红外线测距系统的建立及其在汽车防撞系统中的应用.pdf

%##"年5月金湘亮等：红外线测距系统的建立及其在汽车防撞系统的应用第%+卷第+期

红外线测距系统的建立
及其在汽车防撞系统中的应用!

金湘亮，曾云，陈迪平
（湖南大学应用物理系，湖南长沙!"##$%）

摘要：采用一种新的测距原理，结合单片机，建立红外线测距系统。根据该系统设计、研制的汽车红外
防撞系统，具有自动检测并跟踪显示车与障碍物的距离；当达到设置的安全极限距离时，能发出声音报
警；若结合自动刹车装置，还具有自动刹车减速的功能。且该系统成本低，精确度较高，具有广阔的市
场。
关键词：红外线；计数；单片机；防撞
中图分类号：&’%"(文献标识码：)文章编号："##"*$$(（"%##"）#+*##!+*#+

准确度有了很大提高。
引言
!因此，本文研究的红外测距系统成本较低，机体尺
随着经济的发展，交通运输业日益繁荣，但由于道寸小，而且利用一种新的测距原理结合单片机技术的
路状态、交通管理等硬件难以跟上，加上驾驶超车、出处理，使测量精度有了较大提高；同时把这种测距系统
车开小差、错误估计车距等主观的原理，使相互碰撞的应用于汽车防撞系统中，并进行了装车防撞试验。试
交通事故频频发生。解决这个问题的根本措施在于给验结果表面，这种系统能探测的距离大于!#.，且分
行进中的汽车安装能自动跟踪测距，在危险距离内自析判断险情的速度快，准确性较高。
动刹车的装置。
红外线测距基本原理及其系统的建立
由于电子技术的发展，先后出现了激光测距、微波"
雷达测距、超声波测距及红外线测距。其中激光测距"#!基本原理
是靠激光束照射在前车上的反射镜（汽车尾部）反射回红外线发射器不断发射出频率为!#/01的红外
来的激光束探测两车距离。由于受恶劣的天气、汽车线，经障碍物反射，红外线接收器接收到反射波信号，
激烈的振动，反射镜表面磨损，污染等因素影响，使反并将其转变为电信号。测出发射波与接收到反射波的
射的激光束在一定功率上探测距离比可能探测的最大时间差!，即可求出距离"：
距离减少，损失很大，影响探测的精确度；微
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［］"2#!"
波雷达测距技术"为军事和某些工业开发采用的装备%
和振荡器等电路部分价格昂贵，现在几乎还没有开拓式中，#为光速度，一般取+3"#$.,4。
民用市场；超声波测距［%］在国内外已有人做过研究，由本文采用“计数”方式，通过单片机处理进行测量，
于采用特殊专用元件使其价格高，难以推广；红外线［+］其基本原理是：红外线发射器始终处于发射红外线的
作为一种特殊的光波，具有光波的基本物理传输特性状态，当红外接收器第一次接收到障碍物反射回的红
—反射、折射、散射等，且由于其技术难度相对不太大，外线时，经电路处理单片机给出一个计数启动信号，单
构成的测距系统成本低廉，性能优良，便于民用推广。片机的计数器开始以一定频率计数；当红外线接收器
当前测距系统所用的测距基本原理都是建立在测第二次接收到反射回的红外线时，经电路处理单片机
量时间差的基础上，而测量时间的方法主要有“脉冲方给出一个停止计数脉冲，计数器停止计数。通过编程，
式”和“调频*连续波方式”。这两种测量方式都是以模单片机自动处理，用脉冲的周期$乘以脉冲数%就得
拟电路来实现，由于器件延时的影响，使测量精度大大到发射红外线到接收红外线的时间差!，即：
下降。本文采用“计数”方式，通过单片机处理，使测量!2%$（%）

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（!）式代入（"）式就得测量距离。
!"!系统的建立
根据以上的测距原理，设计出系统的基本框图如
图"。

图!汽车红外防撞系统的电路原理框图
接收信号后经第"级与第!级放大电路放大，由施密
特触发器电路整形，送入单片机处理。其中,./控制
接收电路的增益，保证恒幅输出。

图"红外线测距系统基本框图单片机：由时钟振荡器和单片机组成，经过编程，
红外发射电路发射出#$%&’频率的红外线，当遇单片机实现自动计数、计算时间!和测量距离"，并将
到障碍物红外线发生漫反射，红外线接收电路第一次测量距离连续输出给显示装置，同时在车间距离为($
接收到反射的红外线时，给单片机一个信号脉冲，启动+时产生报警信号和车间距为!$+时，产生自动刹车
单片机内的计数器，计数器置位进入计数状态；当接收减速信号。
电路第二次接收到反射器的红外线时，经单片机处理译码显示电路：由译码电路、显示器组成，单片机
给出一个信号脉冲，使计数器停止计数，数据被锁存，输出的距离信号经译码器译码，通过显示器显示出来。
然后经单片机处理，将测量的距离显示在显示器上。可动态显示车与障碍物的距离。
报警部分：由触发器、驱动电路和小喇叭组成。当
#红外线测距在汽车防撞系统的应用
车间距为($+时单片机给触