江阴职业技术学院
毕业论文
课题：汽车倒车雷达设计
专业电子信息工程技术
学生姓名沈云极
班级09电信1班
学号09030725
指导教师张文洁
完成日期
摘要
随着社会经济的发展和交通运输业的不断兴旺，汽车的数量在不断的增加。交通拥挤状况也日益严重，撞车事件也经常发生，造成了很多不可避免的人声伤亡和经济损失，面对这种情况，设计一种响应快、可靠性高并且比较经济的汽车防撞预警系统显得非常的重要。超声波测距法是一种最常见的距离测量方法。本文介绍的就是利用超声波测距法设计一种倒车防撞报警系统。
本文的内容是基于超声波测距的倒车防撞系统的设计，主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和AT89S51单片机结合于一体，设计出一种基于AT89S51单片机得倒车防撞系统。本系统采用软硬结合的方法，具有模块化和多用化的特点。
论文概述了超声波检测的发展及基本原理，阐述了超声波传感器的原理及特性。对于系统的一些主要参数进行了讨论，并且在介绍超声波测距系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。通过多种发射接收电路设计方案比较，得出了最佳设计方案，并对系统各个设计单元的原理进行了介绍。对组成各系统电路的芯片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理。论文介绍了系统的软件结构，通过编程来实现系统功能。
Abstract
With the social and economic development and transportation continues to boom, the automobile quantity climbs in the first mate. Traffic congestion condition also day by day serous, the collision event occurred repeatedly, has caused the inevitable person casualties and the economic loss, in view of this kind of situation, designed one kind to respond quickly, the reliability was high also a more economical automobile guards against hits the early warning system imperative, the ultrasonic wave range finding was the most common one distance range finder method, this article introduces is guards against using the ultrasonic wave range finding design one kind of reversing collision avoidance system.
The paper is based on the ultrasonic distance reversing collision avoidance system design, mainly using ultrasound features and advantages, ultrasound ranging system and the integration with the integration AT89S51 monolithic integrated circuit, AT89S51 monolithic integrated circuit based on the design of a reverse collision avoidance warning systems. The system used software and hardware integrated approach of modular and multi-use characteristics.
The paper outlines the development and the basic principles of ultrasound tests on the principles and characteristics of ultrasound sensors. Some of the main
parameters for the system were discussed, and introducing ultrasonic ranging system functions basic, the overall composition of the system. Through multiple launch reception circuit design comparison, the best designed programme drawn, and various system design modules principles introduced. On the composition of the system circuit chip introduced and elaborated the principles of their work. Papers introduced system software architecture, through programming to achieve system function.
目录
摘要........................................................... I Abstract ........................................................ I 目录......................................................... II 第一章绪论.. (1)
1.1 课题设计的目的和意义 (1)
1.2 国内应用现状 (1)
第二章总体方案 (3)
2.1 本设计的研究方法 (3)
2.2系统整体方案的设计 (3)
2.3 系统整体方案的论证 (3)
2.4 超声测距原理 (3)
2.4.1 超声波测距概述 (3)
2.4.2 超声波传感器介绍 (4)
2.4.3 超声波测距的原理 (5)
第三章系统硬件设计 (7)
3.1 AT89S51单片机 (7)
3.2超声波测距的系统及其组成 (8)
3.2.1 超声波测距单片机系统 (9)
3.2.2 超声波发射、接受电路 (9)
3.3.3 显示电路 (11)
3.3.4 供电电路 (11)
3.2.5 报警输出电路 (12)
第四章系统软件设计 (13)
4.1 主程序设计 (13)
4.2 超声波测距子程序及其流程图 (13)
4.3 超声波测距流程图 (16)
第五章系统调试与误差分析 (17)
5.1调试步骤 (17)
我的错误与纠正 (17)
调试准备........................................ 错误！未定义书签。
5.2 调试现象 (20)
5.3 误差分析 (21)
5.3.1 性能分析 (21)
5.3.2 误差分析 (21)
结论 (24)
参考资料 (25)
致谢 (26)
附录一超声波测距原理图 (27)
附录二 PCB图 (28)
附录三实物图 (29)
附录四程序 (30)
第一章绪论
1.1 课题设计的目的和意义
随着汽车的普及，越来越多的家庭拥有了汽车。交通拥挤状况也随之出现，撞车事件也是经常发生，人们在享受汽车带来的乐趣和方便的同时，更加注重的是汽车的安全性，许多“追尾”事故都与车距有着密切的关系。为了解决这个安全问题，设计一种汽车测距防撞报警系统势在必行。
由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单。所以超声波测距法是一种非常简单常见的方法，应用在汽车停车的前后左右防撞的近距离测量，以及在汽车倒车防撞报警系统中，超声波作为一种特殊的声波，具有声波传输的基本物理特性—折射，反射，干涉，衍射，散射。超声波测距是利用其反射特性，当车辆后退时，超声波测距传感器利用超声波检测车辆后方的障碍物位置，并利用LED显示出来，当到达一定距离时，系统能发出报警声，进而提醒驾驶人员，起到安全的左右。
通过本课题的研究，将所学到的知识用在实践中并有所创新和进步。该设计可广泛应用在生活、军事、工业等各个领域，它需要设计者有较好的数电、模电知识，并且有一定的编程能力，综合运用所学的知识实现对超声波发射与接收信号进行控制，通过单片机程序对超声波信号进行相应的分析、计算、处理最后显示在LED数码管上。
1.2 国内应用现状
近年来，由于导航系统、工业机器人的自动测距、机械加工自动化等方面的需要，自动测距变得十分重要。与同类测距方法相比，超声波测距法具有以下优势：
（1）相对于声波，超声波有定向性较好、能量集中、在传输过程中衰减较小、反射能力强等优势。
（2）和光学方法相比，超声波的波速较小，可以直接测量较近的目标，纵向分辨率高；对色彩、光照度、电磁场不敏感，被测物体处于黑暗、烟雾、电磁干扰、有毒等比较恶劣的环境有一定的适应能力。特别是在海洋勘测具有独特的优点。
（3）超声波传感器结构简单，体积小，费用低，信息处理简单可靠，便于小型化和集成化。
随着科学技术的快速发展，超声波的应用将越来越广泛。但就目前技术水平来说，人们利用超声波的技术还十分有限，因此，这是一个正在不断发展而又有无限前景的技术。
超声波测距技术在社会生活中已有广泛的应用，目前对超声波的精度要求越来越大。超声波作为一种新型的工具在各方面都有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。未来超声波测距技术将朝着更高精度，更大应用范围，更稳定方向发展。
第二章总体方案
2.1 本设计的研究方法
本设计选用TCT40-16T/R超声波传感器。了解超声波测距的原理的，只有对理论知识有一定的学习才能运用到实际操作中。根据原理设计超声波测距仪的硬件结构电路。对设计的电路进行分析能够产生超声波，实现超声波的发送和接收，从而实现利用超声波测距的方法测量物体之间的距离。具体设计一个基于单片机的超声波测距器，包括单片机控制电路，发射电路，接收电路，LED显示电路。
2.2系统整体方案的设计
由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到农业生产等自动化的使用要求。
超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率、和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前在近距离测量方面常用的是压电式超声波换能器。根据设计要求并综合各方面因素，本文采用AT89S51单片机作为控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器。
2.3 系统整体方案的论证
超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。实用的测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。此次设计采用反射波方式。
测距仪的分辨率取决于对超声波传感器的选择。超声波传感器是一种采用压电效应的传感器，常用的材料是压电陶瓷。由于超声波在空气中传播时会有相当的衰减，衰减的程度与频率的高低成正比；而频率高分辨率也高，故短距离测量时应选择频率高的传感器，而长距离的测量时应用低频率的传感器。
2.4 超声测距原理
2.4.1 超声波概述
超声波是一种频率超过20KHz的机械波。超声波作为一种特殊的声波，同样具有声波传输的基本物理特性—反射、折射、干涉、衍射、散射。超声波具有方向性集中、振幅小、加速度大等特点，可产生较大力量，并且在不同的媒质介面，超声波的大部分能量会反射。利用超声检测往往比较迅速，方便，易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业使用的要求，主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：液位、井深、管道长度等场合。
超声波测量在国防、航空航天、电力、石化、机械、材料等众多领域具有广泛的作用，它不但可以保证产品质量、保障安全，还可起到节约能源、降低成本的作用。超声波与光波、电磁波、射线等检测相比，其最大特点是穿透力强，几乎可以在任何物体中传播，了解被测物体内部情况。超声检测设备还具有结构简单，成本低廉的优点，有利于工程实际使用。
2.4.2 超声波传感器介绍
超声波传感器是一种将其他形式的能转变为所需频率的超声能或是把超声能转变为同频率的其他形式的能的器件。目前常用的超声波传感器有两大类，即电声型与流体动力型。电声型主要包括压电传感器、磁致伸缩传感器、静电传感器。流体动力型包括有气体和液体两种类型的哨笛。由于工作频率与应用目的不同，超声波传感器的结构形式是多种多样的，并且名称也有不同，例如在超声检测和诊断中习惯上都把超声波传感器称为探头，而工业中采用的流体动力型传感器称为“哨”或“笛”。
压电传感器属于超声波传感器中电声型的一种。探头由压电晶片、楔块、接头等组成，是超声检测中最常用的实现电能和声能相互转换的一种传感器件，是超声波检测装置的重要组成部分。压电材料分为晶体和压电陶瓷两类。属于晶体的如石英、铌酸锂等，属于压电陶瓷的有锆钛酸铅，钛酸钡等。其具有下列的特性：把这种材料置于电场之中，它就产生一定的应变；相反，对这种材料施以外力，则由于产生了应变就会在其内部产生一定方向的电场。所以，只要对这种材料加以交变电场，它就会产生交变的应变，从而产生超声振动。因此，用这种材料可以制成超声传感器。
传感器的主要组成部分是压电晶片。当压电晶片受发射电脉冲激励后产生振动，即可发射声脉冲，是逆压电效应。当超声波作用于晶片时，晶片受迫振动引起的形变可转换成相应的电信号，是正压电效应。前者用于超声波的发射，后者即为超声波的接收。超声波传感器一般采用双压电陶瓷晶片制成。这种超声传感器需要的压电材料较少，价格低廉，且非常适用于气体和液体介质中。在压电陶瓷上加上有大小和方向不断变化的交流电压时，根据压电效应，就会使压电陶瓷晶片产生机械变形，这种机械变形的大小和方向在一定范围内是与外加电压的大小和方向成正比的。也就是说，在压电陶瓷晶片上加有频率为f
交流电压，它就
会产生同频率的机械振动，这种机械振动推动空气等媒介，便会产生超声波。如果在压电陶瓷晶片上有超声机械波作用，这将会使其产生机械变形，这种机械变形是与超声机械波一致的，机械变形使压电陶瓷晶片产生频率与超声机械波相同的电信号。
压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的逆向压电效应来工作的。超声波发生器内部结构如图2-1所示，它有两个压电晶片和一个锥形振子，当它的两
极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动锥形振子振动，便产生超声波。反之，如果两极间未外加电压，当锥形振子接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转化为电信号，这时它就成为超声波传感器。
图2-1 压电式超声波传感器结构图
压电陶瓷晶片有一个固定的谐振频率，即中心频率f
。发射超声波时，加在
其上面的交变电压的频率要与它的固有谐振频率一致。这样，超声传感器才有较高的灵敏度。当所用压电材料不变时，改变压电陶瓷晶片的几何尺寸，就可非常方便的改变其固有谐振频率。利用这一特性可制作成各种频率的超声波传感器。
一般常用的超声波传感器有两种：专用型和兼用型。专用型是发送器用作发送超声波，接收器用作接收超声波；兼用型就是发送器和接收器是一体的传感器，既可以发送超声波，又可以接收超声波。本设计选用的超声波传感器是专用型，其型号为TCT40-16T和TCT40-16R，其中40表示传感器工作的中心频率为
40KHz,16表示传感器的外径为16mm，T和R分别表示发射器和接收器。
2.4.3 超声波测距的原理
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到发射波就立即停止计时。假设超声波在空气中的传播速度为v，根据计时器记录的时间t，发射点距障碍物的距离H，如图2.2所示
图2-2 超声波测距原理
图2-2中被测距离为H ，两探头中心距离的一半用M 表示，超声波单程所走过的距离用L 表示，由图可得：
θcos L H = (1) ()H M arctan =θ (2) 将式(2)带入式(1)得：
()[]H M L H arctan cos = (3) 在整个传播过程中，超声波所走过的距离为：
vt L =2 (4) 式中：v 为超声波的传播速度，t 为传播时间，即为超声波从发射到接收的时间。将式(4)带入式(3)可得：
()[]H M vt H arctan cos 5.0= (5) 当被测距离H 远远大于M 时，式(5)变为：
vt H 5.0= (6) 这就是所谓的时间差测距法。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离[2]。
由于是利用超声波测距，要测量预期的距离，所以产生的超声波要有一定的功率和合理的频率才能达到预定的传播距离，同时这是得到足够的回波功率的必要条件，只有得到足够的回波频率，接收电路才能检测到回波信号和防止外界干扰信号的干扰。经分析和大量实验表明，频率为40KHz 左右的超声波在空气中传播效果最佳，同时为了处理方便，发射的超声波被调制成具有一定间隔的调制脉冲波信号。
第三章 系统硬件设计
按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由单片机主控模块、显示模块、超声波发射模块、接收模块共四个模块组成。
单片机主控芯片使用51系列AT89S51单片机，该单片机工作性能稳定，同时也是在单片机课程设计中经常使用到的控制芯片。
发射电路由单片机输出端直接驱动超声波发送。
接收电路使用三极管组成的放大电路，该电路简单，调试工作小较小。
图3-1：系统设计框图
硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波接收电路、报警输出电路、供电电路等几部分。单片机采用AT89S51，系统晶振采用12MHz 高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机用P2.7端口输出超声波换能器所需的40kHz 的方波信号，P3.5端口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的3位共阳LED 数码管，段码输出端口为单片机的P2口，位码输出端口分别为单片机的P3.4、P3.2、P3.3口,数码管位驱运用PNP 三极管S9012三极管驱动。 3.1 AT89S51单片机
AT89S51是美国ATMEL 公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes 的可系统编程的Flash 只读程序存储器,器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash 程序存储器既可在线编程（ISP ）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL 公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多高性价比
单片机控制系统（AT89S51）超声波接
收模块超声波发射模块
供电单元
显示模块
的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
主要性能参数：
·与MCS-51产品指令系统完全兼容
·4k字节在系统编程（ISP）Flash闪速存储器
·1000次擦写周期
·4.0－5.5V的工作电压范围
·全静态工作模式：0Hz－33MHz
·三级程序加密锁
·128×8字节内部RAM
·32个可编程I／O口线
·2个16位定时／计数器
·6个中断源
·全双工串行UART通道
·低功耗空闲和掉电模式
·中断可从空闲模唤醒系统
·看门狗（WDT）及双数据指针
·掉电标识和快速编程特性
·灵活的在系统编程（ISP字节或页写模式）
除此以外AT89S51还提供一个5 向量两级中断结构，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时／计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
3.2超声波测距的系统及其组成
本系统由单片机AT89S51控制，包括单片机系统、发射电路与接收放大电路和显示电路几部分组成，如图3-1 所示。硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波接收电路三部分。单片机采用AT89S51。采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机用P2.7端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号，P3.5端口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的3位共阳LED数码管，段码输出端口为单片机的P2口，位码输出端口分别为单片机的P3.4、P3.2、P3.3口,数码管位驱运用PNP三极管S9012三极管驱动。
超声波接收头接收到反射的回波后，经过接收电路处理后，向单片机P3.5输入一个低电平脉冲。单片机控制着超声波的发送，超声波发送完毕后，立即启动内部计时器T0计时，当检测到P3.5由高电平变为低电平后，立即停止内部计
时器计时。单片机将测得的时间与声速相乘再除以2即可得到测量值，最后经3位数码管将测得的结果显示出来。
3.2.1 超声波测距单片机系统
超声波测距单片机系统主要由：AT89S51单片机、晶振、复位电路、电源滤波部份构成。由K1，K2组成测距系统的按键电路。用于设定超声波测距报警值。如图3-3。
图3-2：超声波测距单片机系统
3.2.2 超声波发射、接受电路
超声波发射如图3-3，接收电路如图3-4。超声波发射电路由电阻R1、三极管BG1、超声波脉冲变压器B及超声波发送头T40构成，超声波脉冲变压器，在这里的作用是提高加载到超声波发送头两产端的电压，以提高超声波的发射功率，从而提高测量距离。接收电路由BG1、BG2组成的两组三级管放大电路构成；超声波的检波电路、比较整形电路由C7、D1、D2及BG3组成。
40kHz的方波由AT89S51单片机的P2.7输出，经BG1推动超声波脉冲变压器，在脉冲变压器次级形成60VPP的电压，加载到超声波发送头上，驱动超声波发射头发射超声波。发送出的超声波，遇到障碍物后，产生回波，反射回来的回波由超声波接收头接收到。由于声波在空气中传播时衰减，所以接收到的波形幅值较低，经接收电路放大，整形，最后输出一负跳变，输入单片机的P3脚。
图3-3：超声波测距发送单元
该测距电路的40kHz方波信号由单片机AT89S51的P2.7发出。方波的周期为1/40ms，即25μs，半周期为12.5μs。每隔半周期时间，让方波输出脚的电平取反，便可产生40kHz方波。由于单片机系统的晶振为12M晶振，因而单片机的时间分辨率是1μs，所以只能产生半周期为12μs或13μs的方波信号，频率分别为41.67kHz和38.46kHz。本系统在编程时选用了后者，让单片机产生约38.46kHz 的方波。
图3-4：超声波测距接收单元
由于反射回来的超声波信号非常微弱，所以接收电路需要将其进行放大。接收电路如图3-4所示。接收到的信号加到BG1、BG2组成的两级放大器上进行放大。每级放大器的放大倍数为70倍。放大的信号通过检波电路得到解调后的信号，即把多个脉冲波解调成多个大脉冲波。这里使用的是I N 4148检波二极管，输出的直流信号即两二极管之间电容电压。该接收电路结构简单，性能较好，制
作难度小。
3.3.3 显示电路
本系统采用三位一体L E D 数码管显示所测距离值，如图3-6。数码管采用动态扫描显示，段码输出端口为单片机的P2口，位码输出端口分别为单片机的P3.4、P3.2、P3.3口,数码管位驱运用PNP三极管S9012三极管驱动。
图3-5：显示单元
3.3.4 供电电路
本测距系统由于采用的是LED数码管用为显示方式，正常工作时，系统工作电流约为30-45mA，为保证系统统计的可靠正常工作，系统的供电方式主要交流AC6-9伏，同时为调试系统方便，供电方式考虑了第二种方式，即由USB口供电，调试时直接由电脑USB口供电。6伏交流是经过整流二极管D1-D4整流成脉动直流后，经虑波电容C1虑波后形成直流电，为保证单片机系统的可电，供电路中由5伏的三端称压集成电路进行稳压后输出5伏的真流电供整个系统用电，为进一步提高电源质量，5伏的直流电再次经过C3、C4滤波。
图3-6：供电单元电路图
3.2.5 报警输出电路
为提高测测距系统的实用性，本测距系统的报警输出提供开关量信号及声响信号两种方式。
方式一：报警信号由单片机P3.1端口输出，继电器输出，可驱动较大的负载，电路由电阻R6、三极管BG9、继电器JDQ组成，当测量值低于事先设定的报警值时，继电器吸合，测量值高于设定的报警值时，继电器断开。
方式二：报警信号由单片机P0.2口输出，提供声响报警信号，电路由电阻R7、三极管BG8、蜂鸣器BY组成，当测量值低于事先设定的报警值时，蜂鸣器发出“滴、滴、滴…..”报警声响信号，测量值高于设定的报警值时，停止发出报警声响。报警输出电路如图3-7。
图3-7：报警输出电路
第四章系统软件设计
4.1 主程序设计
超声波测距的软件设计主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收程序及显示子程序组成。超声波测距的程序既有较复杂的计算（计算距离时），又要求精细计算程序运行时间（超声波测距时），所以控制程序可采用C语言编程。
主程序首先是对系统环境初始化，设定时器0为计数，设定时器1定时。置位总中断允许位EA。进行程序主程序后，进行定时测距判断，当测距标志位ec=1时，测量一次，程序设计中，超声波测距频度是4-5次/秒。测距间隔中，整个程序主要进行循环显示测量结果。当调用超声波测距子程序后，首先由单片机产生4个频率为38.46kHz超声波脉冲，加载的超声波发送头上。超声波头发送完送超声波后，立即启动内部计时器T0进行计时，为了避免超声波从发射头直接传送到接收头引起的直射波触发，这时，单片机需要延时约1.5 -2ms时间（这也就是超声波测距仪会有一个最小可测距离的原因，称之为盲区值）后，才启动对单片机P3.5脚的电平判断程序。当检测到P3.5脚的电平由高转为低电平时，立即停止T0计时。由于采用单片机采用的是12 MHz的晶振，计时器每计一个数就是1μs，当超声波测距子程序检测到接收成功的标志位后，将计数器T0中的数（即超声波来回所用的时间）按式（2）计算，即可得被测物体与测距仪之间的距离。
设计时取15℃时的声速为340 m/s则有： d=(c×t)/2=172×T0/10000cm 其中，T0为计数器T0的计算值。测出距离后结果将以十进制BCD码方式送往LED显示约0.5s，然后再发超声波脉冲重复测量过程。
4.2 超声波测距子程序及其流程图
void wdzh()
{
TR0=0;
TH1=0x00;
TL1=0x00;
csbint=1;
sx=0;
delay(1700);
csbfs();
csbout=1;
TR1=1;
i=yzsj;
while(i--)
{
}
i=0;
while(csbint) //判断接收回路是否收到超声波的回波
{
i++;
if(i>=3300)
csbint=0;
}
TR1=0;
s=TH1;
s=s*256+TL1;
TR0=1;
csbint=1;
jsz=s*csbc; //计算测量结果
jsz=jsz/2;
}
产生超声波的子程序：
为了方便程序移置及准确产生超声波信号，本测距的超声波产生程序是用汇编语言编写的进退声波产生程序。产生的超声波个数为
UCSBFS SEGMENT CODE
RSEG UCSBFS
PUBLIC CSBFS
CSBFS: mov R6,#8h ;超声波发射的完整波形个数：共计四个
here: cpl p2.7 ;输出40kHz方波
nop
nop
nop
nop
nop
nop
nop
nop nop
djnz R6,here RET
END
流程图：
标志=1？
发送超声波
启动计时器T0
延时避开盲区
收到回波否？
停止计时
计算测量值
结束
超声波测距
预设时间
N
Y
N
N
Y
N
4.3 超声波测距流程图
开始
初始化
启动定时器
测量标志
超声波测距
距离>上限值
距离<盲区值
测量段码转换
显示
距离<报警值
报警输出
显示值=CCC
显示值= - - -设定段码转换
=1
=0Y
N
N
Y
Y N
基于单片机的汽车倒车雷达系统设计 摘要 随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升。交通拥挤状况也日趋严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损失，针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车倒车防撞预警系统势在必行。本设计是利用最常见的超声波测距法来设计的一种基于单片机的汽车倒车雷达系统。 本设计的主要是基于STC89C52单片机利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和STC89C52单片机结合于一体，设计出一种基于STC89C52单片机的汽车倒车雷达系统。该系统采用软、硬件结合的方法，实现了汽车与障碍物之间距离的显示以及危险距离的声光报警等功能。 本设计论文概述了超声波检测的发展及基本原理，阐述了超声波传感器的原理及特性。在超声波测距系统功能和STC89C52单片运用的基础上，提出了系统的总体构成，对系统各个设计单元的原理进行了介绍，并且对组成各单元硬件电路的主要器件做了详细说明和选择。本设计论文还介绍了系统的软件结构，并通过编程来实现系统功能和要求。 关键词：汽车倒车雷达、STC89C52、超声波、测量距离、显示距离、声光报警
第一章绪论 课题设计的目的和意义 随着汽车的普及，越来越多的家庭拥有了汽车。交通拥挤状况也随之出现，撞车事件也是经常发生，人们在享受汽车带来的乐趣和方便的同时，更加注重的是汽车的安全性，许多“追尾”事故都与车距有着密切的关系。为了解决这个安全问题，设计一种汽车测距防撞报警系统势在必行。 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单。所以超声波测距法是一种非常简单常见的方法，应用在汽车停车的前后左右防撞的近距离测量，以及在汽车倒车防撞报警系统中，超声波作为一种特殊的声波，具有声波传输的基本物理特性—折射，反射，干涉，衍射，散射。超声波测距是利用其反射特性，当车辆后退时，超声波测距传感器利用超声波检测车辆后方的障碍物位置，并利用LED 显示出来，当到达一定距离时，系统能发出报警声，进而提醒驾驶人员，起到安全的左右。 通过本课题的研究，将所学到的知识用在实践中并有所创新和进步。该设计可广泛应用在生活、军事、工业等各个领域，它需要设计者有较好的数电、模电知识，并且有一定的编程能力，综合运用所学的知识实现对超声波发射与接收信号进行控制，通过单片机程序对超声波信号进行相应的分析、计算、处理最后显示在液晶显示屏上。
课程设计说明书 汽车倒车雷达设计 学生姓名XXX 班级机制1001班 学号201021xxxx16 日期2013.07.01—2013.07.12
随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量大幅增长，随着汽车的增多和停车位日趋紧张，泊车成为很多车主头痛的问题，这时倒车雷达就成了汽车的好助手。倒车雷达是汽车泊车安全辅助装置，能以比较直观的显示告知驾驶员后方障碍物的情况，解除了驾驶员泊车时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了倒车的安全性。超声波测距法是常见的一种距离测距方法，本文介绍的就是利用超声波测距法设计的一种倒车防撞报警系统。控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。 设计通过多种发射接收电路设计方案比较，得出了最佳设计方案，并对系统各个单元的原理进行了介绍，对组成系统电路的芯片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理，对超声波传感器的选用经过了仔细的思考，并详细的说明其功能和作用原理。文章介绍了系统系统的软件结构，通过编程来实现系统功能。 关键词：单片机；超声波；测距；传感器
1引言 (2) 1.1背景 (2) 1.2设计的要求和难点 (2) 2总体方案设计 (3) 2.1 系统构成图 (3) 2.2 工作原理 (3) 3硬件设计 (5) 3.1 超声波发射与接收电路 (5) 3.1.1 发射电路 (5) 3.1.2 接收电路 (7) 3.2 ADC0832转换器特点与接线图 (9) 3.3 传感器型号及说明 (12) 4软件设计 (13) 4.1 系统流程图 (13) 4.2 编程程序 (15) 5设计小结 (17) 参考文献 (18)
基于STM32可视化倒车雷达的设计 摘要 为有效地解决驾驶员停车及泊车所面临视野盲区的困扰，提高驾驶安全系数。本文设计了一种基于STM32可视化倒车雷达的预警系统，该系统成本低、经济实用，是一种很人性化的设计。 倒车雷达又叫超声波倒车防撞系统。该系统核心是利用超声波技术测距，驾驶员倒车时系统能自动检测与障碍物的距离，并在LCD 上实时显示出来，当车辆与障碍物距离超出预先设定的范围，系统就会语音提示驾驶员作出正确的判断。实验结果表明：该系统能够及时预警，可降低交通事故的发生。 关键词STM32/超声波测距/LCD显示/语音提示 Design Of Visual Reversing Radar Based On STM32 ABSTRACT In order to effectively solve the driver parking and parking to face the vision of the blind area, and improve driving safety.This paper designs a visual reversing radar warning system based on STM32, the system is low cost, economical and practical, is a very user-friendly design. The reversing radar is also called ultrasonic reversing anti-collsion system. The core of the system is the use of ultrasonic ranging technology, when the driver backs up, the system can automatically detect the distance with obstacles, and display it on LCD in real time, When the distance between the vehicle and the obstacle exceeds the preset range, the system will voice prompt the driver to make a correct judgment. Experimental results show that the system can give early warning, and reduce the occurrence of traffic accidents. KEY WORDS STM32, ultrasonic distance measurement, LCD display, voice prompt 目录 摘要………………………I ABSTRACT ………………………II 1 绪论 (3) 1.1 课题的背景及意义 (3) 1.2 论文研究内容 (3) 2 可视化倒车雷达系统 (4) 2.1 倒车雷达系统构成及原理 (4) 2.2 倒车雷达的发展历程 (4) 3 基于STM32倒车雷达硬件电路设计 (6) 3.1 基于STM32倒车雷达硬件总体结构 (6) 3.2 STM32F103ZET6单片机 (6) 3.2.1 STM32F103ZET6单片机结构 (6) 3.2.2引脚定义及功能 (7) 3.3超声波测距电路模块 (8) 3.3.1 超声波测距功能及原理 (8) 3.3.2 超声波发射电路 (8) 3.3.3 超声波接收电路 (9) 3.4 LCD显示电路 (10) 3.4.1 LCD显示模块引脚及功能 (10) 3.4.2 STM32与LCD显示电路的接口电路 (11) 3.5 报警电路 (11) 3.5.1 蜂鸣器 (11) 3.5.2 STM32与蜂鸣器的接口电路 (12)
四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告 前言 随着汽车的普及，越来越多的家庭拥有了汽车。汽车的数量逐渐增加，造成公路、街道、停车场、车库等越来越拥挤。汽车驾驶员越来越担心车的安全了，其中倒车就是一个典型。 我们所设计的汽车倒车雷达主要是针对汽车倒车时人无法目测到车尾与障碍物的 距离而设计开发的。该设计将51单片机技术与超声波的测距技术、传感器技术等相结合，可检测汽车倒车，其障碍物与汽车的距离，通过发光二极管闪烁的频率来显示距离，障碍物越近，闪烁的频率越高，并根据障碍物与车尾的距离远近实时发出报警。 虽然我们设计的倒车雷达和轿车上的倒车雷达有很大的差别。但这个设计把我们平时学到的理论运用到实践里去了，同时教会了我们怎么样使用实验室的仪器，提高了我们动手实践的能力和文字表达能力。
1. 汽车倒车雷达的初步认识 1.1 汽车倒车雷达的原理 倒车雷达是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。探头装在后保险杠上，主要于前后保险杠上安装。探头能够以最大水平120度垂直70度范围辐射，上下左右搜寻目标。它最大的好处是能探索到那些低于保险杠而司机从后窗难以看见的障碍物，并报警，如花坛、路肩、蹲在车后玩耍的小孩等。 倒车雷达的显示器装在后视镜上，它不停地提醒司机车距后面物体还有多少距离，到危险距离时，蜂鸣器就开始鸣叫，以鸣叫的间断/连续急促程度，提醒司机对障碍物的靠近，及时停车。 倒车雷达就相当于超声波探头，从整体上来说超声波探头可以分为两大类：一是用电气方式产生超声波，其二是用机械方式产生超声波，鉴于目前较为常用的是压电式超声波发生器，它有两个电晶片和一个共振板，当两极外加脉冲信号，它的频率等于压电晶片的固有震荡频率时，压力晶片将会发生共振，并带动共振板振动，将机械的能转为电信号的这一过程，这就成了超声波探头的工作原理。为了更好地研究超声波和利用起来，人们已经设计和制造出很多超声波发声器，超声波探头加以运用在使用汽车倒车雷达上。 这种原理用在一种非接触检测技术上，用于测距来说其计算简单,方便迅速,易于做到实时控制，距离准确度达到工业实用的要求。倒车雷达用于测距上，在某一时刻发出超声波信号，在遇到被测物体后的射回信号波，被倒车雷达接收到，得用在超声波信号从发射到接收回波信号这一个时间而计算出在介质中的传播速度，这就可以计算出探头与被探测到的物体的距离。 1.2 汽车倒车雷达的组成 倒车雷达有这几部分构成： ★超声波传感器：用于发射及接收超声波信号，通过超声波传感器可以测量距离。 ★主机：发射正弦波脉冲给超声波传感器，并处理其接收到的信号，换算出距离值后，将数据与显示器通讯。 ★显示器或蜂鸣器：接收主机距离数据，并根据距离远近显示距离值和提供不同级别的距离报警音。
万方数据
万方数据
万方数据
万方数据
基于超声波汽车倒车雷达预警系统设计 作者：高月华， GAO Yuehua 作者单位：重庆科技学院机械与动力工程学院,重庆,400042 刊名： 压电与声光 英文刊名：PIEZOELECTRICS & ACOUSTOOPTICS 年，卷(期)：2011,33(3) 被引用次数：2次 参考文献(5条) 1.吴琼;封维忠;马文杰汽车倒车雷达系统的设计与实现[期刊论文]-现代电子技术 2009(09) 2.王红云基于超声波测距的倒车雷达系统设计[期刊论文]-国外电子元器件 2008(8) 3.王守华基于温度补偿的超声波倒车测距仪的研制[期刊论文]-今日电子 2009(9) 4.朱维杰;于湘珍基于超声波测距的自适应倒车雷达设计[期刊论文]-汽车电器 2009(4) 5.鲁思慧基于微控制器超声波技术的倒车障碍检测系统 2008(08) 本文读者也读过(7条) 1.孙会楠基于单片机的倒车雷达研究[期刊论文]-科技创新导报2011(15) 2.陈学永具有语音提示和数码距离显示的超声波倒车雷达设计[会议论文]-2007 3.常雨芳.黄文聪.Chang Yufang.Huang Wencong基于超声测距的可视倒车雷达预警系统设计[期刊论文]-软件导刊2010,09(12) 4.滕志军基于超声波检测的倒车雷达设计[期刊论文]-今日电子2006(9) 5.张海鹰.高艳丽.张树团.ZHANG Hai-ying.GAO Yan-li.ZHANG Shu-tuan高精度超声倒车雷达的设计[期刊论文]-电子设计工程2011,19(9) 6.周超.ZHOU Chao具有声光提示双功能的倒车防撞系统设计[期刊论文]-传感器与微系统2011,30(5) 7.滕志军.陈莉.张宇帅.Teng Zhijun.Chen Li.Zhang Yushuai一种语音同步提示的倒车雷达的设计[期刊论文]-电子科技2007(11) 引证文献(3条) 1.苏延霞.杨胜兵基于超声测距的智能泊车系统仿真设计[期刊论文]-湖北汽车工业学院学报 2011(4) 2.孙敏.卢浩.赵伟.蒋碧珠.李晶.曹毓涵超声防撞技术的专利状况分析[期刊论文]-电声技术 2012(z1) 3.莫品光.刘艳红基于超声波的倒车防撞报警系统设计[期刊论文]-传感器世界 2012(6) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/2012856405.html,/Periodical_ydysg201103025.aspx
浅谈倒车雷达工作原理及常见故障分析 ［摘要］本文简要的分析了超声波倒车雷达的原理，并对常见故障现象进行分析。［关键词］倒车雷达、工作原理，超声波，故障分析 引言 倒车雷达又称泊车辅助系统，一般由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器等部分组成，现在市场上的倒车雷达大多采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒车时做到心中有数，使倒车变得更轻松，预防事故的发生，保障行车安全. 一、工作原理 倒车雷达由超声波传感器(俗称探头),控制器和显示器(或蜂鸣器)等部分组成.倒车雷达一般采用超声波测距原理,在控制器的控制下由传感器发射超声波信号,当遇到障碍时,产生回波信号,传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理,判断出障碍物的位置,由显示器显示距离并发出其他警示信号.从而达到安全泊车的目地.
二、超声波工作原理: 利用超声传感器产生的超声波对车后发射,如在一定范围内碰到物体,就有一反射波返回发射源（超声传感器的表面）,主机利用发射波和反射波之间的延迟时间和声波速度就能测得距离。 [超声波信号发射] 当汽车处于倒车状态时,倒车雷达开始启动,控制器控制探头发射超声波信号后,再检测超声波的回波信号.超声波的发射是由控制器发射一串脉冲信号,经放大电路放大后,通过探头发射出去. [超声波的接收] 当超声波发射完成后，控制器立即检测是否有经障碍物反射回来的超声波信号，通过主机上的滤波电路，并计算发射的时间，利用S=T*V/2就可以得出障碍物距离。 三、倒车雷达工作原理框图 MCU通过预定的程序设计，控制相应电子模拟开关驱动发射电路，使超声波传感器工作。超声波回波信号通过专有的接收滤波放大电路进行处理后，由MCU的IO口对其进行检
毕业设计成果 （产品、作品、方案） 设计题目：汽车倒车雷达设计___________________ 目录 1 绪论 (1) 1.1 课题设计的目的和意义 (1) 1.2 国内应用现状 (1) 2 总体方案 (2) 2.1 本设计的研究方法 (2) 2.2 系统整体方案的设计 (3) 2.3 系统整体方案的论证 (3)
3 系统硬件设计 (4) 3.1 AT89S51 单片机 (5) 3.2 超声波测距的系统及其组成 (6) 3.2.1 超声波测距单片机系统 (7) 3.2.2 超声波发射、接受电路 (8) 3.3.3 显示电路 (10) 3.3.4 供电电路 (11) 3.2.5 报警输出电路 (12) 4 系统软件设计 (13) 4.1 主程序设计 (13) 4.2 超声波测距子程序及其流程图 (14) 4.3 超声波测距流程图 (18) 5 倒车雷达电路及工艺的检测方案 (18) 5.1 电路的检测流程 (18) 5.2 硬件电路检测方法 (19)
参考资料 (21)
1 绪论 1.1 课题设计的目的和意义 随着汽车的普及，越来越多的家庭拥有了汽车。交通拥挤状况也随之出现，撞车事件也是经常发生，人们在享受汽车带来的乐趣和方便的同时，更加注重的是汽车的安全性，许多“追尾”事故都与车距有着密切的关系。为了解决这个安全问题，设计一种汽车测距防撞报警系统势在必行。 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单。所以超声波测距法是一种非常简单常见的方法，应用在汽车停车的前后左右防撞的近距离测量，以及在汽车倒车防撞报警系统中，超声波作为一种特殊的声波，具有声波传输的基本物理特性—折射，反射，干涉，衍射，散射。超声波测距是利用其反射特性，当车辆后退时，超声波测距传感器利用超声波检测车辆后方的障碍物位置，并利用LED 显示出来，当到达一定距离时，系统能发出报警声，进而提醒驾驶人员，起到安全的左右。 通过本课题的研究，将所学到的知识用在实践中并有所创新和进步。该设计可广泛应用在生活、军事、工业等各个领域，它需要设计者有较好的数电、模电知识，并且有一定的编程能力，综合运用所学的知识实现对超声波发射与接收信号进行控制，通过单片机程序对超声波信号进行相应的分析、计算、处理最后显示在LED 数码管上。 1.2 国内应用现状 近年来，由于导航系统、工业机器人的自动测距、机械加工自动化等方面的需要， 自动测距变得十分重要。与同类测距方法相比，超声波测距法具有以下优势：（1）相对于声波，超声波有定向性较好、能量集中、在传输过程中衰减较小、反射能力
倒车雷达毕业论文 基于单片机的超声波倒车雷达设计 1 绪论 1.1课题背景 随着我国经济的飞速发展，交通运输车辆的不断增多，由此产生的交通问题越来越成为人们关注的问题。其中倒车事故由于发生的频率极高，已引起了社会和交通部门的高度重视。倒车事故发生的原因是多方面的，倒车镜有死角，驾车者目测距离有误差，视线模糊等原因造成倒车时的事故率远大于汽车前进时的事故率，尤其是非职业驾驶员以及女性更为突出。而倒车事故给车主带来的许多麻烦，有鉴于此，汽车高科技产品家族中，专为汽车倒车泊位设置的“倒车雷达”应运而生，倒车雷达的加装可以解决驾驶人员后顾之忧，大大降低倒车事故的发生。 超声波倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和启动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除视野的死角和视线模糊的缺陷,提高驾驶的安全性。倒车雷达的原理与普通雷达一样，是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。通过感应装置发生超声波，然后通过反射回来的超声波判断前方是否有障碍物，以及障碍物的距离、大小、方向、形状等。只不过由于倒车雷达体积大小及实用性的限制，目前其主要功能仅为判断障碍物与车的距离，并做出提示。 1.2国内外研究现状 一般认为，关于超声波的研究最初起始于1876年F.Galton的气哨实验，这是人类首次有效产生的高频声波。在之后的三十年中，超声波仍然是一个鲜为人知的东西，由
于当时电子技术发展缓慢，对超声波的研究造成了一定程度的影响。在第一次世界大战中，对超声波的研究逐渐受到重视。法国人Langevin使用一种晶体传感器在水下发射和接收相对低频的超声波。他提出的这种方法可以用来检测水中是否存在潜艇并进行水下通信。 1929年，Sokolov首先提出用超声波探查金属物内部缺陷的建议。相隔2年，1931年Mulhauser获准一项关于超声检测方法的德国专利，不过他并未做更多的工作。4年之后，1934年sokolov首次发表了关于在液体槽子里用穿透法作实物试验的结果，他用了各种方法做了实验，用来检测穿过试件的超声能量，其中之一是用简单的光学方法观察液体表面由超声波形成的波纹。德国人Bergrnann在他的论著《ULTRASONIC》中，详细的论述了有关超声波的大量早期资料，该论著一直被认为是该领域的经典之作。 美国的Firestone首次介绍了脉冲回波探伤仪，使超声波检测技术发展到了更重要的阶段。在各种系统中，这是最成功的一种，因为它有最广泛的通用性，其检测结果也最容易解释。这种方法除可用于手工检测外，还可与采用先进技术的自动系统联用，自第一种脉冲回波仪器问世以来，根据相同的原理，有无数种其他仪器得到了发展，并有许多改进和精化。目前，在超声无损检测中，脉冲回波系统仍是使用最为广泛的一种。 八十年代后期，由于计算机技术和高速器件的不断发展，使超声波信号的数字化采集和分析成为可能。目前国内也相继出现了各类数字化超声波测距设备，并已成为超声波检测的发展方向。厦门大学的某位学者研究了一种回波轮廓分析法。该方法在测距中通过两次探测求取回波包络曲线来得到回波的起点，通过这样处理后超声波传播时间的精度得到了很大的提高。另外，也有大量的文献研究采用数字信号处理技术和小波变换理论来提高传输时间的精度。这些处理方法都取得了较好的效果。 目前国内外在超声波检测领域都向着数字化方向发展，数字式超声波测距系统的发展速度很快。国内近几年也相继出现了许多数字式超声波仪器和分析系统。随着测距技术研究的不断深入，对超声测距系统功能要求越来越高，单数码显示的超声测距系统会带来较大的测试误差。进一步要求以后生产的超声测距仪能够具有双显及内带有单板机的微处理功能。随后具有检测，记录，存储，数据处理与分析等多项功能的智能化检测分析仪相继研制成功。超声仪研制呈现一派繁荣景象。其中，煤炭科学研究院研制的2000A型超声分析检测仪，是一种内带微处理器的智能化测量仪器，全部操作都处于微处理器的控制管理之下，所有测量值，处理结果，状态信息都在显像管上显示出来，并可接微型打印机打印。其数字和波形都比较清晰稳定，操作简单，可靠性高，具有断电
毕业论文开题报告 电子信息工程 汽车倒车雷达电路设计 一、课题研究意义及现状 汽车已经成为我们生活中不可缺少的一部分，它在给人们带来方便快捷的同时也出现了很多问题。越来越多的汽车使道路变得拥挤，原来不是问题的倒车也逐渐变成了难题。尽管每辆车都有后视镜，但不可避免地都存在一个后视盲区，倒车雷达可以在一定程度上帮助驾驶员扫除视角死角，提高驾驶的安全性。目前市面上的倒车雷达大多采用超声波测距原理, 由安装于车尾保险杠上的发射接收一体化探头发送超声波并接受回波,计算车尾与障碍物之间的距离, 再由显示器显示距离并发出声音警示, 从而使驾驶员倒车时不至于撞上障碍物。 随着科技的日新月异，人们对于车辆的功能及行车安全的期望日益增加。因此，近年来许多先进的安全系统及驾驶辅助系统相继被开发出来。其中倒车辅助系统是驾驶辅助系统中最先受到嘱目的技术，目前己成为高阶新车的标准驾驶辅助标准配备之一。为此, 设计一种较低成本、较高性能的倒车雷达对国内中低端汽车市场很有价值。 当今汽车业的四大主题是：安全、环保、节能和舒适，这也是未来汽车的发展方向。而其中的安全性是设计车型时最关键的因素。安全驾驶中的倒车视线不良一直是困扰驾驶者的难题，能在倒车时知道车后状况绝对是对驾驶者安全保障。作为汽车在日常使用中的辅助配置，倒车雷达已经跃居为人们出行的必备配置之一。 二、课题研究的主要内容和预期目标 论文的内容是基于51单片机的倒车防撞系统的设计，主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距原理和51单片机结合于一体，设计开发报警系统。该系统采用软硬件结合的方法，具有模块化和多用化的特点。在整个设计过程中要熟悉单片机芯片的工作原理以及所使用单片机的各个管脚及其功能。 本系统可以较为准确的完成对汽车尾部3m以内障碍物和突然闯入区域内的行人的自动探测功能，并报警提示死机采取措施，极大提高了汽车倒车时的安全性。 三、课题研究的方法及措施 市场上普遍使用的倒车雷达是利用超声波测距原理, 超声波测距原理一般采用渡越时间法，即: D =ct/2 式中, D 为待测距离,c 为超声波在空气中的传播速度,t 为超声波从发射到接收到回波的时间间隔,可由单片机计脉冲个数的方法实现。c 可视为常数(通常取c =33114m/ s),从而就可计算出超声波探
倒车雷达原理 倒车雷达(PDC，Parking Distance Control)全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，由超声波传感器(俗称探头)、控制器和显示器(或蜂鸣器)等部分组成。在倒车时，帮助司机“看见”后视镜里看不见的东西，以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。 倒车雷达也存在一定的盲区，包括过于低矮的障碍物(低于探头中心10~15cm以下的障碍物)、过细的障碍物(例如隔离桩、斜拉钢缆)还有沟坎。 国内品牌：雷兽、铁将军、亿车安、四创、蓝霹雳、安极星、豪迪、探路神、路标、固地、宝仕达、L infor、二朗神、世博、德首、国邦、黑鹰、奇真等。 倒车雷达的工作原理 PDC系统的工作原理就是通常是在车的后保险杠或前后保险杠设置雷达侦测器，用以侦测前后方的障碍物，帮助驾驶员“看到”前后方的障碍物，或停车时与它车的距离，此装置除了方便停车外更可以保护车身不受刮蹭。 PDC是以超音波感应器来侦测出离车最近的障碍物距离，并发出警笛声来警告驾驶者。而警笛声音的控制通常分为两个阶段，当车辆的距离达到某一开始侦测的距离时，警笛声音开始以某一高频的警笛声鸣
叫，而当车行至更近的某一距离时，则警笛声改以连续的警笛声，来告知驾驶者。PDC的优点在于驾驶员可以用听觉获得有关障碍物的信息，或它车的距璃。PDC系统主要是协助停车的，所以当达到或超过某一车速时系统功能将会关闭。 选购倒车雷达需要注意的方面： 1、质量方面：倒车雷达作为一种汽车用品，最重要的是看其质量是否过硬，优质产品提供的服务较好，承诺的包修期较长。 2、功能方面：从功能方面区分，倒车雷达可分为LCK距离显示、声音提示报警、方位指示、语音提示、探头自动检测等，一个功能齐全的倒车雷达应具备以上这些功能。 3、性能方面：性能主要从探测范围、准确性、显示稳定性和捕捉目标速度来考证。探测范围至少在0. 4米到1.5米间;准确性主要看两个方面，首先看显示分辨率，一般为10厘米，好的能达到1厘米，其次看探测误差，即显示距离与实际距离间的误差，好产品的探测误差低于3厘米;显示稳定性指在障碍物反射面不好的情况下，能否捕捉到并稳定显示出障碍物的距离;捕捉目标速度反映倒车雷达对移动物体的捕捉能力。倒车雷达性能方面的要求是：测得准、测得稳、范围宽和捕捉速度快。 4、外观工艺方面：作为汽车的内外装饰件，需要和汽车的整体结构、颜色相协调。 后倒车雷达 后倒车雷达是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，由超声波传感器(俗称探头)、控制器和显示器(或蜂鸣器)等部分组成。能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。
课程设计报告 （嵌入式系统设计实践） 学院：电气工程与自动化学院 题目：基于51单片机的车倒车雷达设计专业班级：自动化131班 学号：2420132905 学生姓名：吴亚敏 指导老师：罗龙 时间：2015年12月1 日
摘要 倒车雷达又称泊车辅助系统，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了安全性。 本文介绍了以STC89C51RC单片机为核心的一种低成本、高精度、微型化，并有数字显示和声光报警功能的倒车雷达系统。倒车雷达一般由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器等部分组成，现在市场上的倒车雷达大多采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒车时做到心中有数，使倒车变得更轻松。倒车雷达的提示方式可分为液晶、语言和声音三种；接收方式有无线传输和有线传输等。本方案采用语音提示的方式，利用STC89C51RC单片机所具备的功能，外接超声波测距模组，即超声波发射模块和超声波接收模块，加上显示模块和语音报警模块，组成一个示例的倒车雷达系统，语音提示报警（0.27m~1.0m）范围内的障碍物，并通过数码管显示与障碍物之间的距离。 关键词：倒车雷达；超声波；单片机STC89C51RC
目录 第一章概述 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计要求 (1) 1.3 本设计主要内容 (1) 第二章倒车雷达的基本工作原理 (2) 2.1 单片机的发展及其应用 (2) 2.2 超声波测距原理 (2) 2.2.2 超声波测距的基本原理 (2) 2.2.3 超声波测距的设计实现 (5) 2.3 超声波倒车雷达系统工作原理 (5) 2.3.1 超声波倒车雷达的工作原理 (5) 2.3.2 系统原理框图 (6) 2.4 本章小结 (6) 第三章系统硬件设计 (7) 3.1 单片机系统及显示电路 (7) 3.1.1 单片机控制芯片选择 (7) 3.1.2 单片机系统及其外围电路 (9) 3.1.3 显示电路 (10) 3.2 超声波发射电路 (11) 3.3 超声波接收电路 (12) 3.4 语音部分原理图 (13) 3.5 电源电路的设计 (14) 3.6 本章小结 (15)
倒车雷达系统的设计 【摘要】倒车雷达（Car Reversing Aid Systems）的全称是“倒车防撞雷达”, 也称“泊车辅助装置”,是汽车泊车安全辅助装置, 能以声音或者更为直观的显 示告知驾驶员周围障碍物的情况,解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视 所引起的困扰,并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷,提高了安全性。本文介绍基于单片机控制的倒车雷达系统，由单片机控制时间计数，计算超声波自发射至接收的往返时间，利用声波在空气中的传输速度，从而得到实测距离。 再根据障碍物与车尾的距离远近情况发出警报。 【关键词】单片机，超声波测距，倒车雷达，超声波换能器。 【前言】随着我国汽车产业的高速发展，尤其是近几年来，我国开始进入私家车时代，汽车的数量逐年增加，造成公路、街道、停车场、车库等越来越拥挤。汽车驾驶员越来越担心车的安全了，其中倒车就是一个典型。本文设计的倒车雷达预警系统主要是针对汽车倒车时人无法目测到车尾与障碍物体的距离而开发设 计的。该系统将单片机技术与超声波的测距技术、传感器技术等相结合，可以测到汽车倒车中，其障碍物与汽车的距离，通过LED 显示屏显示距离，并根据远近发出警报。 一、超声波测距原理 超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。 测距的公式表示为：L=C×T 式中L 为测量的距离长度；C 为超声波在空气中的传播速度；T 为测量距离传播的时间差(T 为发射到接收时间数值的一半)。 超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。 由于超声波易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触的优点，是作为液体高度测量的理想手段。在精密的液位测量中需要达到
汽车倒车雷达设计 来源：电子技术应用作者：胡继胜赵力在现代社会中，随着汽车的增多和停车位日趋紧X，泊车成为很多车主头痛的问题，这时倒车雷达就成了汽车的好助手。倒车雷达是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了倒车的安全性。本文以ATmega16作为核心处理器，采用超声波原理测量出障碍物距车尾的垂直距离。系统电路设计合理，工作稳定，性能良好，精度高，实时检测速度快，在未来市场上将有一定的实用价值。 1 超声波测距原理 超声测距的原理较简单，一般采用渡越时间法，将超声传感器安装在汽车尾部，则障碍物距车尾的垂直距离为： 为了提高测距精度，本系统通过温度补偿的方法对传播速度加以校正。因此只要测量超声发射到超声返回的时间间隔△t及环境温度T，然后根据式(1)、式(2)即可计算出距离S。
2 系统硬件设计 本系统采用ATmega16 AVR为控制核心，外围电路由超声波发射电路、超声波接收电路、温度采集模块、声光报警电路、液晶显示电路、接口电路及电源电路等部分组成。系统框图如图1所示。 2.1 核心控制模块 Atmega16是Atmel公司近几年才推向市场的新一代高性能、低功耗、高集成化的8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，加上片内32 个通用工作寄存器都直接与算术逻辑单元(ALU) 相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器，大大提高了代码效率，运行速度比AT89C51高出10倍。用于边界扫描的JTAG 接口，可以对片上16 KB闪存Flash在线编程和调试，非常方便软件的升级。内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，如定时/计数器、实时时钟、快速PWM通道、A/D 转换器、I2C的串行接口、可编程的串行USART接口、SPI串
汽车倒车雷达系统的设计与实现 作者：吴琼， 封维忠， 马文杰， WU Qiong， FENG Weizhong， MA Wenjie 作者单位：南京林业大学,信息科学技术学院,江苏,南京,210037 刊名： 现代电子技术 英文刊名：MODERN ELECTRONICS TECHNIQUE 年，卷(期)：2009,32(9) 被引用次数：14次 参考文献(11条) 1.朱利娜基于单片机的超声测距倒车雷达的研究[期刊论文]-微计算机信息 2007(23) 2.韩博奇车载倒车雷达系统的研究[学位论文] 2006 3.袁佑新,吴妍,刘苏敏,卢曰万可视汽车倒车雷达预警系统设计[期刊论文]-微计算机信息 2007(5) 4.宋永东,周美丽,BAI Zongwen高精度超声波测距系统设计[期刊论文]-现代电子技术 2008(15) 5.何立民单片机高级教程--应用与没计 2003 6.过柏龄美国国家半导体公司线形集成电路特性与应用手册 1982 7.方佩敏超声波专用集成电路LM1812的原理与应用[期刊论文]-电子世界 1993(12) 8.杨帮文新型集成器件实用电路 2006 9.沙占有智能化集成温度传感器原理与应用 2002 10.裘有斌,张国忠,陈丰伟,高杰基于ISD4004的家庭语音报警系统设计[期刊论文]-单片机与嵌入式系统应用2008(4) 11.吴勉超声波驻车暨倒车雷达系统研制[期刊论文]-现代电子技术 2007(17) 本文读者也读过(9条) 1.王红云.WANG Hong-yun基于超声波测距的倒车雷达系统设计[期刊论文]-国外电子元器件2008,16(8) 2.陈双全.CHEN Shuangquan基于AT89S51单片机倒车雷达的研制[期刊论文]-电脑编程技巧与维护2010(14) 3.李双科.吴记群.LI Shuang-ke.WU Ji-qun基于AT89S51单片机控制的汽车倒车雷达系统设计与实现[期刊论文]-兰州石化职业技术学院学报2005,5(4) 4.胡凤忠.赵广复.Hu Fengzhong.Zhao Guangfu基于AT89C2051单片机的汽车倒车雷达设计[期刊论文]-计算机测量与控制2010,18(5) 5.吴丽君.李德明基于单片机控制的汽车倒车雷达[期刊论文]-中国西部科技2008,7(15) 6.吴琼汽车倒车雷达系统的研究[学位论文]2009 7.陈健俤.乐仁昌.何志杰基于单片机的汽车倒车雷达系统设计[期刊论文]-福建电脑2010,26(10) 8.高旭.朱军.Gao Xu.Zhu Jiu基于AT89S52单片机的超声波倒车雷达系统的设计[期刊论文]-电子技术2010,37(1) 9.宫锦华.李书文汽车倒车雷达的单片机实现方案[期刊论文]-微电子学与计算机2002,19(1) 引证文献(12条) 1.黄娜,李恩光重卡车车外盲区监测系统的方案设计与实现[期刊论文]-汽车实用技术 2015(1) 2.杨成慧,滕帅,罗楠一种汽车倒车防撞系统设计[期刊论文]-西北民族大学学报（自然科学版） 2014(04) 3.高大容,苏玉萍,刘洪涛基于超声波的汽车倒车主动防御系统[期刊论文]-自动化与仪器仪表 2013(02) 4.汪晓红汽车倒车雷达系统的设计[期刊论文]-电子设计工程 2013(17) 5.高月华基于超声波汽车倒车雷达预警系统设计[期刊论文]-压电与声光 2011(03) 6.高美霞,柏建普单片机控制的超声波测距仪汽车倒车系统的设计[期刊论文]-自动化技术与应用 2011(11)
毕业设计--汽车倒车雷达系统的设计汽车倒车雷达系统的设计与实现引言 随着中国经济的持续增长和汽车价格的持续下降，越来越多的家庭拥有了私家车。在享受汽车给人们带来便利的同时，由于倒车而产生的问题也日益突出。据初步调查统计，15,的汽车事故是由汽车倒车“后视”不良造成的。早期的倒车防撞仪可以测试车后一定距离范围的障碍物从而发出警报，后来发展到根据距离分段报警。随着人们对汽车驾驶辅助系统易用性要求的提高，对汽车倒车雷达的要求也越来越高。本文设计的基于单片机AT89C51的倒车雷达，采用美国DAL-LAS半导体公司生产的DS18B20单总线型数字温度传感器进行温度补偿提高了测距精度，采用OC-MJ12232C_3液晶显示模块对车距进行实时显示和ISD4004语音芯片实现了倒车雷达语音报警的功能，并可以根据距离的不同做出不同的语音提示。由于采用了超声波专用集成电路芯片LM1812，有效地提高了系统的可靠性和稳定性。 1 超声波测距原理 超声传感器是一种将其他形式的能转变为所需频率的超声能或是把超声能转变为同频率的其他形式的能的器件。超声波测距原理是利用单片机在超声波传感器发射超声波的同时单片机的T0计数器开始计数，当检测到回波信号后单片机的T0计数器停止计数。测得的时间和声速相乘就可以得到超声波往返过程中走过的路程，所以所测距离S为声波传输距离的一半: S=Ct,2 式中:S为超声波发射点与被测障碍物之间的距离;C为声波在介质中的传输速率;t为超声波发射到超声波返回的时间间隔。声波在空气中传输速率为: 式中:T为绝对温度;C0=331(45 m,s。
采用单片机脉冲计数的方法，可精确测出t的值。假设单片机的机器周期为T 机，则有t=NT机，则测得的距离为: 2 系统硬件电路设计 2(1 系统结构 系统框图如图1所示。该系统由单片机控制电路、超声波发射与接收电路、温度补偿电路、LCD显示电路以及语音报警电路等几部分组成。单片机AT89C51是整个系统的核心部件，协调各部分电路的工作。单片机在超声波信号发射的同时开始计时，超声波信号在空气中传播遇到障碍物后发生反射，反射的回波信号经过处理后输入到单片机的INTO端产生中断，计数器停止计数。通过计数器测得的脉冲数可得到超声波信号往返所需要的时间，从而达到测距的目的。超声波探头选用TCF40-25TR1型收发一体式超声波传感器，谐振频率为40 kHz;超声发射与接收电路采用LM1812专业集成电路，不仅外围元件较少，电路简单，而且有更好的稳定性及可靠性;温度补偿电路采用一线制数字温度传感器DS18B20，利用声速和温度之间的关系对声速进行校正，从而消除温度对声速的影响;语音报警电路采用 ISD4004，可实现汽车倒车过程中的语音报警。 2(2 单片机控制电路 系统控制部分的核心是ATMEL公司生产的AT89C51。AT89C51采用40引脚的双列直插式封装(DIP)形式，内部由CPU，4 KB的ROM，256 B的RAM，2个16位的定时,
U4A 74ALS04U4B 74ALS04 U4C 74ALS04 U4D 74ALS04 U4E 74ALS04 LS1 TX(F) R8 1K R9 1K VCC P10 图3-1 超声波发射电路 图3-2 集成电路CX20106A内部结构图 CX20106A的引脚注释： （1）l 脚：超声波信号输入端，该脚的输入阻抗约为40kΩ。 （2）2脚：该脚与GND之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R或减小C，将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。 但C的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为R=4.7Ω，C=3.3μF。 （3）3脚：该脚与GND之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为3.3μF。 （4）4脚：接地端。 （5）5脚：该脚与电源端VCC接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率f0，阻值越大，中心频率越低。例如，取R=200kΩ时，fn≈42kHz，若取R=220kΩ，则中心频率f0≈38KHz。 （6）6脚：该脚与GND之间接入一个积分电容，标准值为330pF，如果该
电容取得太大，会使探测距离变短。 （7） 7脚：遥控命令输出端，它是集电极开路的输出方式，因此该引脚必须 接上一个上拉电阻到电源端，该电阻推荐阻值为22k Ω，没有接收信号时该端输出为高电平，有信号时则会下降。 （8） 8脚： 电源正极，4.5V ～5V 。 LS3 4 图3-3 超声波检测接收电路图
摘要 本文的内容是基于超声波测距的汽车倒车雷达系统的设计，主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和STC89C52RC单片机结合于一体，设计出一种基于STC89C52RC单片机的汽车倒车雷达系统。本系统采用软硬件结合的方法，包括电源模块、单片机及显示模块、报警模块、超声波发射与接收模块，具有模块化和多功能化的特点。该设计的原理是超声波发射器发射一连串超声波，遇到障碍物后反射回来，由超声波接收器接收，只要能计算出超声波从发射到接收的时间，就可以通过计算子程序得出汽车与障碍物的距离，当距离小于报警距离时，发出相应的声光报警。 论文概述了汽车倒车雷达系统的发展及基本原理，阐述了超声波传感器的原理及特性。对于系统的一些主要参数进行了讨论，并且在介绍超声波测距系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。通过多种设计方案比较，得出了最佳设计方案，并对系统各个设计单元的原理进行了介绍。对组成各系统电路的芯片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理。论文介绍了系统的软件结构，通过编程来实现系统功能。 关键词：汽车倒车雷达系统；STC89C52RC；超声波测距
AUTOMOBILE-REVERSING RADAR SYSTEM Abstract The paper is based on the ultrasonic distance reversing collision avoidance system design, mainly using ultrasound features and advantages, ultrasound ranging system and the integration with the integration STC89C52RC monolithic integrated circuit,including power supply module, SCM and display module, alarm module, ultrasonic transmitting and receiving modules, STC89C52RC monolithic integrated circuit based on the design of a reverse collision avoidance warning systems.The design principle of ultrasonic launcher is a series of ultrasonic, encounter obstacles reflected, by the ultrasonic receiver, as long as you can calculate the ultrasonic from transmitting to receiving time, calculation and program can be used cars and obstacle distance, when the distance is less than the alarm distance, sends out the corresponding sound and light alarm. The paper outlines the development and the basic principles of ultrasound tests on the principles and characteristics of ultrasound sensors. Some of the main parameters for the system were discussed, and introducing ultrasonic ranging system functions basic, the overall composition of the system. Through multiple design comparison, the best designed program drawn, and various system design modules principles introduced. On the composition of the system circuit chip introduced and elaborated the principles of their work. Papers introduced system software architecture, through programming to achieve system function. Keywords: Automobile-reversing radar system ;STC89C52RC; Ultrasonic ranging