基于单片机的船舶防撞预警系统设计与实现

发布时间：2017-05-20 20:04

  本文关键词：基于单片机的船舶防撞预警系统设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：交通是国民经济的大动脉，各种各样的交通运输工具也是层出不穷，船舶作为一种发展历史悠久，同时也是重要的交通运输工具，仍然在为人类的社会进步、经济繁荣作出巨大的贡献。但是人们在享受水运交通快捷、便利、实惠的同时也在为船舶频频发生的事故所困扰。一方面船舶与船舶之间的碰撞时有发生，另一方面船舶与桥梁之间的事故所引起的后果将更加严重。这些事故不仅造成经济损失、环境破坏，更重要的是人的生命安全遭到威胁。为了提高船舶自我保护能力，降低船桥之间的事故率，，研制一种高效、经济的安装于船舶上的防撞预警系统装置具有极大的现实意义。 本系统的设计以较高性价比、高效准确为出发点，利用高性能单片机作为控制核心，采用激光测距传感器与两个自由度电动载台底座结合方法以扩大其扫描范围。该电动载台由一个由直流电机和步进电机组成的，其中的直流电机进行水平方向转动，检测周围船只、桥墩等；步进电机进行垂直方向转动，测量大桥横梁高度。当测量的得到的距离或者高度小于阈值门限时，系统便会发出声光警报提醒操作人员及时调整航行状态，以便船舶安全避让。 本系统具有三个工作模式可以选择，以应对水域交通复杂的环境因素。针对课题要求，负责人进行了软硬件设计，在完成了仿真实验之后进行了样机的制作，目前样机制作完成，各项数据基本达到预期要求。
【关键词】：船舶 避碰 激光测距 单片机 电动载台
【学位授予单位】：浙江海洋学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U676.1;U675.7
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 课题研究的背景12-14
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势14-17
• 1.3.1 自动雷达标绘仪14-15
• 1.3.2 全球船载自动识别系统15
• 1.3.3 船舶智能避碰专家系统15-16
• 1.3.4 论文的选题依据16-17
• 1.4 本文的主要研究内容17-18
• 1.5 本文组织结构18-20
• 第二章 激光测距技术研究20-31
• 2.1 常见的测距方式和传感器20-22
• 2.1.1 超声波测距方式20
• 2.1.2 红外线测距方式20-21
• 2.1.3 毫米波测距方式21
• 2.1.4 激光测距方式21-22
• 2.2 激光技术22-24
• 2.2.1 激光简介22-23
• 2.2.2 激光的特性23-24
• 2.3 激光测距原理24-31
• 2.3.1 脉冲激光测距原理24-26
• 2.3.2 脉冲激光测距的误差因素26
• 2.3.3 相位法激光测距原理26-28
• 2.3.4 相位激光测距的误差因素28-29
• 2.3.5 其他激光测距29
• 2.3.6 脉冲激光测距与相位激光测距对比29-31
• 第三章 船舶防撞预警系统的硬件设计31-48
• 3.1 船舶防撞预警系统的工作原理和结构31-32
• 3.2 激光测距传感器的选型和单片机通信控制电路设计32-37
• 3.2.1 激光测距传感器的选型32-34
• 3.2.2 激光测距传感器的组成部分和功能34-36
• 3.2.3 激光测距传感器与单片机通信接口36-37
• 3.3 两自由度底座设计37-40
• 3.3.1 电动底座结构设计37-38
• 3.3.2 电动底座水平直流电机驱动电路设计38-39
• 3.3.3 电动底座垂直步进电机驱动电路设计39-40
• 3.4 控制与数据处理单元设计40-41
• 3.5 显示单元设计41-43
• 3.6 键盘设计43-44
• 3.7 声光警报电路设计44-45
• 3.8 船舶防撞预警整体电路设计与 PCB 板介绍45-48
• 3.8.1 船舶防撞预警整体电路设计45
• 3.8.2 船舶防撞预警整体电路 PCB 板介绍45-48
• 第四章 系统软件设计48-56
• 4.1 主监控程序设计48
• 4.2 数据采集处理程序设计48-52
• 4.2.1 串行接口工作原理49-50
• 4.2.2 激光测距仪的指令50-51
• 4.2.3 单片机数据处理51-52
• 4.3 LCD 显示屏程序与键盘程序设计52-54
• 4.3.1 LCD 显示屏程序设计52-53
• 4.3.2 键盘程序设计53-54
• 4.4 电动底座控制程序设计54-56
• 4.4.1 电动底座水平电机控制程序设计54-55
• 4.4.2 电动底座垂直步进电机控制程序设计55-56
• 第五章 系统功能介绍与仿真实现56-61
• 5.1 系统功能介绍56-57
• 5.2 系统测量大桥高度原理及总体流程57-58
• 5.3 系统样机制作58-59
• 5.4 系统的测量数据误差分析59-61
• 第六章 全文总结和展望61-63
• 6.1 本文工作总结61
• 6.2 本文的不足之处和展望61-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 攻读学位期间发表的学术论文及相关研究成果68-69
• 附录Ⅰ69-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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3 毕修颖,贾传荧,吴兆麟,姜广生;船舶避碰行动领域模型的研究[J];大连海事大学学报;2003年01期

4 陈斌;单片机应用系统抗干扰技术[J];电子产品世界;2005年14期

5 牛洪涛;RS-232 电平与 TTL 电平之间的转换[J];电子仪器仪表用户;1998年01期

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7 王德,李学千;半导体激光器的最新进展及其应用现状[J];光学精密工程;2001年03期

8 丁晓华;自动识别系统的结构、原理和用途[J];航海技术;2000年06期

9 王世远,许开宇;AIS现状、前景及对策[J];航海技术;2001年05期

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1 贾方秀;多频调制的相位法激光测距中若干关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

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本文编号：382637