汽车车门防撞系统的设计

键入文字 目录目 录摘 要IVAbstractV第一章 绪 论11.1课题的提出背景及意义11.2课题的研究现状11.3汽车车门防撞系统的设计内容2第二章 车门防撞系统总体设计方案3第三章 测距方式选择43.1几种测距方式的对比选定43.2超声波测距原理4第四章 车门防撞系统的组成64.1单片机64.2无线收发器7第五章 车门防撞系统的电路设计95.1硬件系统设计总体方案95.2单片机最小系统105.3单片机的时钟电路与复位电路设计115.4液晶显示模块125.5按键控制电路125.6电源模块135.7声光报警电路的设计135.8无线传输模块14第六章 软件设计156.1软件设计原则156.2主程序流程图设计156.3子程序设计166.4调试18第七章 实验197.1验证功能实验197.2 应用实验20第八章 总结评价30参考文献31致谢32附录3340键入文字 摘要汽车车门防撞系统的设计摘 要随着社会经济飞速发展，汽车使用越来越普及。交通也就随之变得拥挤，汽车的安全使用得到进一步的重视。我发现日常生活中驾乘人员在开关门前首先要观察后方环境，确定安全后才会开关车门。我设想设计出可以判断汽车周围安全环境并能够提醒驾乘人员的系统，提高安全性。本文首先提出总体的设计方案，选取超声波的测距方式，选定STC89C52单片机为控制单元，选用NRF24L01无线收发器为信息传输装置。画出电路原理图，完成实物焊接，对设计的实物进行功能验证实验。将装置装在汽车左右后视镜下，进行对静止的物体，移动的物体进行实验。实验发现装置能够实现监测和提醒的功能，但是有灵敏度欠缺的问题。最后对汽车安全技术集成化、智能化发展前景展望，集成化将更多的安全系统被集成起来，形成互不相同但相互交叉的综合系统，智能化一步步将人解放出来，给驾驶者提供更省心更安全的使用体验。关键词：超声波；单片机；无线收发器键入文字 AbstractDesign of collision avoidance system for car doorAbstractWith the rapid development of social economy, the use of cars is becoming more and more popular. Traffic has also become more crowded, and the safe of use automobiles has been emphasized further. I found that in daily life, drivers will observe the rear environment before switching doors, and then they switch the door if it is safe. I plan to design a system that can judge the environment around the car and remind drivers and passengers to observe the environment, so as to improve safety of car using. My paper first puts forward the overall design scheme, selects the ultrasonic distance measuring method, the STC89C52 SCM as the control unit, and selects the NRF24L01 wireless transmitter as the information transmission device. Draw the schematic diagram of the circuit, complete the physical welding, carry out the functional verification experiment for the designed object. The device is mounted on the left and right rear view mirror of the car to carry out experiments on stationary objects and moving objects. It is found that the device is capable of monitoring and reminding, but there is a lack of sensitivity. Finally, the integrated and intelligent development prospect of automobile safety technology is expected. Integration will integrate more security systems to form a comprehensive system which is different but cross each other. For drivers, the intelligent one step will emancipate people and provide more secure and safer use experience.Key words: Ultrasonic;SCM; Wireless transmitter键入文字 第一章 绪论第一章 绪 论1.1课题的提出背景及意义汽车业与电子业的深度发展，使得这汽车业与电子业更加紧密。如今交通环境复杂,电子方面的技术可以使汽车使用安全性能有巨大的进步。目前来看，俩者一体可以体现在现已经存在的系统，比如自动安全气囊、自动门锁、自动空调、自动导航、自动车窗、自动头灯、电动座椅等1。如今经济飞速发展，汽车使用越来越普及，这就会致使城市交通环境更加复杂危险。在日常上下车的时候，我们容易忽视汽车停止时的周围安全状况，发生一些不必要的碰撞事故。所以设想如果有一个系统能够监测危险物距离2，并且提醒驾乘人员，这样就可以避免很多事故的发生。本设计要求设计的汽车在打开车门前，自动监测周围事物3，向乘员提供能否安全打开车门的信号，能有效的提高乘员上下车的安全性。1.2课题的研究现状随着声、光、电的不断发展进步，汽车安全系统的研究在不断地深入。目前有五种自动防撞系统：超声波测距系统，激光测距系统，机器视觉防撞系统，红外汽车防撞预警系统，交互式智能化防撞预警系统4。超声波系统：超声波系统运行过程是从发射器端发出脉冲开始计时到接收端收到回波计时结束，通过计算获得物体的距离。超声波系统的原理较简单、使用成本较低、制作比较简单，但汽车在较高速度行驶时，超声波会受到天气的较大影响，并且不同天气下，由于其传播介质有所不同，所以传播速度不同，尤其对比较远的障碍物进行测量时反应会有所下降。目前，超声波应用用于汽车测距比较广泛5。激光测距系统：非成像式激光雷达和成像式激光雷达有着较为普遍的应用，该系统的长处是测距的速度快、能够测量的距离较远、有很高的精度，目前已经在很多领域有应用。然而如果想把激光运用到汽车安全系统中，激光还受到很大的限制，因为激光在雾天中会被吸收，影响激光测距系统的正常运行，并且最大的限制是激光会伤害人的眼睛，另外激光系统的巨大体积也妨碍了其在汽车中的应用6。机器视觉防撞系统：该系统通过模仿人眼的摄像机探测周围图像，然后通过对数字信号进行分析处理。此系统的最大优点在于体积小、功耗小，而其可视范围却很大，可以说是很低碳的。不过要模拟人眼成像，要实现该功能对软硬件有很高的要求，并且在特殊天气环境下会在距离上给人以视觉误差，成像速度受到数字信号的不积极影响。有诸多劣势，但和前几种系统相比之下，机器视觉系统有很大的优势，而且有专家认定，伴随着信号处理器升级和加强，将取代超声波、雷达等，推进汽车安全技术高速发展7。红外汽车防撞预警系统：该系统的工作原理是热成像，通过对温度信号的收集帮助人类在肉眼看不到的事物上有视觉上的感知，并将辐射图转化为图像。该系统的优点在于感热而非感光，所以此系统在雨雾等恶劣天气情况下仍可正常的使用，正好应对了前几种系统都会遇到的难以避免的难题。在屈指可数的高端品牌的顶配车型上，红外夜视系统已经有了应用，该系统主要的缺点在于需要较高的软硬件配置来处理分析数据8。交互式智能化防撞预警系统：该系统对于相关的配套设施要求很高，它主要是由信息交换网络、MMDS 宽带数字通信子站、车距信息无线交互车单元、无线车载前机单元组成。交互式智能化防撞预警系统在工作时并不会受天气条件等因素的影响，而且精度高、监控全面并且信息化程度高。如果投入使用，不仅对汽车个体的安全性能有很大的提升，而且在交通管理和交通安全方面都具有促进信息全面化的作用，这一系统的覆盖面和社会意义都是不可估量的9。但是，交互式智能化防撞预警系统目前在短期内投产拥有很大的局限性，在现阶段情况下，无线移动网络首先要解决稳定性方面的问题，而且该系统在初期投入巨大而且MMDS宽带数字通信子站和路旁单元RSU的建立也是一个庞大的建设工程，该系统的使用所依靠的不仅是研究单位还包括、生产企业和汽车生产商方面10。1.3汽车车门防撞系统的设计内容本课题采用超声波传感器作为测量距离的装置，在阅读查找了相关资料和学习了必需的知识后，设计了基本框架，用单片机结合超声波探测电路、LCD显示电路、报警电路组成的防撞预警电路，装置收集及时信息输送至单片机进行数据处理，经过分析判断处理后的信号数据发出工作指令。设定一个固定的安全距离，当在范围内检测到有物体在设定的安全距离内时，发出警报11，提醒驾驶者和乘员存在安全隐患，提醒驾乘人员观察周围环境。键入文字 第二章 车门防撞系统总体设计方案第二章 车门防撞系统总体设计方案该系统主要是有两个部分组成。第一部分是对障碍物距离的数据采集和数据的传输。第二部分装置负责距离数据接收，处理、显示和报警，并且可以自定义安全距离。根据系统设计功能的要求，确定了系统由6个部分组成：主控制器、按键电路、无线发送电路、无线接收电路、LCD1602液晶显示电路、声光报警和电源电路。系统结构框图如图2所示。主控制器无线装置发射模块无线装置接收模块主控制器液晶显示电源电源超声波测距装置声光报警按键模块 图2 汽车车门防撞系统结构框图键入文字 第三章 车测距方式选择第三章 测距方式选择3.1几种测距方式的对比选定雷达测距：雷达测距原理是发射电磁波，电磁波在遇到障碍物后反射，通过计算电磁波的来回时间计算障碍物的距离，较为稳定，不会受到障碍物形状或颜色等因数的影响，在测量距离方面都有很大的优势。不过，过于灵敏会让它很多时候会出现对道路情况的误判。造价较为昂贵，在实际应用中很难有大的发展优势12。激光测距：它的优势在于测时较短、测程较远、精度较高，目前已经在很多领域有应用。只是要想应用到汽车防撞系统中，激光不适合，雾天中激光会被吸收，影响系统的正常工作，会伤害人的眼睛，激光体型巨大影响了它的应用13。摄像系统测距：利用传统摄像机获得被测视野的图片。将间隔固定的两台摄像机同时对同一物体成像，然后通过对两幅图分析处理，获得距离信息。但目前造价较高，对软件硬件的要求高，目前难以广泛应用。3.2超声波测距原理超声波测距的原理：通过检测超声波发射后反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后通过公式：求出障碍物距离。其中C为超声波的传播速度。我们确定环境下的声速后，只要计出超声波在往返过程所用的时间，即可通过公式求得距离。由系统发出40 KHz超声波频率信号经放大器输出给升压变压器，通过由变压器和压电换能晶片构成的LC振荡电路转换成40KHz频率的超声波，组成20T(周期)为一超声波发射波束，压电换能晶片可将电能转换成超声波发射到被检测物体，或把被检测物体反射的声波转换成电信号。换能晶片在系统控制单元送出的40 KHz信号，推动空气发出超声波，超声波能在固体、液体和气体类的弹性介质中传播，所以不管是雨雪还是雾霾天气，都能够正常工作。因为换能晶片发出的超声波自振效应越短越好，所以要给LC振荡电路加阻尼电阻，来降低LC振荡电路的Q值，使发出超声波后的阻尼振荡衰减，以等待接收障碍物反射回馈的超声波信号。在超声波传感器发出的声波碰到障碍物后反射到换能晶片，在压电反应下产生振荡电压送到运算放大器电路进行运算放大并整形后送至主机控制单元，主机根据发送和接收信号的时间差及相应的回波，得出距离。超声波信号经超声波传感器发出去以后，遇到固体或者液面等障碍物后会反射回来，超声波接收器接收到反射回来的超声波，并且将其转换为电信号输出，根据接收到的发射波与发射波的时间差，就可以算出所测的距离，计算公式是： 其中：S是所测得的距离，V是超声波在空气中的传播速度， 取331.4m/s，T是超声波从发射到接收到第一个回波经过的时间14。键入文字 第四章 车门防撞系统组成第四章 车门防撞系统的组成4.1单片机 4.1.1单片机选取在系统的设计中，选取合适的核心元件是完成系统设计的重要环节。单片机作为控制系统的核心，所以选取合适的单片机尤为重要。选择到最佳的单片机作为系统核心能够简化许多的操作，得到适宜的功能，获得比较高的可靠性。如今市场上的单片机各式各样，而且各有各的优势与局限。我通过考虑以下几点来选取单片机： 一、执行输入指令的快慢与存储器的容量，引脚数；二、一些相对于其他单片机的增强与不足点；三、考虑工作时的温度，选择适合温度环境的单片机；四、选择功耗比较低并且能完成设计功能的单片机；五、要用到的单片机能否在市场上轻易买到，并且以比较便宜的价格获得；六、卖家是不是能给我买家提供完整的说明资料等。综合上述，我选取由深圳宏晶科技有限公司生产STC89C52单片机，因为它价格便宜，编程简单，工作消耗低。我选取该单片机作为设计系统的核心元件。它由深圳宏晶科技有限公司生产。4.1.2单片机部分引脚功能STC89C52部分引脚的功能介绍，见引脚功能介绍表4.1。表4.1 引脚功能引脚功能RST复位信号输入端RXD/P3.0串行输入口TXD/P3.1串行输出口INTO/P3.2外部中断0INT1/P3.3外部中断1XTAL2接外部晶体和微调电容的一端。在单片机内部它是振荡电路反向放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。XTAL1接外部晶体和微调电容的另一端。在采用外部时钟时，该引脚必须接地。Vss接地Vcc电源端，接+5v4.2无线收发器4.2.1 无线收发器选取 NRF24L01是一款单片射频收发器件,工作在2.4 GHz2.5 GHz ISM频段。它内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。NRF24L01功耗低,在以-6dBm的功率发射时，工作电流也只有9mA;接收时，工作电流只有12.3mA，多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便15。NRF24L01主要特性如下： 一、GFSK调制，硬件集成OSI链路层； 二、具有自动应答和自动再发射功能； 三、片内自动生成报头和CRC校验码； 四、数据传输速率为l Mb/s或2Mb/s；五、SPI速率为0 Mb/s10 Mb/s；六、125个频道与其他NRF24系列射频器件相兼容； 七、QFN20引脚4 mm4 mm封装；八、供电电压为1.9 V3.6 V；4.2.2 NRF24L01无线收发器的引脚功能各引脚如图4.2.2所示。CE：能发射或接收；CSN，SCK，MOSI，MISO：SPI引脚端，微处理器可通过此引脚配置NRF24L01：IRQ：中断标志位；VDD：电源输入端； VSS：电源地；XC2，XC1：晶体振荡器引脚； VDD_PA：为功率放大器供电，输出为1.8 V； ANT1,ANT2：天线接口；IREF：参考电流输入。图4.2.2 NRF24L01封装图4.2.3 工作模式 通过配置寄存器可将NRF24L01配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模式，如表4.2.3所示。 表4.2.3 NRF24L01工作模式模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器状态接收模式111-发射模式101数据在TX_FIFO寄存器中发射模式1010停留在发送模式，直至数据发送完待机模式2101TX_FIFO为空待机模式11-0无数据传输掉电0- 待机模式1主要用于降低电流损耗，在该模式下晶体振荡器仍然是工作的；待机模式2则是在当FIFO寄存器为空且CE=1时进入此模式；待机模式下，所有配置字仍然保留。在掉电模式下电流损耗最小，同时NRF24L01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。键入文字 第五章 车门防撞系统的电路设计 第五章 车门防撞系统的电路设计5.1硬件系统设计总体方案超声波无线测距器测出障碍物的距离，其距离数据经过第一个单片机计算和分析后，NRF24L01无线装置发射端将信号数据发送到对应连接的无线装置的接收端。我在这采用STC89C52单片机作为主控单元，绘制出超声波无线测距发射端总体原理图如图5.1.1所示：图5.1.1 超声波无线测距采集端总体电路图NRF24L01无线装置接收端收到发射端传递过来的距离信号后，将距离信息传给单片机进行处理分析，然后在LCD液晶上进行显示测得的障碍物距离，当检测出的障碍物距离小于设置距离时，蜂鸣器和发光二极管进入工作状态发出声光报警。此外设计了按键电路，可以用来设置安全距离。如图5.1.2所示为超声波无线测距接收端总体电路图。图5.1.2 超声波无线测距接收端总体电路图5.2单片机最小系统 要使单片机工作起来最基本的电路构成为单片机最小系统，如图5.2示。 图5.2 单片机最小系统单片机最小系统由单片机、复位电路、时钟电路构成。STC89C52 单片机的工作电压范围：4V-5.5V,所以通常给单片机外界5V直流电源。连接方式为单片机中的40脚VCC接正极5V，而20脚VSS接电源地端。复位电路就是确定单片机的工作起始状态，完成单片机的启动过程。单片机接通电源时产生复位信号，完成单片机启动确定单片机起始工作状态。当单片机系统在运行中，受到外界环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后，在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。本设计采用的是外部手动按键复位电路，需要接上上拉电阻来提高输出高电平的值。时钟电路好比单片机控制着单片机的工作节奏。时钟电路就是振荡电路，是向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定单片机的执行速度。XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出，该反向放大器可以配置为片内振荡器。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期。 5.3单片机的时钟电路与复位电路设计本系统采用STC系统列单片机，相比其他系列单片机具有很多优点。一般STC单片机资源比其他单片机要多，而且执行速度快；STC系列单片机使用串口对单片机进行烧写,下载程序较为方便；STC89C52单片机内部集成了看门狗电路；且具有很强抗干扰能力。本系统采用内部方式的时钟电路和加电自复位的复位电路，如下图5.3.1和图5.3.2所示：图5.3.1 时钟电路图5.3.2 复位电路由于单片机P0口内部不含上拉电阻，为高阻态，不能正常地输出高/低电平，因而该组I/O口在使用时必须外接上拉电阻。5.4液晶显示模块显示模块采用LCD1602液晶显示器，能够清晰的在液晶上显示字符和数字，看到能让人感觉到舒服。液晶的命令操作脚是RS、RW、EN,数据脚接单片机的P0口。图5.4 显示电路5.5按键控制电路超声波无线测距系统主机有三个按键可以设定报警距离，一个是设置键，一个是参数加，一个参数减键，按着不放可以实现连加和连减功能。可以更快的设置好报警距离。按键电路图如图5.5所示图5.5按键连接电路图5.6电源模块超声波无线测距系统的发射和接收我都采用3节1.5 V干电池共4.5V做电源，经过实验验证系统工作时，单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换方便。在本系统中采用的是NRF24L01无线距离的数据传输，所以需要一个3.3V的稳压电路，所以在本设计中采用了ASM1117-3.3V的直流稳压芯片稳压成3.3V，电容C6,C7滤波提供NRF24L01无线模块的稳定的3.3V电源。电源接口电路如图17，其中P1为电池接口，SW1为电源开关，R28为二极管的限流电阻，D5为电源指示灯。图5.6 电源接口电路5.7声光报警电路的设计本设计中声光报警电路采用NPN型S8550三极管，当单片机的P2.3口输出低电平时，三极管的VEVBVC0。三极管的发射结正偏，集电结反偏，三极管饱和导通，此时发光二极管和蜂鸣器发出声光报警，当单片机的P2.3口输出高电平时，三极管截止，声光报警停止工作。具体电路图如图5.7所示。图5.7声光报警电路5.8无线传输模块超声波无线测距采用NRF24L01无线模块，电路接法如图5.8所示，一个作为电能的发射，一个作为电能接收。 图5.8NRF24L01无线发射与接收模块接线图键入文字 第七章 软件设计 第六章 软件设计6.1 软件设计原则应用系统中的应用软件是根据系统功能要求设计的，应稳定正确的实现系统的各种功能。在本系统中，软件设计要求做到以下几点：一、软件结构清晰，简捷，流程合理。二、各功能程序实现模块化。这样，即便于调试，链接，又便于移植，修改。三、程序存储区，数据存储区要合理规划，既能节约内存容量，又使操作方便。四、运行状态实现标志化管理。各个功能程序运行状态，运行结果以及运行要求都要设置状态标志以便查询，程序转移，控制都可通过状态标志条件来控制。6.2主程序流程图设计6.2.1 发送部分发送部分的一个循环的总体思路是这样的先初始化超声波的引脚，通过以STC89C52单片机为工作处理器核心，超声波的原理是利用超声波发射和接收，根据超声波在空气中的传播时间来计算出传播距离。将超声波的距离写入发送数据数组，然后初始化NRF24L01，将距离发送，其流程图如图6.2.1所示。初始化测量出距离将距离数据写入发射数组发射数据延时开始图6.2.1超声波无线测距发射部分总体流程图6.2.2接收部分接收部分的总体思路是这样的，首先还是初始化NRF24L01，然后进入大循环判断状态寄存器是否有接收中断。如果有就从FIFO_buffer读入二进制数据，然后将数据转换成十进制在LCD1602液晶上显示出来，其流程图如图6.2.2所示。LCD1602液晶显示图6.2.2接收部分总体流程图6.3子程序设计6.3.1无线发射模块软件设计首先进行初始化操作，初始化包括设置单片机IO和SPI相关寄存器两部分其可以和NRF24L01通信。通过SPI总线配置射频芯片使其进入正确的工作模式。发射数据时，首先将NRF24L01配置为发射模式。接着把发送端待发射数据的目标地址TXADDR和数据TXPLD写入NRF24L01缓冲区，延时后发射数据，其流程图如图6.3.1所示。6.3.2 无线接收模块软件设计接收数据时，首先将NRF24L01配置为接收模式。接着延迟进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效地址和CRC时，就将数据包储存在接收堆栈中，同时状态寄存器中的中断标志位RXDR置高，产生中断使IRQ引脚变为低电平，以便通知MCU去取数据，其流程图如图6.3.2所示。图6.3.1无线发射软件流程图图6.3.2 无线接收软件流程图6.3.3 超声波探测程序流程图图6.3.3超声波探测流程图6.4调试步骤一 绘制电路原理图。步骤二 完成硬件电路的焊接。步骤三 首先将接收端STC89C52单片机烧入液晶显示程序，检验液晶显示有没有问题。步骤四 将其中一片STC89C52与液晶及按键模块相连，写入电表计数的程序。测试按键和液晶显示。步骤五 将NRF24L01的收发部分分别与两片STC89C52相连，写入发射一个常数的程序，检测收发模块及程序好使。步骤五 将显示、收发、超声波显示按键程序整合，检测系统是否能将发送端的超声波检测的距离测量出来发送到接收端在液晶上显示，检测报警参数的设置和报警。经过调试装置各组件的正常运行，达到预期的效果。键入文字 第七章 实验 第七章 实验7.1验证功能实验我对系统正常启动，距离测量误差，报警准确性，报警灵敏度进行测试。一、正常启动的测试。在两只机体的电池盒中装入电池后，按下各自的开关，使电路闭合，观察电源指示灯是否如预期亮起，接着观察超声波测距装置的指示灯是否亮起。再然后观察通过观察无线设备连接指示灯是否亮起，液晶显示器是否工作，亮起。如果电源指示灯没有亮起，一方面要检查电池电量是否足够，如若电池电量低则需要我们更换电池；一方面则需要排查电路是否存在短路和断路的故障，如若有这方面的问题，则需要排查连线是否存在质量问题，熔断设备连接，查出问题后改正连接方式。一步步排查超声波测距装置是否出故障，液晶显示器是否损坏等元件的完好。经过反复数十次接通电路，断开电路。验证电路不存在断路和短路的状况，元件工作指示灯正常，元件正常工作。系统中的元件都处于正常的运行状态。二、距离测量误差分析。将带有超声波测距装置的机体固定在空旷处，在正对方向9.0米到11.0米处，取出20个距离样本。11.0米到13.0米处同样取出20个样本距离。13.0米到15.0米处取出20个距离样本，算出并校核超声波测距的误差。实验数据如表7.1.1表7.1.1 测量距离误差表实际距离（单位米）超声波测出距离（单位米）误差（百分比）实际距离（单位米）超声波测出距离（单位米） 误差（百分比）9.08.960.4511.911.820.329.19.020.3212.011.920.359.29.120.6412.112.320.419.39.250.3812.212.180.439.49.340.3412.312.340.469.59.420.4412.412.370.429.69.560.4012.512.430.439.79.650.3812.612.540.209.89.760.3512.712.640.469.99.850.4212.812.690.5010.09.920.3412.912.830.4310.110.080.4313.012.910.4810.210.150.3613.113.010.4410.310.240.3513.213.140.4410.410.340.3313.313.250.4310.510.450.3613.413.360.4610.610.530.3113.513.510.3510.710.610.3713.613.560.3510.810.740.3613.713.710.3710.910.820.3013.813.760.4311.010.890.3013.913.850.3411.110.8990.3514.014.150.4611.211.2330.4214.114.130.5311.311.3450.4314.214.230.5111.411.3670.3614.314.280.5211.511.4320.3814.414.340.5011.611.5340.3614.514.560.3411.711.6780.3814.614.590.3311.811.7890.3314.714.640.32由实验可得到超声波距离测量的误差在千分之三十到千分之五十之内。在允许误差内，测距准确性得到验证。三、报警准确性测试。设置报警距离为10米、12米、14米、16米测试物体在这设定距离附近的报警准确性。 实验结果如表7.1.2所示。表7.1.2 报警实验结果设定报警距离（单位米）实际距离（单位米）是否报警109.5是10.5否1211.5是12.5否1413.5是14.5否1615.5是16.5否综上一系列测试实验可以得出装置的连接没有出现问题，各个装置正常运行，能够准确测距，准确报警。实现设计功能。7.2 应用实验本系统设计的初衷是提醒驾乘人员在上下车时注意周围环境，以达到降低由于驾乘人员分心致使的事故发生几率。所以我们需要将设计出来的设备来切实地运用到实际之中。实际生活中上下车时的安全隐患可以静止的物体、移动的物体。初步计划将装置置于左后视镜下，和车尾部。一、首先将装有超声波测距气的机体固定在交车左后视镜的下部。根据现有的条件做了几项障碍物正对车辆左后视镜的实验。（1）对报警距离内的静物的实验。报警距离设置为0.5米与10米，以0.5米为间隔。静物选择静止蹲着的人、静止站着的人、静止电动车如图7.2.1。并且离装置的距离都小于或等于设定的报警距离实验数据如表7.2.2。表7.2.2 报警实验表报警距离是否报警报警距离是否报警蹲着的人站着的人电动车蹲着的人站着的人电动车0.5m是是是5.5m是是是1.0m是是是6m是是是1.5m是是是6.5m是是是2m是是是7m是是是2.5m是是是7.5m是是是3m是是是8m是是是3.5m是是是8.5m是是是4m是是是9 m是是是4.5m是是是9.5m是是是5m是是是10m是是是图7.2.1 实验实况图根据实验结果发现设计的系统能够对这些在报警距离内的静物能够进行检测并报警。（2）对报警距离内的横向移动物体的实验。报警距离同样设置为0.5米与10米，以0.5米为间隔。实验中移动物体包括人，自行车，电动车，如图7.2.10。实验数据如表7.2.3所示。表7.2.3 移动物体实验表报警距离（单位米）是否报警报警距离（单位米）是否报警自行车人电动车自行车人电动车0.5否否否5.5是否否1.0否否否6是否否1.5否否否6.5是否否2否否否7是是否2.5否否否7.5是是否3是否否8是是否3.5是否否8.5是是否4是否否9 是是否4.5是否否9.5是是否5是否否10是是否实验结果是在安全距离设置为3米以上时行人能够正常的报警，3米以内报警没想行人便能撞上装置。而自行车在安全距离设置为7米以上时能够正常报警，7米以内同样出现几乎撞上度没能报警的情况。而电动车在我实验所取得安全距离没有能成功触发警报的。通过实验结果发现当我将报警距离设置更长后，系统能够监测更快的移动物体，但是移动速度较快的物体侧系统失效，没能够及时有效的报警。由此能得出该设计的系统的灵敏度太低，所以本系统能对静止的物体，和运动速度较低的物体作用明显，但是对于速度较快的物体则会出现有时失效的情况，工作迟缓，所以要考虑提高装置的灵敏度。（3）考虑到安全隐患可以来自多个方向，不仅仅正对着后视镜，还会出现在车身侧面的情况。我以超声波测距装置正对方向为0线，以障碍物和超声波装置为两点连线为转过的角度线。两线共同构成一个扇形区域，实验实况如图7.2.11。我要通过实验来测得该设计装置的最大扇形区域。将安全距离统一设置为2米，进行实验物体均静止，实验数据如表7.2.4。表7.2.4 安全距离2米扇形范围实验数据所在位置角度（度）是否报警所在位置角度（度）是否报警蹲着的人站着的人电动车蹲着的人站着的人电动车0是是是18否否否1是是是19否否否2是是是20否否否3是是是21否否否4是是是22否否否5是是是23否否否6是是是24否否否7是是是25否否否8是是是26否否否9是是是27否否否10是是是28否否否11是是是29否否否12是是是30否否否13是是是31否否否14是是是32否否否15是是是33否否否16否否否34否否否17否否否35否否否18否否否36否否否如实验结果可见将装置装在汽车左后视镜下，系统所发覆盖的扇形区域大概是28度，但不然发现测量较低物体时扇形区域会变得更小，比如此次实验中的蹲着的人，测得的区域开角只有11度。将安全距离设置为3米，实验数据如表7.2.5。图7.2.11 实验实况图表7.2.5 安全距离3米扇形范围实验数据所在位置角度（度）是否报警所在位置角度（度）是否报警蹲着的人站着的人电动车蹲着的人站着的人电动车0是是是18否否否1是是是19否否否2是是是20否否否3是是是21否否否4是是是22否否否5是是是23否否否6是是是24否否否7是是是25否否否8是是是26否否否9是是是27否否否10是是是28否否否11是是是29否否否12是是是30否否否13是是是31否否否14是是是32否否否15是是是33否否否16否是是34否否否17否否否35否否否18否否否36否否否安全距离设置为4米，实验数据如表7.2.6。表7.2.6 安全距离4米扇形范围实验数据所在位置角度（度）是否报警所在位置角度（度）是否报警蹲着的人站着的人电动车蹲着的人站着的人电动车0是是是18否否否1是是是19否否否2是是是20否否否3是是是21否否否4是是是22否否否5是是是23否否否6是是是24否否否7是是是25否否否8是是是26否否否9是是是27否否否10是是是28否否否11是是是29否否否12是是是30否否否13是是是31否否否14是是是32否否否15是是是33否否否16否是否34否否否17否否否35否否否18否否否36否否否安全距离设置为5米，实验数据如表7.2.7。表7.2.7 安全距离5米扇形范围实验数据所在位置角度（度）是否报警所在位置角度（度）是否报警蹲着的人站着的人电动车蹲着的人站着的人电动车0是是是18否否否1是是是19否否否2是是是20否否否3是是是21否否否4是是是22否否否5是是是23否否否6是是是24否否否7是是是25否否否8是是是26否否否9是是是27否否否10是是是28否否否11是是是29否否否12是是是30否否否13是是是31否否否14是是是32否否否15是是是33否否否16否否否34否否否17否否否35否否否18否否否36否否否安全距离设置为6米，实验数据如表7.2.8。表7.2.8 安全距离5米扇形范围实验数据所在位置角度（度）是否报警所在位置角度（度）是否报警蹲着的人站着的人电动车蹲着的人站着的人电动车0是是是18否否否1是是是19否否否2是是是20否否否3是是是21否否否4是是是22否否否5是是是23否否否6是是是24否否否7是是是25否否否8是是是26否否否9是是是27否否否10是是是28否否否11是是是29否否否12是是是30否否否13是是是31否否否14是是是32否否否15否是是33否否否16否否否34否否否17否否否35否否否18否否否36否否否安全距离设置为7米，实验数据如表7.2.9。表7.2.9 安全距离7米扇形范围实验数据所在位置角度（度）是否报警所在位置角度（度）是否报警蹲着的人站着的人电动车蹲着的人站着的人电动车0是是是18否否否1是是是19否否否2是是是20否否否3是是是21否否否4是是是22否否否5是是是23否否否6是是是24否否否7是是是25否否否8是是是26否否否9是是是27否否否10是是是28否否否11是是是29否否否12是是是30否否否13是是是31否否否14是是是32否否否15否否否33否否否16否否否34否否否17否否否35否否否18否否否36否否否通过实验数据可以画出最小可监测区域的扇形图，如图7.2.10。系统的作用区域较小为14度，但考虑检测区域应该是左右对称的，为此我猜想，装置的检测区域是可以通过调整所对的方向来扩大，为此我调整了超声波测距装置的指向，适当将其向左侧调整方向，转过14度，如图7.3.1。依然以车身的侧面线为0度。安全距离设置为2米，实验数据如表7.3.2。140图7.2.10 扇形区域图表7.3.2 安全距离2米扇形范围实验数据所在位置角度（度）是否报警所在位置角度（度）是否报警蹲着的人站着的人电动车蹲着的人站着的人电动车0是是是19是是是1是是是20是是是2是是是21是是是3是是是22是是是4是是是23是是是5是是是24是是是6是是是25是是是7是是是26是是是8是是是27是是是9是是是28是是是10是是是29是是是11是是是30是是是12是是是31否是是13是是是32否否否14是是是33否否否15是是是34否否否16是是是35否否否17是是是36否否否18是是是37否否否安全距离设置为3米。实验数据如表7.3.3所示。表7.3.3 安全距离3米扇形范围实验数据所在位置角度（度）是否报警所在位置角度（度）是否报警蹲着的人站着的人电动车蹲着的人站着的人电动车0是是是19是是是1是是是2