李文娟（1979—）
女，西北工业大学硕士研究生，现任南昌航空工业学院教师，专业方向为通讯及测控网络技术。

    随着现代社会工业化程度的高度发展，交通安全问题已成为各国亟待解决的大课题。解决这个问题的根本措施在于行进中的汽车能自动跟踪测距，在危险距离内自动刹车。汽车防撞系统集光、声、电、机于一体，不管车辆处于什么样的驾驶状态，在紧急避险时都能平稳停车。尤其在雨天、雪天、雾天等能见度低的恶劣天气情况下，性能丝毫不受影响。汽车自动防撞系统在处理防止撞车发生时，采用全智能化的过程。

1 系统总体设计

    本文提出了超声波应用于汽车防撞系统，借助于超声波的基本特征和传播特点，根据超声波测距原理 s=c*t/2，由发射超声波到超声波探测器收到回波的时间t，测出离障碍物距离。应用透射式光电传感器，由施密特触发器CD4093输出速度脉冲信号，计数脉冲个数，即可测出汽车速度。把距离信号和汽车速度信号输入到单片机 MCS-51中，应用汇编语言对其软件编程，把距离信号与各个车速对应的安全距离进行比较判断，是否给出报警及刹车信号。
　　
    汽车超声波防撞系统框图如图1所示。

2 各模块设计

    2.1 超声波汽车测距

    在超声波测距硬件电路中，充分利用8051单片机双向并行口的输入和输出功能，进行信号的发送、接收等控制。

    超声波探测头选频频率为40kHz方波，软件编程在单片机的输入端口上直接产生20个方波脉冲，再通过变压器升压变换，经超声波探测头发射出去。

    发射信号遇到障碍物后反射回来，由同一超声波探测头接收并送到接收电路。送入单片机的接受端。当接收电路有信号时端口为低电平。检测其管脚状态，就可以得到超声波探测头接收到第一个信号的时刻，s=c*t/2，从而计算出从发送信号到接收到第一个反射信号的时间t，计算出障碍物与汽车的距离S。流程如图2所示。 

    2.2 光电传感器测速

    采用透射式光电传感器测车速。每当圆盘上的长方孔与光电开关上的透光孔重合，则光敏三极管受到光而通过电流，使施密特触发器CD4093输出高电平，当圆盘转至透光孔被遮时，CD4093输出低电平。随着圆盘不停地转动，CD4093便输出脉冲序列。测出输出脉冲个数，结合圆盘每一周的孔数，使可算出旋转的转速及转角。圆盘由汽车的车轮转轮驱动，算出圆盘的转速就可间接地计算出汽车的转速，得知汽车的行驶速度。

3 结束语

    频率高于20kHz的超声波波长短、方向性好、能够呈射线定向传播，碰到界面就会有显著反射。这些特性有利于选用超声波做媒体，测定物体的位置、距离甚至形状等。

    本文介绍的超声波防撞系统，能充分发挥8051的数据处理和实时控制功能，使系统工作于最佳状态，提高灵敏度。具有体积小、使用方便的特点。

    获得可以接受的低虚警率，是检测防撞雷达理论研究中的重点和难点。针对编码步进调频连续波信号在防撞系统中的应用，用试凑逼近算法来检测危险目标，在发射波形中加入伪随机序列调制，能够有效地去除虚警。

参考文献：

    [1] 李伯成.基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计[M].电子工业出版社.

    [2] Thoamas L.Floyd. 数字电子技术（第九版）[M].电子工业出版社. 

    [3] 胡广书.数字信号处理 理论、算法与实现（第二版）[M].清华大学出版社.