摘要
分析了汽车倒车防撞系统的基本设计原理以及目前国内外此类防撞系统存在的问题，较详细的介绍超声波测距系统以及根据该系统设计的原理、方法和步骤，研制的汽车倒车防撞报警器。这种报警器在汽车倒车过程中达到极限位置的时候，能自动检测车尾障碍物的距离并发出声光报警，提醒司机刹车。本设计利用超声波传感器进行信号的发射和接收，包括发射、接收以及报警电路三个部分。超声传感器的主要元件是采用压电元件锆钛化铅（一般称为RZT），具有很强的方向性。报警电路部分是利用声光报警器，将信号传递之后，可实现语音报警。本设计采用国内生产厂家的通用元件，成本低，性能可靠，有利于推广。
关键字：超声波；汽车倒车；防撞；报警器；传感器
1.系统方案设计
1.1 概述
随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量也在大幅攀升。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防撞预警系统势在必行。
汽车倒车防撞测距报警器一般有四种：1嘀嘀声加闪光，2音乐声加闪光，3语音声加闪光，4倒车到危险距离时发出警报声的超声波倒车报警器，由于很多研究都采用的是特殊难购的专用元件，使其难以推广，本设计采用国内生产的通用元件，成本较低廉，本设计使其在整个倒车过程中自动测量车尾到最近障碍物的距离，在倒车到极限距离时会发出急促的警告声，提醒驾驶员注意刹车，如果和制动系统联系在一起也可以形成自动刹车。
(1) 预警时间不足
最大有效探测距离的问题，大多数倒车雷达的最大有效探测距离：墙面小于2.5m,行人0.6-1.2 m。实验知道一些驾驶员的习惯初始倒车速度3-12km/月，即0.83-3.3 m/s, 。现以平均1.5 m/s计算，倒车雷达发现目标仅有1.67 s，对行人只有0.4-0. 8 s。如此以来，等报警器报警后汽车再减速就很紧张，明显感到预警时间不足。
(2) 反映速度迟钝
多数成品倒车雷达的显示速度因为考虑到抗干扰等因素，显示更新的速度约0.2-0.4s，即在0.2-0.4s显示一次距离，根据以上的推断，从倒车雷达发现目标到发出警报如果需要3s秒，这时车已经行使了0.45s，这显然感到反应迟钝。
(3) 探测盲区问题
多数倒车雷达的超声波传感器为2-3个，单个传感器的水平探测角度约60-70 °，这样势必造成2-3个盲区，如图1，而增加传感器的个数不但增加成本，而且提高报警器的故障率。另外，由于等同与水平探测角度的垂直探测角
1
度显得过大，往往对粗糙地面发生误报，如果改为探测角度为30°的传感器不会误报，但是不能有效的探测约30cm高的路堤，造成倒车时碰到后保险杠的问题。
图1三只传感器图2 两只传感器
1.2 本设计的目的
本设计可望成为驾驶员特别是货车以及公共汽车驾驶员的好帮手，可有效的减少和避免那些视野不良的大型汽车的如冷藏车、集装箱车、垃圾车、食品车、载货车、公共汽车等倒车交通事故，另外还特别适用于夜间辅助倒车、倒车入库以及进入停车场停车到位，甚至还能防止盗贼扒车，本设计成本低廉，性能优良，市场前景极为广阔，对提高我国汽车工业实际水平，具有较大的时间意义。
1.3 研究意义
超声波测距法是最常见的一种距离测距方法，应用于汽车停车的前后左右防撞的近距离，低速状况，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，同样具有声波传输的基本物理特性——折射，反射，干涉，衍射，散射。超声波测距即是利用其反射特性，当车辆后退时，超声波距离传感器利用超声波检测车辆后方的障碍物位置，并利用指示灯及蜂鸣器把车辆到障碍物的距离及位置通知驾驶人员，起到安全的作用。
2.工作原理
2.1方案比较
在现代测距系统当中，还有以下测距方法：
1）毫米雷达测距
毫米雷达测距能够探测多目标，多目标分辨力好，探测精度高，受天气影响小，但存在电磁干扰问题，必须防止因雷达装置相互间以及其他通信设施的电磁波干扰而发生误动作。其多用于高速公路上的防追尾碰撞。
2）摄相系统测距
2
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目标摄像系 统模仿人体视觉原理，测量精度高，但目前价格较高，同时受到软件和硬件制 约，成像速度角慢。
3）激光测距
由于激光测 距受恶劣的天气，汽车的激烈震动，反射镜表面摩损，污染等因素的影响，使反 射的激光束在一定功率上探测距离比可能探测的最大距离减少1/2到1/3损失 很大，影响探测精度，所以它一般都应用于防追尾碰撞当中。
4）红外测距
它主要应用于夜间行车或在军事上使用。 5）超声波测 距
超声技术是一 门以物理、电子、机械及材料学为基础的通用技术之一。超声技术是通过超声 波产生、传播及接收的物理过程而完成的。超声波具有聚束、定向及反射、透射 等特性。
超声波遥控是近距离遥控中的一种实际方法，人耳能够听到的声音频率大约为20Hz-20kHz ，低 于20Hz 和高于20kHz 的声音，人耳一般都听不到，人把高于20kHz 的声波称为 超声波。它是一种机械振动波，可以在气体 、液体和固体中传播，在空气中的传播速度为340m/s ，与光波、电磁波相比是非常缓慢的。超声波具有方向性，即 传播的能量比较集中，这一点与可听见的声波不同。另外，超声波在传播途中 若遇到不同的媒介，大部分能量会被反射。
超声波测距的基本 原理同声纳回声定位法的原理是基本相同的，超声波发生器不断发射出40kHz 超声波，并给测量逻辑电路提供一个短脉冲。超声波接收器则在接受到所发射超声波遇障碍物反射回来的反射波后，也向测量逻辑电路提供一个短脉冲，再利用 双稳电路把上述两个短脉冲转化为一个方脉冲。方脉冲的宽度即为两个短脉冲 之间的时间间隔。测量这个方波脉冲宽度就可以确定发射器与探测物之间的距 离。根据测量出输出脉冲的宽度。即测得发射超声波的时间间隔，从而就可求 出汽车与障碍物之间的距离S ：
S=1/2（Ct ） 2-1 式中C ——超声波音速
由于超声波也是声波， 故C 即为音速。音速为C=0/ργP
式中 γ——气体的绝缘 体积系数（空气为1.4） P ——气体的气压（海平面为1.013*108Pa ） Ρ0——气体的密度 （空气为1.29kg/m 3） 对于1ml 空气，质量为 m ，体积为V ，密度ρ。则
C =0/ργP = m V /P γ 2-2 对于理想气体，有
PV=RT
2-3
式中R——摩尔气体常数
T——绝对温度
因此C=m
Pγ
V/
由于γ、R、m均为已知常数，故声速C仅与温度T有关，若温度不变，则声音在空气中的速率与气压无关。在0℃的空气中，C0=331.45m/s。
对于任意温度下，有C i/C0= Ti/ 273,即C i=331.45Ti/273
在某一地区使用，因温度变化不大，可以认为声速是基本恒定不变的。
确定了声速，只要测得超声波信号往返的时间，即可求得距离。
2.2 方案的拟定条件
由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。
其实超声波的特性与普通声音大致上没有分别，但为何我们要用超声波作测量手段？道理其实很简单，因为在测量过程中，我们会不断地发出强力的声音讯号，试想想，若这些讯号我们是听得到的话，就如汽车按喇叭、火车拉笛的声音，不断的在身旁发生，不震耳欲聋才怪。所以只有选取人们听不见，但又能音量强力的“超声波”，这样周围的群众才可装聋扮哑了。
超声波测量技术其原理很简单，就是利用回声的反射原理，就如在一山谷叫一声“你好吗”，不一会听见好像有人学你的说话一样“你...好...吗...”。人们正由此点，开发出超声波测量技术。像自然界中，以蝙蝠都可算为代表了，在蝙蝠洞里既要觅食，又要用声波测距，而要在洞内用超声波测距是一件很困难的事情，很先进的科技产品也做不到。
在空中，当声音鼓动空气而向前传递讯息时，遇到大小不同、软硬不一的物体时，其会产生相应强弱的反射声音，而我们以高峰值接收此反弹回来的声音，计算其反弹的时间差距，从而可了解前面物体与你的距离，由其反弹的强弱，得知物体的大小，此为超声波在空中测量的应用原理，一如在机场使用的雷达。
超声波距离传感器采用压电元件锆钛化铅，一般称为RZT，这种传感器的特点在于具有方向性，传感器用蜂鸣器的纸盒为椭圆形，目的是使传感器的水平特性宽，而且垂直方向受到限制。超声波距离传感器是利用“回声”现象制成汽车所用的倒车声纳系统，倒车时想车辆后方发射超声波，测定超声波遇到障碍物后返回的时间，再把这一时间置换成距离再加以显示。
4
5
超声波比人耳能听到的声波频率要高，具有方向性，并且只能检测车辆后方的障碍物。它的功能是判定和显示车辆后方有无障碍物，障碍物到汽车的距离以及障碍物的位置。当车后无障碍物时，随着距离的增加，超声波逐渐衰减，也就是说根据向车后发射的超声波是否返回，可以判断检测范围内有无障碍物。向车后发射的超声波遇到障碍物返回时，测定所需的时间，根据时间与距离成正比的关系，就可以判断车到障碍物的距离。此外，车辆后方划分为左中右三个区域，就可以判断出障碍物在何处，四个超声波发生器置于后减震器中，微机组件置于货舱内，驾驶人员回头时即可看到障碍物的显示。超声波距离传感器和微机组件之间采用屏蔽线相连，因此消除了外部及外部传入的干扰. 2.3 模型的建立
超声波测距仪原理简单，制作方便，成本比较低，但其作为高速行驶车辆上的测距传感仪不可取，只要有两方面的原因：一是超声波的速度C 受外界环境变化影响较大。在不同的温度下，声速是不同的，在-30℃-30℃变化为313-349m/s ，而且声速C 还随雨、雾、雪等天气的变化而变化，不能精确测距。二是由于超声波能量是与距离的平方成正比而衰减的，故距离越远，反射回的超声波越少，灵敏度下降很快，从而使得超声波测距方式只适用于较短距离。
图3 超声波测距系统
目前国内外一般的超声波测距仪理想测量距离为4米-5米左右，因此一般只用汽车倒车防撞系统上。
发射电路在发射受低频调制的超声波的同时，使双稳电路置位，此时计数器的闸门E 被打开，时钟信号开始进入计数器，而当接收电路接收到发射波时双稳态电路复位，计数器闸门E 被关闭，时钟信号被切断，数据被锁存，然后经译码驱动器在显示器上显示被锁存的数据，假设声速为343m/s,则时钟振荡器的频率为34.3kHz 时，即可认为显示器上的读数是目标的距离，而事实上，时钟振荡器的频率只需要17.15KHz ，因为我们要考虑到声波来回的双倍时间。
发射电路
接收电路
低频调制器
时钟振荡
双稳 计数器
显示电路 障
碍物
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2.4 方案的拟定
2.4.1 测距报警器的电路原理框图
本设计由发射部分、接收部分、及报警部分组成（见图2）。
a.发射部分 由低频调制器、双稳回路、40kHz 振荡器、功率发送器及发射探头等组成。40kHz 振荡器受双稳态贿赂控制断续送出经低频调制器的信号，经功率放大器放大，由超声探头向车后发射。
b.接收部分 由接收探头、放大电路、整形回路、双稳回路组成。接收探头接收到反射信号由放大器放大后，再送入施密特触发器进行整形，然后输入报警部分。
c.报警部分 由近距检测、平滑电路、触发器及声光报警器电路组成。因探测到的反射波信号是一组脉冲信号，将其平滑后送入触发器，一旦超过触发阀值报警电路就接通，发出声光报警。
扩展部分（虚线部分）当电源电压偏低时，同样使报警电路导通发出声光报警。另外在接通电源的同时接通语言报警电路，不断放出：倒车，请注意“的语言报警声。数字显示部分（虚线部分）由时钟振荡器、计数器、译码器及显示器组成。时钟振荡器一接通电源即开始振荡，但只有计数器的闸门打开时，它才能进入计数器被计数，一旦接收到反射波信号，即关闭闸门，数据被锁存，经译码后通过显示器显示出来。
图4 汽车倒车防撞测距报警器原理
2.4.2 工作原理
接通电源,40kHz 振荡器受双稳回路控制，置位时开始振荡，同时受低频调
发射 振荡 接收
放大
低调
滤波
双稳
平滑
计数器 时钟振荡 译码显示 触发
稳压
生光报警
障碍物
电压监视
语音报警
电源
制器调制，双稳电路即复位，40kHz振荡器停振，其间产生的经调制的超声波信号经功率放大器放大后，通过发射探头向空中辐射，遇到障碍物即反射回来（按照反射角=入射角原则）。接收探头接收到反射信号后即将此信号放大，然后送入施密特触发器进行整形，使其成标准的触发脉冲信号再送入另一双稳电路，此双稳电路在发射信号的同时被置位.(同时打开了计数器的闸门，使时钟振荡器信号得以进入计数器，当接收到反射波信号后，此双稳电路复位，计数器闸门关闭，时钟脉冲被禁止输入，锁存器将进入计数器的脉冲个数锁存，并经译码通过LED 显示器显示出来.)此时即完成了一次测距过程，此过程能自动重复进行，重复频率受低频调制器频率控制，约几KHz。
另外，为了使仪器具有近距报警功能，特增设了近距RC平滑电路及触发器，由RC电路将反射波脉冲进行平滑，送入一触发器，一旦达到触发电平阀值，即使报警电路导通，发出声光报警。
至此，本设计的各功能均是为驾驶员了解车后情况设置的，为了使车后的行人也同时知道汽车在倒车，及时躲避.
2.5 基本概念理论基础，设计计算的主要方法和内容
2.5.1波动学
a.简谐振动
定义：如果一个质点眼固定直线通过平衡位置往复运动，其对平衡的位移x 随时间t的变化可以表示为正弦或余弦函数
x=A cos（wt+a）2-4 全振动----周而复始的一次循环
t---做一次全振动的时间间隔
因为x=A cos（ωt+a）=A cos[ω（t+T）+a]=A cos（ωt+a+2π）
所以ω称为振动的角频率或圆频率
f=1/T=2π/ω2-5 A——最大位移a——初相位
b.两个不同频率平行的简谐振动的合成（振动方向相同）
X1=A cos（ω1t+a）X2=A cos（ω2t+a）2-6
那么合成振动为:X =A cos（ω1t+a）+A cos（ω2t+a）
=2A cos[（ω2-ω1）t/2]×cos[（ω2+ω1）t/2]2-7 由上式可知：当ω1与ω2非常接近时，这时公式的第一项表示一个变化缓慢的简谐振动，两者的合成表示一个高频振动受一个低频振动的调制，称为拍。
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2.5.2 声波
物体的振动通过空气的振动进入人耳
声音的范围：300—3.4kHz 宽带为4kHz
声速：u=342m/s （受温度影响T=273+t）
公式：u=（rRT/M）1/2
M——气体摩尔质量R——摩尔气体常数
r——气体摩尔热容比T——273+t
2.5.3 超声波传感器
原理：发射——发射器中压电陶瓷和谐振片组成的振子，当交变电信号从引线加到发射器中，振子弯曲振动，驱动锥形口发出超声波。
2.5.4液体和气体中的纵波速度
u=（β/p）1/2 2-8
β——流体容量变弹性
p——流体或气体的密度
β的意义：在压强P，体积为V→压强P+ΔP，V+ΔV，
那么dP=βdV/V。
稀薄大气中的声速：
绝热过程：振动非常快，热量来不及传开
u=（rp/p）1/2 2-9
2.6 元件选择清单
型号名称数量备注
MA40EIS 超声波发射器 1
MA40EIR 超声波接收器 1
CX20106 红外线接收模块 1 单列，八脚
CD40106 六施密特触发器 1
CD4013 双D触发器 1
NE555 定时器 2
LED 发光二极管 1
CA3410 运算放大器 1
扬声器 1
2N4181 二极管 2
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电阻 4.7Ω，240Ω，620Ω，300Ω，100Ω，47K Ω，22K Ω，10K Ω（3），
180K Ω，200K Ω，30K Ω，8.2K Ω
电位器 22K Ω，10K Ω 电容
0.1μF （3），1000pF ，0.01μF （4），330pF ，250pF ，
电解电容 1μF （1）, 47μF, 100μF, 2.3μF
表1 元件清单
具体器件参数见附录。 2.7 实验安装
在实验初期，把电路元件安装在数字实验箱上进行模拟实验，40kHz 超声波发射电路是实验最主要的一部分，只有调制出这个40kHz 超声波才可以做后续实验，超声波的发射电路见图5：
图5 40Hz 超声波发射电路
在实验的过程中，电阻R5的大小影响输出波形的范围：当R5 为47K?时，频率从10.868kHz-26.050kHz; 改变到8.2 K?时，调节范围增大到21.243 kHz -70.183 kHz，改变滑动触头则可调到40KHz，波形见图6：
图6 发射信号波形（f=40.124kHz）
实验箱上模拟在示波器上显示出如上信号的方波，然后将后续接受电路安装上，进行下一步实验，低频调制信号见图7：
图7 低频调制信号波形（f=4.96 kHz ）
由CD40106的4引脚出来的信号见图8：
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图8 CD40106的4引脚出来信号波形（f=4.5 kHz ）的一脚出来信号见图9：
CD4013
报警部分的电路图如图10：
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图10 声光报警器的电路
3.系统调试
3．1 系统安装与调试
实验焊接完毕后就应该根据设计线路图进行调试，以便检测其实际的性能。
调试过程是利用符合指标要求的各种电子测量仪器，对安装好的电路或电子装置进行调整和测量，以保证电路或装置正常工作。因此调试必须按一定的方法和步骤进行。
不通电检查电路安装。认真检查接线是否正确，如多线，少线或错线，尤其是电源线不能接错或接反。查线方法：按照设计电路接线图检查安装电路，在安装好的电路中按电路图一一对照检查连线，在检查中要对已经检查过的连线做标记，使用万用表对检查连线很有帮助。
直观检查电源，地线，信号线，元器件接线端之间有无短路，联线处有无接触不良，有极性元器件引线短有无接错，反接等，集成块是否插对。
通电观察。把经过准确测量的电源电压加入电路，但暂不接入信号源信号。电源接通后，首先观察有无异常现象，包括有无冒烟，异常气味。触摸元件是否发烫，电源是否短路等。如果出现异常，应立即切断电源，排除故障后，才可重
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新通电。
调试过程中，不但要认真观察和测量，还要认真记录。包括记录观察的现象，测量的数据，波形及相位关系。必要时在记录中应附加说明，尤其是那些和设计不符的现象更是记录的重点。依据记录的数据才能把实际观察到的现象和理论预见的结果加以定量比较，从中发现问题，加以改进，最终完善设计方案。通过收集第一手资料，可以帮助自己积累实际经验，切不可低估记录的重要作用。 3.2实验结果：
数据记录分析处理
连续测量十次数据分别是：L 1=2.1m ，L 2=1.9m ，L 3=2.0m ，L 4=1.8m ，
L 5=1.9m ，L 6=2.1m ，L 7=2.3m ，L 8=2.1m ，L 9=2.3m ，L 10=2.2m 。
求其平均数数为：L =2.07 m
ΔL 1=0.03m ，ΔL 2=-0.17m ，ΔL 3=-0.07m ，ΔL 4=-0.27m ，ΔL 5=-0.17m ，ΔL 6=0.03m ，ΔL 7=0.23m ，ΔL 8=0.03m ，ΔL 9=0.23m ，ΔL 10=0.17m 。
方差：S 2(L)=1
101
-∑-)(L L 2=0.03 均方差S 2 （L ）= S 2(L)/10=0.003
4.课程设计体会与总结
在分析了汽车倒车防撞系统的基本设计原理以及目前国内外此类防撞系统存在的问题后，详细的介绍了超声波测距系统以及根据该系统设计的原理、方法和步骤，研制的汽车倒车防撞报警器。
本文设计的汽车倒车防撞报警器吸取了国内外各种报警器结构简单、性能优良、造价低廉等部分特点，并结合汽车电子工业发展方向而设计的，它具有以下功能：
a.倒车时能自动测出车尾与最近障碍物间的距离。
b.倒车至极限安全距离2米时，发出报警声提醒驾驶员注意刹车。
c.在倒车过程中，实现实时报警。
但由于实验时间短暂和某些芯片的原因，实验结果不是很理想，报警距离有所增加，在2米左右的时候就开始报警，而且距离越进则声音越急促，响声不连续，实时报警未能实现。
方案的补充、扩展
a.如果将报警器加以改进发展，使其可以在倒车时能重复发出“倒车，请注意”的语言警告声提醒行人注意。
b.在声光报警之后再加上一个报警电路，随时监测蓄电池电压，当电压低于11.2V时，发出声光警告声提醒驾驶员注意充电，以保证仪器及汽车能正常工作。
c.加入数据采集系统，可以实现倒车过程中，驾驶员不回头便可看到车后情况。
附录
集成电路芯片及电路元件的介绍
1．cx20106
1.1 元件参数
单列8脚封装,电源电压=17V,输入电压=5Vp-p,低电平输出电压=0.2V,电源增益=79dB,静态工作电流=1.8mA,功耗=0.6W,工作温度=-20～75℃,贮存温=-55——150℃
1.2 CX20106A其引脚功能如下：
1)信号输入端
2)调整预放大器增益及频率特性
3)连接检波电容
4)接地
5)调整中心频率
6)连接噪声滤波电容器
7)信号输出
8)电源电压
外形如图10：
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图10 CX20106A管脚
单列直插8脚或圆筒8脚封装，电源电压±2-±18V，开环电压100dB，输入偏置电流5pA，转换速率9V，输出电压13 V。
2.超声波传感器
2.1 MA40EIS/EIR超声波发射/接收传感器
超声波是一种弹性介质种的机械振荡，它两种形式；横向振荡波和纵向振荡波。超声波可以在气体，液体，固体物质中传播，但是其传播速度不同。它也有折射，反射现象，且在传播过程中椰油衰减，在气体中传播时衰减快，传播距离近；在液体固体中传播衰减慢，传播距离远。常见在空气中的传播频率为几十千赫兹，而在液体和固体中传播频率相对较高。由于超声波具有功率大，穿透力强，传播定向性好等优点，因此可以应用于很对领域，可实现加热，清洗，雾化，测距，遥控许多功能，利用超声波的的特点，可以做成各种超声波传感器.
2.2 外形电路符号以及内部结构
外形
Y1
T40
符号
内部结构
图9 超声波传感器外形、符号、内部结构
（1、2为双压电晶片振子，3、4为两极，5为圆锥共振板）
2.3 电气参数
参数名称参数值
工作中心频率40KHz±1 KHz
声压电平(距离30CM,输入电压10V) 在中心频率时大于106dB
带宽（MA40EIS）在100dB时大于1.5 KHz
带宽（MA40EIR）在-80dB时大于2.0 KHz
灵敏度（MA40EIS）大于100dB
灵敏度（MA40EIR）-74dB
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摘要 随着中国经济的持续发展和汽车价格的持续下降，越来越多的家庭拥有自己的汽车，汽车的安全也成为亟待解决的问题。对汽车倒车预警技术的研究，具有重要的现实意义。基于51单片机的超声波测距仪之倒车雷达装置，安装在汽车上，可以及时了解前方与后方的障碍物情况，随时做出正确的判断，保障人类的生命安全。在此基础上，本文研究了基于51单片机倒车防撞报警系统，首先简要阐述了本文的研究背景、意义、超声波测距的基本理论，并介绍了超声波测距报警系统。根据型电气设备的设计要求，在传统非超声波测距系统的基础上，设计并实现了超声波测距报警系统。整个测距系统的实现包括数字电路设计、模拟电路设计和软件的编辑。 关键词：51单片机；倒车防撞报警系统；超声波测距
ABSTRACT As China's economy continues to develop and car prices continued to decline, more and more families have their own cars, car safety has become a problem to be solved. It is of great practical significance to study the warning technology of car astern. Ultrasonic range finder based on 51 single chip microcomputer of reversing radar system, installed on the car, can timely understand the front and rear obstacles, at any time to make the right judgment, to ensure the safety of human life. On this basis, this paper studies the reverse collision warning system based on 51 single-chip processor, this paper expounds the research background, significance of this article, the basic theory of ultrasonic ranging, and introduces the ultrasonic ranging alarm system. According to the design requirement of the electric equipment, the ultrasonic range alarm system is designed and implemented on the basis of the traditional non-ultrasonic range system. The implementation of the whole range system includes digital circuit design, analog circuit design and software editing. Keywords: 51 microcontroller; Reversing alarm system Ultrasonic ranging
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。
汽车防碰撞系统研究文献综述 1.引言 汽车碰撞有汽车碰撞到固定的物体或与行驶中的汽车相撞两种类型。为了防止汽车在行驶中，特别在高速行驶时发生碰撞，一些现代汽车已装备了自动控制防碰撞系统，这是一种主动安全系统。 汽车行驶时，防碰撞系统处于监测状态，当汽车接近前车车尾或超越前车时，该系统将发出警告信号。在发出警告后，如果驾驶员没有采取减速制动措施，该系统便启动紧急制动装置，以避免发生碰撞事故。 2.概述 防碰撞控制系统装有测距传感器，它们利用激光、超声波或红外线，测得汽车与障碍物间的距离，这个距离信号，加上车速传感器和车轮转角传感器的信号送入电子控制器，通过计算求出行驶汽车与前方物体的实际距离以及相互接近的相对速度，并向驾驶员发出预告信号或显示前方物体的距离。当将要碰撞时，控制器向制动装置和节气门控制电路发出控制指令，使汽车发动机降速并及时制动，从而有效地避免碰撞。 3.测距传感器 （1）防碰撞传感器 ① CCD照相机 CCD（电荷耦合器件）摄像元件可以读取受光元件接收的光通量放出的电流值，并作为图像信号输出。在夜间，由于照相机处于低照度的环境，只有在汽车前、后照灯打开时才能确认障碍物。
汽车装设的CCD照相机如上图所示，当点火开关接通时，变速器换档杆换到前进档或倒档，多功能显示板上就能显示出车辆前方或后方的图像。 ②激光雷达 激光雷达是从激光发送至被测物体，然后反射回来被接收，其间的时间差即用来计算至障碍物的距离。早期的车用激光雷达都是发送多股激光光束，并依靠前车反射镜的反射时间来测定距离。现代汽车除了测定前方车的距离外还要对前方多辆车的位置进行辨识，因而开始采用扫描式激光雷达。 根据物体的反射特性，激光的反射光亮变化很大，因此可能检测出的距离也是变化的。由于车辆后部的反射镜等容易反射，故可以检测出稳定的较长距离。有少许凹凸的铁板等因不能得到充足的反射光量，故测出的距离较短。另外，在检测侧面方向及后方的障碍物时，与检测前方障碍物的情况不同，如果障碍物上没有反射镜，那么由于各种障碍物的反射特性变化很大，故可能稳定测出的距离变短。
汽车倒车防撞雷达系统设计 摘要：本文在查阅分析了现有的几种不同测距原理后，确定了使用超声波测距，并对基于超声波测距的倒车雷达报警系统的设计进行了深入分析和研究。该系统分为系统控制模块、超声波发射模块、超声波接受模块、温度采集模块和液晶显示及声光报警模块。在硬件电路中，详细阐述了运用单片机技术实现的倒车雷达报警系统的测距实现原理，分析了以ATMEGA16单片机为主控单元的硬件系统和软件设计，并分别对每个模块进行了分析，使我们对该系统由较好的认识和理解。 关键词：倒车雷达超声波测距 1 概述 在现代社会中，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，这时汽车倒车防撞报警系统就成了汽车的好助手。 汽车倒车防撞报警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。 本系统以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。系统硬件原理图如图1.1： 图1.1 倒车雷达报警系统框图
该系统整体设计思路如下： 警报系统装于汽车尾部，与汽车倒车闸相连，当汽车倒车时，该报警系统开始工作。 ATMEGA16单片机为主控模块，将各个子模块联系起来共同工作，当超声波模块发出脉冲信号时，主控模块内部计数器开始工作。超声波接收模块接到障碍物反射回来的声波后将信号传递给主控模块，主控模块内部的计数器计数停止，从而得到声波往返所用时间。 温度采集模块不断测试环境温度，并将此信息传递给主控模块。主控模块根据温度得出此时超声波速度，进而计算出此时汽车尾部与障碍物的距离。 主控模块距离信息传递给液晶显示模块和声光报警模块，使液晶显示屏显示当前车尾与障碍物的距离，同时控制声光报警模块，当距离小于设定值时发出声光警报，从而提醒司机注意，防止倒撞。 2 系统硬件电路设计 系统电路主要由三大部分组成：（1）超声波发射接收模块；（2）ATMEGA16单片机主控模块；（3）距离显示模块和声光报警模块。细分为六个小模块，各模块分析如下。2.1 主控和接口模块 主控和接口模块如图2.1所示。 Atmega16是基于AVRRISC结构的高性能、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。 Atmega16的端口PC与JTAG接口相连。JTAG接口用于边界扫描，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串行接口和带片内晶振的可编程看门狗定时器以及片内的模拟比较器等，除传感器外几乎可以不需要其他任何元件即可构成系统，从而为本设计提供了灵活而低成本的解决方案。 Atmega16的管脚19和管脚16分别与超声波发射模块和超声波接收模块0
2009届本科毕业设计 汽车倒车防撞报警器 姓名： 系别： 专业： 学号： 指导教师： 2009年4月10日
商丘师范学院学士学位毕业设计 目录 摘要 (3) 关键词 (3) 0引言 (4) 1工作原理 (4) 1.1At89C2051单片机性能及特点 (4) 1.1.1 89122051主要特点 (4) 1.1.2硬件结构 (4) 1.2霍尔传感器的测速原理 (4) 1.2.1霍尔效应 (5) 1.2.2工作原理 (5) 1.2.3 测量磁场及工作设置 (5) 1.2.4霍尔电路设计 (6) 2 总体结构设计 (6) 2.2 单片机系统电路设计 (7) 2.2.1 超声波发射电路设计和超声波接收电路 (7) 2.2.2 测速电路 (8) 2.2.3 报警电路 (8) 2.2.4LED显示电路 (9) 2.2.5报警器外围接口电路如图五 (10) 2.3软件设计 (10) 2.4 程序设计 (10) 3结束语 (12) 参考文献： (12) 致谢 (12) 2
商丘师范学院学士学位毕业设计 汽车倒车防撞报警器 摘要 设计了一种汽车倒车防撞系统。该系统以AT89C2051单片机为控制核心，工作时，超声波传感器采集的教据，由控制核心快速计算出汽车车尾与障碍物的距离，并通过LED 显示提醒信息，该系统主要利用单片机的实时控制和数据处理功能，完成系统的控制。最后阐述了报警器的硬件电路原理及软件设计。 关键词 AT89C2051 ;超声波;传感器 Develop and research a system which based on AT89C2051 microchip and alarm avoid cars crashing when back-off Abstract For purpose of develop a system which avoid cars crashing when back-off ,the system based on AT89C2051 microchip .First,the ultrasound sensor collect data .Then,the microchip process the Date to get the distance between rear end of car and obstacle.When the distance beyond safe distance.The LED display alarm to alert drivers. The system make use of microchip a rear-time control and processing function.At last ,the paper also state the hardware circuit principle of alarm and software design. Keyword AT89C2051;ultrasonic;sensor 3
开题报告 电气工程及其自动化 倒车防撞系统的设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 （一）国内外研究现状和发展趋势 随着社会经济的不断发展，特别是中国加入WTO以来，中国的生产总值不断上升，国际地位不断提高。特别是在2009时的世界金融危机时，世界大部分国家的汽车产业都走下坡路。然而中国的汽车行业还是在不断增长，在当年一举超过了美国成为世界第一大汽车消费国。与此同时，汽车的数量的不断增加，势必会加大交通压力，撞车事故也越来越多，停车时也越来越困难。随之而来的是倒车和停车的问题成为困扰光大驾驶员的一大难题，并且由倒车时发生的刮擦事故尤为突出。然而现在的车子还有很多汽车没有安装倒车雷达系统，归其原因就是成本较高，像倒车雷达这种产品的使用性，市场是认可的，必然会带动产品的开发与研究。倒车雷达的种类较为繁多，有红外测距的，有超声波测距的等等。如果你去百度或谷歌上去搜索，你会发现有各种各样的倒车雷达系统，其报价不一，有较为便宜的只有两三百的，但其功能非常简单只有一个报警语音提示。但是贵的就要上千，但却增加了很多功能，有的还直接带有摄像头可以看见倒车时的车尾实况，还附有倒车轨迹，并且还带有最近障碍物的距离数码显示，由于其价格偏贵，就没有推广与使用，只有些高档车上才会出现。所以经济的停车辅助功能的研制就显得尤为重要，针对这种情况，设计一种可靠性强，反应快较为经济的的汽车倒车防撞系统势在必行，而超声波是一种常见的测距方式，其有很多特点，首先可测范围较广，其次是超声波的产生较为方便并且可靠性好。出于这种原因，市面上的倒车防撞系统等一系列产品都是以超声波测距方式为主。而对超声波技术的研究是非常成熟的，接收与发射都可以非常熟练地运用。综上所述，以后的倒车防撞系统在现有的前提下会不断的改进，在加工成本上会不断的降低，技术运用会不断创新。以此来满足消费者对此类产品的需求。 （二）选题的依据和意义 微机的出现使电子数字计算机在人们的日常工作和生活中得到广泛的运用。在我们
汽车智能防撞系统的研究 摘要：本文综述世界智能车辆技术在自动防撞方面的应用现状，结合我国高速公路、驾驶习惯及现有传感器的技术状况，分析探究适合中国高速公路及现实国情的汽车智能防撞装置。根据所要实现的基本功能，对比当前采用的四种常用测距方法，最终选用红外激光测距原理，建立了系统方案。汽车红外激光智能防撞装置是一种主动式防撞系统，它能使反应时间、距离、速度三个方面都能得到良好的优化控制，可以有效地避免汽车追尾碰撞事故的发生，该系统在汽车领域的应用与其所能带来的经济效益和社会效益将会是相当可观的。 关键词：智能防撞激光测距雷达测距单片机语音报警 1 前言 1.1课题研究的价值和意义 随着我国改革开放的不断深入和社会主义经济的不断发展，人们的物质生活日益提高，汽车己经进入千家万户，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的趋势;与此同时，也带来了一个不可避免的问题:交通事故逐年上升。 2004年，全国公安机关交通管理部门共受理道路交通事故51.8万起，造成107077人死亡，比2003年增加2705人，上升2.6%;直接财产损失23.9亿元。在各类事故形态中，机动车碰撞事故占绝大多数。2004年，全国共发生机动车碰撞事故400389起，造成77081人死亡、375620人受伤，分别占总数的77.3%、72%和78.1%。其中，正面相撞事故123577起，造成31715人死亡、128447人受伤，分别占总数的23.9%、29.6%和26.7%;侧面相撞事故196798起，造成29900人死亡、186683人受伤，分别占总数的38%、27.9%和38.8%;追尾相撞事故80014起，造成15466人死亡、60490人受伤，分别占总数的15.5%、14.4%和12.6%。从以上数据，足以说明公路交通安全已是我国面临的重大问题。 我国的高速公路起步随晚，但发展较快。据统计，高速公路每百公里事故率为普通公路的4倍多。高速公路的事故类型，大多数为车辆的追尾碰撞事故，这是由高速公路的特点所决定的。高速公路具有汽车专用、分割行驶、控制出入、全部立交、限制车速以及高标准、设施完备等特点。高速公路由于排除了行人、非机动车的干扰，从而保证车辆可以高速行驶，而具有路面宽阔、标示醒目、标线分明、全线封闭等特点。保证了高速公路具有行车速度快、交通流量大的优点。我国，一般公路平均时速为40~50Km/h，而高速公路平均时速可达80Km/h以上。高速公路车辆速度快、干扰小的特点也促使其发生的事故性质比较严重，一旦发生事故，多数是恶性的交通事故。分析高速公路交通事故的类型和原因，发现超速行驶、恶劣天气时很容易发生制动测滑、甩尾或行车视距不足而导致的追尾碰撞事故。死亡事故中65%以上是追尾相撞造成的。由此可见，如何提高汽车行驶安全性，减少交通事故及其损失，己经刻不容缓的摆在研究人员的面前。 据有关部门对交通事故的统计分析，发现在司机—汽车—环境三要素中，司机是可靠性最差的一个环节，80%以上的事故是由于司机反映不及时或判断失误引起。计算表明，司机反映迟缓1秒，速度为80Km/h的汽车要前进约22.2米，由此可能产生不堪设想的后果。若在夜间或雨、雪、雾等恶劣天气条件下，汽车在中、高速行驶时，很难及时发现前方障碍物并采取必要应急措施。统计表明，在发生撞车的事故中，45%是司机没有看清楚前面车辆所处的位置，30%是发现前方车辆但为时己晚，特别在汽车高速行驶的情况下，前方目标正确识别与否至关重要。根据汽车驾驶自动化和智能化的发展趋势，汽车防撞系统的研制有着重要的意义。 1.2研究的现状
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)
题目: 基于单片机的汽车倒车防撞系统的 设计与制作 毕业设计说明书（论文）中文摘要
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51单片机结合于一体，设计出一种基于51单片机的倒车防撞系统。本系统采用软硬结合的方法，具有模块化和多用化的特点。 关键词防撞超声波测距单片机
毕业设计说明书（论文）外文摘要 Title Automobile back-draft collision avoidance system based on single chip design and production 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. Keywords Impact-proof Ultrasonic ranging Microcontroller
摘要 分析了汽车倒车防撞系统的基本设计原理以及目前国内外此类防撞系统存在的问题，较详细的介绍超声波测距系统以及根据该系统设计的原理、方法和步骤，研制的汽车倒车防撞报警器。这种报警器在汽车倒车过程中达到极限位置的时候，能自动检测车尾障碍物的距离并发出声光报警，提醒司机刹车。本设计利用超声波传感器进行信号的发射和接收，包括发射、接收以及报警电路三个部分。超声传感器的主要元件是采用压电元件锆钛化铅（一般称为RZT），具有很强的方向性。报警电路部分是利用声光报警器，将信号传递之后，可实现语音报警。本设计采用国内生产厂家的通用元件，成本低，性能可靠，有利于推广。 关键字：超声波；汽车倒车；防撞；报警器；传感器
1.系统方案设计 1.1 概述 随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量也在大幅攀升。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防撞预警系统势在必行。 汽车倒车防撞测距报警器一般有四种：1嘀嘀声加闪光，2音乐声加闪光，3语音声加闪光，4倒车到危险距离时发出警报声的超声波倒车报警器，由于很多研究都采用的是特殊难购的专用元件，使其难以推广，本设计采用国内生产的通用元件，成本较低廉，本设计使其在整个倒车过程中自动测量车尾到最近障碍物的距离，在倒车到极限距离时会发出急促的警告声，提醒驾驶员注意刹车，如果和制动系统联系在一起也可以形成自动刹车。 (1) 预警时间不足 最大有效探测距离的问题，大多数倒车雷达的最大有效探测距离：墙面小于2.5m,行人0.6-1.2 m。实验知道一些驾驶员的习惯初始倒车速度3-12km/月，即0.83-3.3 m/s, 。现以平均1.5 m/s计算，倒车雷达发现目标仅有1.67 s，对行人只有0.4-0. 8 s。如此以来，等报警器报警后汽车再减速就很紧张，明显感到预警时间不足。 (2) 反映速度迟钝 多数成品倒车雷达的显示速度因为考虑到抗干扰等因素，显示更新的速度约0.2-0.4s，即在0.2-0.4s显示一次距离，根据以上的推断，从倒车雷达发现目标到发出警报如果需要3s秒，这时车已经行使了0.45s，这显然感到反应迟钝。 (3) 探测盲区问题 多数倒车雷达的超声波传感器为2-3个，单个传感器的水平探测角度约60-70 °，这样势必造成2-3个盲区，如图1，而增加传感器的个数不但增加成本，而且提高报警器的故障率。另外，由于等同与水平探测角度的垂直探测角 1
北京电子科技职业学院 电信工程学院 毕业论文（设计） 课题名称：倒车防撞报警器的电路板设计 学生姓名：王胜 学号：20135006008 指导老师：李艳秋 评阅老师： 时间2016 年5 月
目录 一、前言 (2) 1、倒车报警器的介绍以及意义 1.1 国内外发展的概况以及存在的问题 (3) 1.2 倒车雷达的发展 (3) 1.3 本设计的目的 (3) 1.4 研究意义 (3) 2、传感器的相关技术介绍 (3) 2.1 传感器的类型选择 (3) 1.1.1 传感器的主要类型 (3) 1.1.2 倒车过程中选用的传感器 (3) 2.2 测距原理 (5) 二、正文 (3) 1、本设计的目的 (3) 2、条件 (4) 3、模型的建立 (6) 4、原理框图 (6) 5、工作原理 (7) 6、超声波测距误差分析 (9) 7、影响超声波探测的因素 (10) 三、元件选择清单 (13) 四、实验安装 (14) 五、系统调试 (16)
六、实验结果 (17) 七、小结 (18) .元器件介绍 (19) .结束语 (24) .参考文献 (24) .成绩评定 (25) 前言 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。倒车事故屡屡发生，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，超声波测距法是最常见的一种距离测距方法，应用于汽车停车的前后左右防撞的近距离，低速状况，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，同样具有声波传输的基本物理特性——折射，反射，干涉，衍射，散射。超声波测距即是利用其反射特性，当车辆后退时，超声波距离传感器利用超声波检测车辆后方的障碍物位置，并利用指示灯及蜂鸣器把车辆到障碍物的距离及位置通知驾驶人员，起到安全的作用。针对我国交通安全的需要，以及国内外汽车电子技术的应用现状和发展趋势，综合汽车工程学、汽车电子技术、通讯技术和控制技术等多学科理论，从必要性、可行性、实用性和经济性等角度出发，提出开发研制汽车防撞报警系统。目的在于当行车处于危险状态时，发出报警，提醒驾驶员或自动采用相应措施，从而减少或避免高速公路碰撞事故的生。 汽车倒车防撞测距报警器是国家八.五期间重点开发的重大科研项目之一。本设计将使报警器在整个倒车过程中自动测量车尾到最近障碍物的距离，并用数字显示出来，在倒车到极限距离时会发出急促的警告声，提醒驾驶员注意刹车，如果和制动系统联系在一起也可以形成自动刹车。众所周知，关于超声波
倒车雷达电路种类较多，本文介绍基于单片机控制的倒车雷达系统，该系统采用通用型单片机作为控制电路，方便系统功能扩展。系统电路主要采用集成器件构成，外围元件少，电路简洁、调试方便、成本低，利于商品化生产。 0 引言 汽车倒车防撞预警系统即是俗称的倒车雷达，是汽车泊车辅助装置。在汽车倒车时，倒车雷达采用超声波测距原理探测汽车尾部离障碍物的距离，当汽车尾部离障碍物的距离达到探测范围时，倒车雷达通过数码管实时动态显示距离。当汽车尾部离障碍物的距离达到设定的安全警告值时，倒车雷达发出报警声，以警示驾驶员，辅助驾驶员安全倒车。现在生产的中高档小轿车大多数都配置有倒车雷达，而出于节省成本等方面的考虑，经济型小轿车、大客车等其他车辆都没有配置倒车雷达。有市场需求的产品，必然会带动产品的开发设计。 1 系统组成及工作原理 倒车防撞预警系统由四路收发一体封闭(防水)型超声波及其超声波发射与回波接收电路、超声波电信号放大电路、控制电路、LED数码管显示电路和蜂鸣器声音报警电路组成。系统组成框图如图1所示。
当汽车倒车时由倒车换挡装置自动接通系统，系统上电复位，进入工作状态。单片机产生一串40 kHz的矩形脉冲电压，经四选一模拟开关加到超声波发射与回波接收电路，经放大驱动超声波传感器发射出超声波，同时单片机开始计时。发射出的超声波碰到障碍物后形成反射波，部分反射波返回作用于超声波传感器，经超声波传感器的声／电转换，变成微弱的电信号，该微弱的电信号经放大、整形产生负跳变电压，向单片机发出中断申请。单片机收到中断申请的信号后，立即响应中断，执行外部中断服务程序，停止计时，得到超声波发送和返回的时间T，计算出发射点离障碍物的距离S，即：S=(C·T)／2。C是超声波在空气中的传播速度，在常温25℃时，C约为346 m／s。若发射出的超声波在测距范围内未遇到障碍物，直到单片机定时中断产生，执行定时中断服务程序，选择下一路，依次按后左路、后左中路、后右中路、后右路的顺序继续发射和接收超声波，并经过计算处理。四路探测处理完毕，选择四路中测出的最小距离值通过LED数码管显示出来。当最小距离值小于预先设定的报警距离时，单片机接通蜂鸣器的电源，蜂鸣器发出报警声。若四路探测无回波中断申请，则显示“-．--”，表明在安全距离内没有障碍物，再继续下一轮的循环探测处理。 2 系统硬件电路的设计 2．1 超声波发射与回波接收电路 超声波发射与回波接收电路的主要作用是提高驱动超声波传感器的脉冲电压幅值，有效地进行电／声转换，增大超声波的发射距离，并通过收发一体的超声波传感器将返回的超声波转变成微弱的电信号。超声波发射与回波接收电路如图2所示(画出一路，其他三路与该路一样)。
单位代码：005 分类号：IN 大学创新学院 本科毕业论文（设计） 题目：汽车倒车防撞系统设计专业：电子信息工程 姓名：楠楠
学号：0903024119 指导教师：延宁 职称：教授 毕业时间：二零一三年六月
汽车倒车防撞系统设计 摘要：本次设计主要是以AT89S52单片机作为主体设计的汽车倒车防撞系统，这种智能的系统给汽车在倒车时提供较高的安全性。该系统利用了超声波不用接触就能进行测量距离的特点，系统主要包括超声波发射电路模块,超声波接受电路模块，液晶显示模块以及声光报警电路模块。超声波探头主要是进行超声波的发射和接受部分，液晶显示主要是显示障碍物与车之间的距离，在超出所设定的距离时，蜂鸣器报警，同时发光二极管亮，提醒驾驶员采相应的措施。提高汽车在倒车过程中的安全性，能很有效的减少交通事故。 关键词：AT89S52；超声波；测量距离；防撞
The Design about Collision Avoidance System of Revering Abstract：This design is mainly based on AT89S52 single chip microcomputer as the main design of the automobile back-draft anti-collision system, this system of intelligent car provides high security in reverse. The system uses ultrasonic without contact can characteristics of distance measurement, system mainly consists of ultrasonic transmitting circuit module, ultrasonic receiving circuit module, liquid crystal display module and an acousto-optic alarm circuit module. The ultrasonic probe is mainly the ultrasonic transmitting and receiving part, LCD display between the obstacle and the vehicle distance, beyond the set distance, the buzzer alarm, at the same time the bright light emitting diodes, to remind the driver to adopt the corresponding measures. Improve the safety car in reversing the process, can be very effective to reduce traffic accidents. KEY WORDS: AT89S52, ultrasonic, measuring the distance,collision avoidance
常德职业技术学院 标题：汽车防撞技术综述 校内指导教师姓名：刘雨亮 校外指导教师姓名：张恩鑫 学生名称：李嘉 系部名称：汽车工程系 专业名称：汽车检测与维修 班级名称：汽大1201班 论文提交日期： 2015.05.12
汽车防撞技术综述 目录 1 引言 (3) 2 防抱死系统（ABS）与驱动防滑系统 (3) 2.1 ABS系统 (4) 2.1.1 滑动率与地附着系数的关系............................ .. (4) 2.1.2 组成与原理 (5) 2.2 ASR系统 (6) 3 电子稳定程序控制 (7) 3.1 ESP作原理：与时俱进的卡罗拉： (7) 3.2 ESP有如下功能： (8) 3.3在从下几个方面改善汽车行驶安全性： (9) 4 汽车自动防撞系统 (9) 4.1 自动防撞系统组成部分 (9) 4.2 技术性能 (10) 4.3 汽车自动防撞器的研发现状 (10) 5 结论 (11) 致谢 (11) 参考文献 (11)
摘要：随着世界汽车工业的发展，汽车数量逐年增加，然而与汽车有关的交通 事故，却对人们的生命财产构成了日益严重的威胁。人们对提高汽车行驶安全性问题十分重视。为了保证高速公路上急速行驶汽车的安全，迫切需要防止交通事故的发生。如何有效防止车辆碰撞，这成为有效保护行车安全的重要因素。轿车上采用的防撞技术，阐述其结构组成、简单工作原理及对于防止汽车碰撞产生的积极作用，并对防撞技术的发展提出思考。 1 引言 汽车防撞系统是一种可向驾驶员预先发出视听告警信号的探测装交通管理置。它安装在汽车上，能探测接近车辆的行人、车辆或周围障碍物，能向驾驶员及乘员提前发出即将发生撞车危险的信号，使驾驶员采取应急措施来应付特殊险情，避免损失。 在众多的交通事故中，以追尾碰撞与侧向碰撞事故这两种最为常见。在碰撞的瞬间，如果车辆具有某些防撞设备，将大大减少事故损害。汽车防撞系统正式基于提高车辆的主动安全性来实现在行车过程中，给驾驶员提供必要的技术设施。 目前，在轿车上的防撞系统有防抱死制动系统（ABS），驱动防滑系统，电子稳定系统，自动防撞系统等。这些电子技术在汽车上的应用，大大提高了汽车的安全性能。汽车碰撞标准是检验或评价汽车碰撞安全性能的重要依据，它不但对汽车制造商具有法律的约束，而且也能够促进汽车安全性能的提搞。 2 防抱死系统(A B S)与驱动防滑系统(A S R) 汽车的检测与维修死系统(A B S)正是为了防止制动时车轮抱死而诞生的一种撞技术。 汽车在光滑路面制动时，有时候车轮会打滑，甚至令汽车的方向失控。同样，在起步或者突然加速时，驱动轮也有打滑的可能，A S R就是为了防止这样的情况发生而
毕业设计任务书专业电子工艺与管理
超声波倒车雷达 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。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，本文介绍了以ＳPCE0６1A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。利用SＰCE061Ａ单片机所具备的单芯片语音功能,外接三个超声波测距模组,组成一个示例的倒车雷达系统，语音提示报警(0.35m~1.５ｍ)范围内的障碍物。 关键词:倒车雷达超声波单片机ＳＰCE０６1A
目录 第1章前言..............................................................................１第2章实现功能 (2) 第3章核心器件简介……………………………………………………………３ 3.１SPCE０6１ A ……………………………………………………………………………３ ３． 1.１SPＣE０61Ａ简介 (4) 3.1.2 芯片特性……………………………………………………………………４ 3.2 SPCE０61A精简开发板 (4) 3．3 超声波测距模组 (5) 3.4 转接板 (9) 第4章系统总体方案 (11) 第5章系统硬件设计 (12) 5．1 SPCE061A精简开发板电路原理 (12) 5． 1.1ＳPCＥ0６1最小系统 (12) 5.1.2 电源模板 (12) 5．1.３放音模板……………………………………………………………１3 5．2 超声波测距模组电路原理……………………………………………………1３ 5.2． 1 超声波谐振频率发生电路、调理电
汽车倒车防撞报警器的设计与实现 摘要:倒车后视不良一直是困扰驾驶员，特别是新手的难题。倒车雷达能以声音或者更为直观的形式告知驾驶员周围障碍物的情况，帮助驾驶员扫除视野死角和消除视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。本文详细介绍了一种基于AT89C51单片机的超声波脉冲测距的倒车防撞报警器的设计。该设计以超声波在空气中传播速度为确定条件,利用超声波的反射，测量距离。论文概述了超声测距的基本原理及超声传感器的特性，并在超声测距原理的基础上,提出了系统的总体构成，以蜂鸣器报警作为警告提醒，具有较强的实用性。 关键词：防撞超声波传感器距离方位控制系统 Reversing car collision avoidance alarm Design and Implementation Abstract: The back-draft back sight is not good always puzzles the pilot, specially novice's difficult problem.The back-draft radar can or a more direct-viewing form informs around the pilot by the sound the obstacle situation, helps the pilot to clean the field of vision dead angle and the elimination line of sight fuzzy flaw, enhances driving the security.This article introduced one kind in detail based on AT89C51 monolithic integrated circuit ultrasonic wave pulse range finder back-draft proximity warner design. This design take the ultrasonic wave in the air the propagation velocity as the determination condition, the use ultrasonic wave reflection, the survey distance.The paper has outlined the supersonic range finder basic principle and the supersonic sensor characteristic, and in the supersonic range finder principle foundation, proposed the system overall constitution, reports to the police by the buzzer took the warning reminder, has the strong usability. Key words: Anti-collision Ultrasonic sensor Distance Position Control system