具有传感器功能损坏自检功能，模仿实际应用中的各种突发情况。1、根据实际防撞要求，进行调研、收集资源，完成开题报告；2、根据控制需分析，拟定单片机类型，采取合适的超声波距离检测模块，并进行设计系统实施总体方案；3、设计总体原理图并进行择优选型；4、设计并画出电路原理图，进行软件控制流程设计；5、完成控制程序，进行功能调试，完成以上功能；6、撰写毕业设计论文时间安排1.开题报告:2023 年 9 月 1 日 至 2023 年 9 月 30 日。2.完成初稿：2023 年 10 月 1 日 至 2023 年 1 月 31 日。3预计答辩：2024 年 4 月 20 日 至 2024 年 5 月 20 日。以上内容由指导教师填写指导教师签 字教师姓名：年 月 日学院审核审核意见：负责人签字：年 月 日学生接受任务签字接受任务时间：年 月 日 学生签名：绵阳城市学院毕业论文（设计）开题报告题目基于单片机的汽车防撞主控系统设计题目类别毕业设计姓名王城专业电子信息工程班级电信 B2004学号2020590144一、选题背景及依据（简述国内外研究状况和相关领域中已有的研究成果（文献综述）（文献综述），选题目的、意义，列出主要参考文献）1、选题背景1、选题背景随着社会的进步和汽车工业的发展，汽车已经成为人们日常生活中不可或缺的交通工具。然而，伴随着汽车数量的增加，交通安全问题也日益凸显。据统计，全世界 60 亿人口每年死亡 5200 万人，其中死于交通事故的 50 万人，占总死亡人数的 1，排在人类死亡原因的第 10 位。中国每年交通事故死亡 9 万人，所占总死亡人数的百分比为 1.5。因此，提高汽车的主动安全性能是当前亟待解决的问题。基于单片机的汽车防撞主控系统就是在此背景下应运而生的。2、选题目的及意义2、选题目的及意义基于单片机的汽车防撞主控系统设计是为了提高汽车行驶安全性能，减少交通事故的发生率。（1）提高驾驶员的意识和警觉性：该系统可以通过声音、灯光等方式向驾驶员传递警告信息，提醒他们注意前方的交通情况，从而增强驾驶员的安全意识和警觉性。（2）减轻驾驶员的工作负担：驾驶员在长时间驾驶过程中容易疲劳，容易出现疏忽和错误判断。该系统可以在一定程度上减轻驾驶员的工作负担，通过智能化的检测和控制手段，降低事故风险。（3）降低交通事故的发生率和严重程度：对于即将发生碰撞的情况，该系统可以及时采取控制措施，减少事故发生的可能性，并降低事故的严重程度，保护驾乘人员的生命安全。（4）推动智能交通系统发展：基于单片机的汽车防撞主控系统是智能交通系统的重要组成部分，其研究与应用将有助于推动智能交通技术的发展，并提升整体交通运输系统的效率和安全性。综上所述，基于单片机的汽车防撞主控系统设计在提高行车安全、减少交通事故以及推动智能交通系统发展等方面具有重要的目的和意义。3、国内外研究现状3、国内外研究现状汽车诞生给人类生活带来种种方便，同时车祸也给人类带来很多阴影。为了充分利用汽车为人类带来的方便，同时尽可能地避免车祸带来的惨剧，世界许多国家都在开发智能轿车和智能公路运输系统，以增加汽车运输的安全性能。汽车自动防撞系统(automaticbump-shielded system of the automobile)就是智能轿车的一部分。汽车防撞系统包括三个部分：（1）信号采集系统：采用雷达、激光、声纳等技术自动测出本车速度、前车速度以及两车之间的距离1;（2）数据处理系统：计算机芯片对两车距离以及两车的瞬时相对速度进行处理后，判断两车的安全距离，如果两车车距小于安全距离，数据处理系统就会发出指令;（3）执行机构：负责实施数据处理系统发来的指令，发出警报，提醒司机刹车，如司机没有执行指令，执行机构将采取措施，比如关闭车窗、调整座椅位置、锁死方向盘、自动刹车等6。2000 年 10 月，人类历史上第一台“汽车自动防撞器”诞生了。2002 年，该项科技发明在经历两年的实践运用，取得预期奇效，并通过了国家汽车质量监督检验中心的“定型产品”技术鉴定，结论是：“汽车安装该产品不改变汽车原结构，不改变原车性能。安装了该产品的汽车制动性能符合国家的相关规定。安装了汽车自动防撞器的汽车，在行车前方遇到障碍物，出现危情时，能够自动报警、自动减速、自动避免撞车事故的发生”。2004 年，国家科学技术部、国家商务部、国家质量检验检疫总局、国家环保总局联合批准“汽车自动防撞器”为“国家重点新产品”。2005 年，国家科学技术部批准该项目为“国家火炬计划”并进行推广，同年 6 月 22 日，国家知识产权局授予“发明专利”【专利号：ZL02158775.2】。2006 年 1 月，泰远汽车自动防撞系统新技术，再度获得两项国家知识产权专利。本产品先后荣获国家专利达八项17。随着汽车技术的不断发展，汽车防撞系统越来越受到人们的关注。基于单片机的汽车防撞主控系统设计在国内的研究现状表现在以下几个方面:（1）防撞系统设计 汽车防撞系统的作用是在汽车发生碰撞前，通过传感器、制动器 等部件来控制车辆，以避免或减少碰撞造成的损失8。在设计中，需要考虑传感器的精度、制动器的响应速度和电子控制系统的稳定性等因素。国内研究者针对这些方面进行了广泛的研究，提出了多种设计方案，并进行了实验验证。（2）控制系统设计 汽车防撞主控系统的控制系统设计是整个系统的核心，它决定了系统的性能和稳定性。控制系统设计包括巡航控制、转弯控制、制动控制等方面10。国内研究者通过研究和实践，提出了多种控制策略，如 PID 控制、模糊控制、神经网络控制等11，并对其进行了实验验证。在基于单片机的汽车防撞主控系统设计相关的研究主要集中在汽车防碰撞技术上。这些技术主要利用传感器、雷达、激光等手段来探测车辆周围的障碍物和危险情况。例如，2003 年丰田公司推出的安全与碰撞系统，通过安装在车头的毫米波雷达来探测前方车辆与自车的距离，从而预测发生碰撞的概率。当存在碰撞危险时，系统会以声音为信号来提醒驾驶员注意。当存在极大碰撞可能性时，制动系统会进入微制动状态，收紧安全带来提高驾驶员的安全警惕性。当碰撞不可避免时，加大制动强度以减轻碰撞程度。（3）报警系统设计汽车防撞主控系统的报警功能时提醒驾驶员汽车即将发生碰撞的重要手段。报警系统设计包括传感器、示波器、数据采集与处理等方面。国内研究者通过研究和实践，提出了多种报警方案，如声音报警、灯光报警、震动报警等12,并对其进行了实验验证。（4）实验与研究 实验与研究是验证汽车防撞主控系统性能和稳定性的重要手段。国内研究者通过建立实验平台，进行了一系列实验研究。实验内容主要包括系统设计验证、性能测试、故障分析等。通过实验，研究者们不断优化系统设计，提高了系统的性能和稳定性。（5）嵌入式系统开发 嵌入式系统开发是实现汽车防撞主控系统的关键。基于单片机的嵌入式系统具有高集成度、低功耗、高性能等优点13。国内研究者在使用单片机技术开发汽车防撞主控系统时，需要考虑到硬件选择、软件设计和接口开发等方面。硬件选择需要考虑到系统的性成和稳定性，软件设计需要实现控制策略和报警功能，接口开发则需要实现传感器和执行器与单片机的通信。美国的大众机械师杂志介绍了戴姆勒-克莱斯勒公司汽车防撞器的研究情况。该防撞器结构主要是两个测距仪和一个影像系统，能够测出安全距离，如果发现车前有障碍物，计算机能够自动引发刹车装置。这个系统的特点是：（1）能够自动测出前方障碍物的速度和距离;（2）执行机构能够自动启动刹车装置，自动关闭车的侧窗、天窗，自动调整座椅位置。当乘客遭受撞击时，最大限度受到气囊的保护;（3）能够感知车的行驶状态，如果传感器感到车在左右摇摆，或者感到车内的酒精浓度过高，它能够自动刹车或者自动锁死方向盘。2002 年 7 月 5 日的参考消息介绍了沃尔沃公司的智能技术。沃尔沃公司在轿车上加装了夜视仪，夜视仪能够显示前灯照射距离以外的物体，显示车的前照灯与车前障碍物的距离，提示司机刹车，但是没有介绍沃尔沃公司的防撞器能不能自动刹车，能不能自动关闭天窗。戴姆勒克莱斯勒公司以及沃尔沃公司的防撞器也有一些缺点：不能防止误操作，如你要超车，车的自动防撞器测出两车的间距小于安全距离，自动防撞器就要自动刹车。此外，福特汽车公司开发的汽车防碰撞系统也采用了类似的技术手段。这些系统的设计思想和功能都与单片机有着紧密的联系，因为单片机是实现这些智能化防撞功能的关键元件之一。国外的这些研究已经相对较为成熟，并且已经应用到了实际的产品中。相对于国外先进的汽车避撞控制系统而言，我国在该方面的研究明显落后。但是，南京理工大学陈钱教授在 2008 年成功研发了“激光探测汽车主动防碰撞智能安全系统”，该系统可以通过激光来获取汽车在行驶过程中的多种交通环境，结合信号分析与处理技术，自动给汽车的执行命令进行控制。总的来说，基于单片机的汽车防撞主控系统设计是一个重要的研究领域，在国外已经得到了广泛的研究和应用。我国在这方面的研究虽然起步较晚，但也有一些不错的研究成果出现。综上所述，基于单片机的汽车防撞主控系统设计在国内已经得到了广泛的研究和应用。研究者们不断优化系统设计，提高了系统的性能和稳定性，并且使用单片机技术开发出多种高效的防撞系统方案。未来的研究方向将是如何进一步提高系统的性能和稳定性，以及如何实现更加智能化的防撞控制系统。4、参考文献4、参考文献1 集成化智能传感器原理与应用M.沙占友主编.电子工业出版社.2004.2 传感器原理及应用M.王雪文,张志勇编著.北京航空航天大学出版社.2004.3 超声检测原理和方法M.胡建恺,张谦琳编著.中国科学技术大学出版社.1993.4 Study of Vehicle Longitudinal Initiative Avoidance Collision SystemJ.Zheng Lei,Li He Yu Qiu,Sun Run Yun.Applied Mechanics and Materials.5 Automotive Post-Collision Control Software System:Requirements and VerificationJ.Cisneros J.R.Aguilar,Fernndez y Fernndez C.A.,de la Rosa Garca Genaro,Len A.Programming and Computer Software.6 DO YOU INSPIRE PASSION AND MOTIVATION IN OTHERS?J.Patrick Porter.Automotive Body Repair Network.7 Sharing the RoadJ.Bansal Rajeev.IEEE ANTENNAS AND PROPAGATION MAGAZINE.8 Research and Application on Automotive Aluminum Bumper Based on Topology OptimizationJ.Qian Tai,Xiao Yu Zhang.Applied Mechanics and Materials.9 A Predictive Frontal and Oblique Collision Mitigation System for Autonomous VehiclesJ.Sun Chuanyang,Eskandarian Azim.Letters Dyn.Sys.Control.10周春国,曾志成,毛锦.基于预测恒定车头时距策略的自适应巡航控制研究J.汽车工程学报,2023.11刘斌,徐晖.某轿车空气悬架 PID 控制系统仿真研究J.农业装备与车辆工程,2022.12杨细莲,黄美红,李旭东.声音警告及报警灯输出在汽车仪表产品中的技术实现J.广西农业机械化,2019.13.Embedded Computing Systems;Researchers from University of Stuttgart Report Recent Findings in Embedded Computing Systems(Power-mode-aware Memory Subsystem Optimization for Low-power System-on-chip Design)J.Computers,Networks&Communications,2020.14潘劲,武剑利,熊富强等.面向超声波传感器的汽车防撞系统J.智能城市,2020.15杨细莲,黄美红,李旭东.声音警告及报警灯输出在汽车仪表产品中的技术实现J.广西农业机械化,2019.16 郑大波,温艳.基于超声波传感器的汽车防撞系统研究J.电子世界,2019.17.泰远汽车自动防撞器正式上市J.汽车与驾驶维修(汽车版),2014二、主要研究（设计）内容、研究（设计）思想及工作方法或工作流程1、研究内容1、研究内容随着汽车技术的不断发展，汽车防撞系统成为了越来越重要的研究领域。本文基于单片机的汽车防撞主控系统设计进行了研究，旨在提高汽车的安全性能，减少交通事故的发生。本文的研究内容主要包括系统架构设计、传感器数据处理、预警及执行系统设计、系统优化与调试技术、实时性和可靠性研究以及系统测试与性能评估等方面；如下图。图 1 研究流程图 1.1、系统架构设计 基于单片机的汽车防撞主控系统主要由传感器、单片机和执行机构组成。传感器负责采集汽车速度、距离等信息，单片机负责处理传感器数据并执行相应的控制策略，执行机构则根据控制策略做出相应的动作，如报警。1.2、传感器数据处理 传感器数据采集与处理是汽车防撞系统的关键环节。通过超声波传感器将采集到的数据传输给单片机。单片机通过相应的处理和分析.以实现汽车防撞系统的智能控制。1.3、预警及执行系统设计 预警及执行系统是汽车防撞主控系统的组成部分，包括声光电报警和信息提示等功能。根据预警信息，单片机控制执行机构采取相应的措施，如启动报警器、显示提示信息等。1.4、系统优化与调试技术 为提高汽车防撞主控系统的性能和稳定性，需要进行系统的优化和调试。首先，要选择合适的单片机和传感器,以满足系统的性能要求;其次，要对传感器进行标定和校准，以保证采集数据的准确性:最后，要对系统进行仿真测试和现场调试，以便对系统进行优化和改进。1.5、实时性和可靠性研究 汽车防撞主控系统要求具有较高的实时性和可靠性。实时性方面，系统需要快速处理传感器数据并做出相应的响应，以保证汽车的安全行史。可靠性方面，系统需要稳定可靠地工作，避免因故障或失效而导致交通事故的发生。为提高系统的实时性和可靠性，需要选择高速的单片机，以保证数据处理的速度和准确性。2、工作流程2、工作流程（1）课题立项：明确研究内容和目标，制定计划和时间安排。（2）相关文献资料的收集与了解：收集基于单片机汽车防撞的主控系统的相关文献资料。（3）系统方案设计：根据研究内容主要有单片机控制系统、超声波测距、报警、显示等。（4）硬件选型与设计：选择满足要求的硬件设备如单片机、传感器等；完成硬件电路的设计和原理图绘制，确保电路的可靠性和稳定性。（5）软件编程与调试：根据汽车防撞的功能需求编写单片机程序，实现对车身周围障碍物的距离检测、报警、显示等功能。（6）整体测试：将硬件软件相结合后进行模拟测试，通过测试结果对软、硬件系统进行优化。（7）完成答辩。3、工作方案3、工作方案3.1、方案一：采用八个 STC89C52 单片机单独控制超声波传感器对各个位置进行检测；再通过 STM32 单片机汇总显示、报警等功能；如下图所示。图 2 方案一流程图优点：1、能快速对各位置进行检测反馈2、能够稳定的传输数据缺点：1、耗材多、费用较高2、较为简单3.2、方案二：采用 STM32 单片机对八路的超声波传感器进行分时控制，从一路到八路分别检测之后通过显示屏显示、报警等；如下图 图 3 方案二流程图优点：1、耗材少、价格合适3、能够较为稳定的传输数据缺点：1、分时控制容易出现误差综上所述选择方案二。三、毕业论文（设计）工作进度安排(1)2023 年 08 月 27 日至 2023 年 08 月 31 日：完成选题，明确设计任务；(2)2023 年 09 月 01 日至 2023 年 09 月 30 日：完成开题报告和开题答辩；(3)2023 年 10 月 01 日至 2024 年 01 月 25 日：完成毕业设计论文初稿，做好中期检查；(4)2024 年 02 月 10 日至 2024 年 02 月 23 日：修改论文，完成毕业设计论文定稿；(5)2024 年 03 月 20 日至 2024 年 03 月 25 日：做好查重、指导教师评阅、交叉评阅；(6)2024 年 04 月 10 日至 2024 年 05 月 20 日：做好毕业设计答辩，修改论文；(7)2024 年 06 月 15 日至 2024 年 06 月 30 日：毕业设计资料归档。指 导教 师意 见指导教师签名：年 月 日学 院毕 业论 文工 作小 组审 核意 见 负责人签名：年 月 日备注：1、题目类别分为：毕业论文、毕业设计。绵阳城市学院本科生毕业论文I基于单片机的汽车防撞主控系统设计摘要：在当今社会，汽车工业的发展速度非常快，人们正逐渐选择汽车作为交通工具。汽车不仅是车辆的主要交通工具，还经常发生严重的交通事故，严重威胁到生命和财产安全。因此，汽车的防撞警报器系统的研究就至关重要。20世纪 70年代，随着美国发明了世界上第一个微型计算机，微型控制器也随之诞生。微型控制器的实时控制和处理功能功能都非常强大。虽然这些新打开的微控制器是 4 比特微控制器，但由于其功能强大，许多行业受欢迎;自此以后，它们的发展速度也非常快。今天，微型控制器已经变成 16 个更强大的微型控制器了。本文所使用的微控模型是 STM32C8T6。通过咨询该微波炉的操作手册，我们了解了STM32微控制器的工作原理，并利用STM32微控制器的关键关键软件设计了一个汽车防撞报警系统。新的防撞报警系统充分利用了先进的科技，还结合了微型控制技术、超声波探测技术和先进传感器技术。该装置可以清楚看出开车时该车辆跟开车时的周围障碍物之间的距离，在周围显示屏幕，并在屏幕上绘制警示信号。汽车报警系统的设计大大减少了在行驶过程中发生防撞事件的概率，也大大减少了在倒车入库时与墙的防撞。对于人民的生命财产及生命安全，以及社会和谐发展，关系重大。关键词：超声波传感器；STM32C8T6；紧急制动绵阳城市学院本科生毕业论文IIDesign of automobile anti-collision main control system based on single chip microcomputerAbstract:In todays society,the development of the automotive industry is very rapid,and people are gradually choosing cars as their means of transportation.As the most important means of transportation,cars not only bring convenience to our travel,but also frequently cause various serious traffic accidents,posing great risks to peoples lives and property safety.Therefore,studying the collision warning system of automobiles is particularly important.In the 1970s,after the United States developed the worlds first microcomputer,microcontrollers were also born.The real-time control and data processing functions of microcontrollers are very powerful.Therefore,although the newly started microcontrollers were only 4-bit microcontrollers,due to their powerful functions,they have been greatly welcomed by various industries,and since then,their development speed has been extremely fast.Nowadays,microcontrollers have developed to 16 higher performance microcontrollers.The microcontroller model used in this article is STM32C8T6.By consulting the instruction manual of the microcontroller,the working principle of the STM32 microcontroller is understood,and a car collision alarm is designed with the important core software of the STM32 microcontroller.The new anti-collision alarm fully utilizes advanced scientific and technological advancements,perfectly combining microcontroller technology,ultrasonic ranging technology,and modern sensing technology.It can accurately detect the distance between the car and surrounding obstacles while driving on the road,and clearly display the situation around the car and the distance to the car through the onboard display device,and emit a warning sound through the artificial voice system.The design of the car collision warning system will greatly reduce the occurrence of collision incidents during driving,as well as collisions with walls during reverse parking.It is of great significance to the safety of peoples lives and property,as well as the harmonious development of society.Key words：Ultrasonic sensor;STM32C8T6;Emergency braking绵阳城市学院本科生毕业论文III目 录第 1 章 绪论.11.1 选题背景.11.2 选题意义.11.3 国内外研究现状及发展趋势.11.4 本文主要研究内容.4第 2 章 系统方案设计.62.1 设计目标.62.2 方案比较与选择.62.2.2 显示方案论证.62.2.3电源电压选择.62.3 汽车防撞系统总体方案设计.82.4 本章小结.8第 3 章 硬件设计.93.1STM32 单片机最小系统.93.2 继电器刹车电路.93.3TFT 液晶介绍.103.4 超声波模块.103.4.1 超声波传感器原理.103.4.2 超声波模块.113.5 电源模块.113.6 语音模块.113.7 按键模块.123.8 本章小结.12第 4 章 系统软件设计.134.1 主程序流程设计.134.2 运行程序流程.134.5 LCD 显示模块程序设计流程.154.6 本章小结.16绵阳城市学院本科生毕业论文IV第 5 章 调试.175.1 硬件调试.175.2 软件调试.185.3 整机调试.185.4 本章小结.20结 论.21致 谢.22参考文献.23附录 1 原理图.26附录 2 主代码.27绵阳城市学院本科生毕业论文1第 1章 绪论1.1 选题背景随着社会的进步和汽车工业的发展，汽车已经成为人们日常生活中不可或缺的交通工具。然而，伴随着汽车数量的增加，交通安全问题也日益凸显。据统计，全世界 60 亿人口每年死亡 5200 万人，其中死于交通事故的 50万人，占总死亡人数的1，排在人类死亡原因的第10位。中国每年交通事故死亡9万人，所占总死亡人数的百分比为 1.5。因此，提高汽车的主动安全性能是当前亟待解决的问题。基于单片机的汽车防撞主控系统就是在此背景下应运而生的。1.2 选题意义垃基于单片机的汽车防撞主控系统设计是为了提高汽车行驶安全性能，减少交通事故的发生率。（1）提高驾驶员的意识和警觉性：该系统可以通过声音、灯光等方式向驾驶员传递警告信息，提醒他们注意前方的交通情况，从而增强驾驶员的安全意识和警觉性。（2）减轻驾驶员的工作负担：驾驶员在长时间驾驶过程中容易疲劳，容易出现疏忽和错误判断。该系统可以在一定程度上减轻驾驶员的工作负担，通过智能化的检测和控制手段，降低事故风险。（3）降低交通事故的发生率和严重程度：对于即将发生碰撞的情况，该系统可以及时采取控制措施，减少事故发生的可能性，并降低事故的严重程度，保护驾乘人员的生命安全。（4）推动智能交通系统发展：基于单片机的汽车防撞主控系统是智能交通系统的重要组成部分，其研究与应用将有助于推动智能交通技术的发展，并提升整体交通运输系统的效率和安全性。综上所述，基于单片机的汽车防撞主控系统设计在提高行车安全、减少交通事故以及推动智能交通系统发展等方面具有重要的目的和意义。1.3 国内外研究现状及发展趋势汽车诞生给人类生活带来种种方便，同时车祸也给人类带来很多阴影。为了充分利用汽车为人类带来的方便，同时尽可能地避免车祸带来的惨剧，世界许多国家绵阳城市学院本科生毕业论文2都在开发智能轿车和智能公路运输系统，以增加汽车运输的安全性能。汽车自动防撞系统(automaticbump-shielded system of the automobile)就是智能轿车的一部分。汽车防撞系统包括三个部分：（1）信号采集系统：采用雷达、激光、声纳等技术自动测出本车速度、前车速度以及两车之间的距离1;（2）数据处理系统：计算机芯片对两车距离以及两车的瞬时相对速度进行处理后，判断两车的安全距离，如果两车车距小于安全距离，数据处理系统就会发出指令;（3）执行机构：负责实施数据处理系统发来的指令，发出警报，提醒司机刹车，如司机没有执行指令，执行机构将采取措施，比如关闭车窗、调整座椅位置、锁死方向盘、自动刹车等6。2000年 10月，人类历史上第一台“汽车自动防撞器”诞生了。2002年，该项科技发明在经历两年的实践运用，取得预期奇效，并通过了国家汽车质量监督检验中心的“定型产品”技术鉴定，结论是：“汽车安装该产品不改变汽车原结构，不改变原车性能。安装了该产品的汽车制动性能符合国家的相关规定。安装了汽车自动防撞器的汽车，在行车前方遇到障碍物，出现危情时，能够自动报警、自动减速、自动避免撞车事故的发生”。2004 年，国家科学技术部、国家商务部、国家质量检验检疫总局、国家环保总局联合批准“汽车自动防撞器”为“国家重点新产品”。2005 年，国家科学技术部批准该项目为“国家火炬计划”并进行推广，同年 6 月 22 日，国家知识产权局授予“发明专利”【专利号：ZL02158775.2】。2006 年 1 月，泰远汽车自动防撞系统新技术，再度获得两项国家知识产权专利。本产品先后荣获国家专利达八项17。随着汽车技术的不断发展，汽车防撞系统越来越受到人们的关注。基于单片机的汽车防撞主控系统设计在国内的研究现状表现在以下几个方面:（1）防撞系统设计 汽车防撞系统的作用是在汽车发生碰撞前，通过传感器、制动器 等部件来控制车辆，以避免或减少碰撞造成的损失8。在设计中，需要考虑传感器的精度、制动器的响应速度和电子控制系统的稳定性等因素。国内研究者针对这些方面进行了广泛的研究，提出了多种设计方案，并进行了实验验证。绵阳城市学院本科生毕业论文3 （2）控制系统设计 汽车防撞主控系统的控制系统设计是整个系统的核心，它决定了系统的性能和稳定性。控制系统设计包括巡航控制、转弯控制、制动控制等方面10。国内研究者通过研究和实践，提出了多种控制策略，如 PID 控制、模糊控制、神经网络控制等11，并对其进行了实验验证。在基于单片机的汽车防撞主控系统设计相关的研究主要集中在汽车防碰撞技术上。这些技术主要利用传感器、雷达、激光等手段来探测车辆周围的障碍物和危险情况。例如，2003 年丰田公司推出的安全与碰撞系统，通过安装在车头的毫米波雷达来探测前方车辆与自车的距离，从而预测发生碰撞的概率。当存在碰撞危险时，系统会以声音为信号来提醒驾驶员注意。当存在极大碰撞可能性时，制动系统会进入微制动状态，收紧安全带来提高驾驶员的安全警惕性。当碰撞不可避免时，加大制动强度以减轻碰撞程度。（3）报警系统设计汽车防撞主控系统的报警功能时提醒驾驶员汽车即将发生碰撞的重要手段。报警系统设计包括传感器、示波器、数据采集与处理等方面。国内研究者通过研究和实践，提出了多种报警方案，如声音报警、灯光报警、震动报警等12,并对其进行了实验验证。（4）实验与研究 实验与研究是验证汽车防撞主控系统性能和稳定性的重要手段。国内研究者通过建立实验平台，进行了一系列实验研究。实验内容主要包括系统设计验证、性能测试、故障分析等。通过实验，研究者们不断优化系统设计，提高了系统的性能和稳定性。（5）嵌入式系统开发 嵌入式系统开发是实现汽车防撞主控系统的关键。基于单片机的嵌入式系统具有高集成度、低功耗、高性能等优点13。国内研究者在使用单片机技术开发汽车防撞主控系统时，需要考虑到硬件选择、软件设计和接口开发等方面。硬件选择需要考虑到系统的性成和稳定性，软件设计需要实现控制策略和报警功能，接口开发则需要实现传感器和执行器与单片机的通信。美国的大众机械师杂志介绍了戴姆勒-克莱斯勒公司汽车防撞器的研究情况。该防撞器结构主要是两个测距仪和一个影像系统，能够测出安全距离，如果发现车绵阳城市学院本科生毕业论文4前有障碍物，计算机能够自动引发刹车装置。这个系统的特点是：（1）能够自动测出前方障碍物的速度和距离;（2）执行机构能够自动启动刹车装置，自动关闭车的侧窗、天窗，自动调整座椅位置。当乘客遭受撞击时，最大限度受到气囊的保护;（3）能够感知车的行驶状态，如果传感器感到车在左右摇摆，或者感到车内的酒精浓度过高，它能够自动刹车或者自动锁死方向盘。2002年7月5日的参考消息介绍了沃尔沃公司的智能技术。沃尔沃公司在轿车上加装了夜视仪，夜视仪能够显示前灯照射距离以外的物体，显示车的前照灯与车前障碍物的距离，提示司机刹车，但是没有介绍沃尔沃公司的防撞器能不能自动刹车，能不能自动关闭天窗。戴姆勒克莱斯勒公司以及沃尔沃公司的防撞器也有一些缺点：不能防止误操作，如你要超车，车的自动防撞器测出两车的间距小于安全距离，自动防撞器就要自动刹车。此外，福特汽车公司开发的汽车防碰撞系统也采用了类似的技术手段。这些系统的设计思想和功能都与单片机有着紧密的联系，因为单片机是实现这些智能化防撞功能的关键元件之一。国外的这些研究已经相对较为成熟，并且已经应用到了实际的产品中。相对于国外先进的汽车避撞控制系统而言，我国在该方面的研究明显落后。但是，南京理工大学陈钱教授在 2008 年成功研发了“激光探测汽车主动防碰撞智能安全系统”，该系统可以通过激光来获取汽车在行驶过程中的多种交通环境，结合信号分析与处理技术，自动给汽车的执行命令进行控制。总的来说，基于单片机的汽车防撞主控系统设计是一个重要的研究领域，在国外已经得到了广泛的研究和应用。我国在这方面的研究虽然起步较晚，但也有一些不错的研究成果出现。综上所述，基于单片机的汽车防撞主控系统设计在国内已经得到了广泛的研究和应用。研究者们不断优化系统设计，提高了系统的性能和稳定性，并且使用单片机技术开发出多种高效的防撞系统方案。未来的研究方向将是如何进一步提高系统的性能和稳定性，以及如何实现更加智能化的防撞控制系统。1.4 本文主要研究内容本文研究内容主要包括:系统架构设计、传感器数据处理、预警与运行系统设计、绵阳城市学院本科生毕业论文5系统优化与调试技术、实时性与可靠性研究以及系统测试与性能评估等应。这个被设计的系统的主要任务是设计以单个装置为基础的汽车防撞主系统。芯片的核心芯片的选择、外围电路的连接、芯片之间的电路连接等，详细说明了硬件和软件的设计。在编程方法上，我们制作了各个程序的流程图，编译了能够实现系统所有功能的程序的源代码。为满足市场需求，所设计的汽车防撞主控系统符合所设计的系统要求。图图 1-1 研究流程图研究流程图 具体章节如下：绪论：介绍课题的发展渊源、发展状况，并简要介绍了本文的主要研究方向。系统总体方案设计：阐述系统整体设计思路。硬件设计：涵盖系统硬件设计过程以及硬件系统的调试过程。软件设计：包括软件结构、编程以及软件调试。硬件系统的调试：包括硬件和软件的调试工作。结论：总结设计的系统的主要设计过程和取得的成果。绵阳城市学院本科生毕业论文6第 2 章 系统方案设计2.1 设计目标用 STM32 控制八个超声波传感器对汽车周围进行检测显示,当距离大于等于 1.5米显示屏显示绿色和距离并实时移动实时显示距离(低速)，无论哪一个传感器距离小于等于 1 米时语音实时报警“距离”（如 0.8 米），显示屏显示距离并黄色慢闪烁并实时移动实时显示距离(低速)，无论哪一个传感器距离小于等于 50 厘米时语音报警“停车”显示屏显示距离并红色快闪烁，无论哪一个传感器距离小于等于 30 厘米时语音报警“停车”显示屏显示距离并红色快闪烁，然后制动。并加按键模块可以调节距离，采用 USB 供电。2.2 方案比较与选择2.2.1 主控制器模块方案一控制器采用 FPGA，具备实现复杂逻辑功能的能力。但是本文控制简单不需要复杂的逻辑功能，对数据处理速度要求也不高，从利用和经济性的角度考虑，最终放弃该方案。方案二：STM32 单片机资源丰富，控制功能强大，无跟踪功能，价格相对较低。单片机具有强大的位操作指令，I/O 口可以找到每个地址，具有足够的处理能力。考虑到使用方便，资源充足，经济可行。考虑到实现成本、性能指标、使用方便等因素，选择第二种方案，采用 STM32 单片机控制，同时辅助其他设备实现智能门锁，并实现多功能。2.2.2 显示