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
FMCW毫米波防撞雷达系统 汽车防碰撞系统对提高汽车行驶安全性十分重要，该系统的研究一直倍受重视。从1971年开始，相继出现过超声波、激光、红外、微波等多种方式的主动汽车防碰撞系统，但是以上系统均存在一些不足，未能在汽车上大量推广应用。随着各国高速公路网的快速发展，恶性交通事故不断增加，为减少事故，先后采用行驶安全带、安全气囊等保护措施，但这些技术均为被动防护，不能从根本上解决问题。毫米波是指波长介于1~10mm之间的电磁波，其RF带宽大，分辨率高，天线部件尺寸小，能适应恶劣环境，所以毫米波雷达系统具有重量轻、体积小和全天候等特点，“主动汽车毫米波防碰撞雷达系统”成为近年来国际上研究与开发的热点，并已有产品开始投入市场，前景十分看好。 本文介绍了主动汽车防碰撞毫米波雷达的原理，报导了我们研制出的SAE-100型毫米波防碰撞雷达样机。 汽车防撞毫米波雷达系统原理 主动汽车防碰撞是以雷达测距、测速为基础的。防撞雷达系统实时监测车辆的前方，当有危险目标（如行驶前方停止或慢行的车辆）出现，雷达系统提前向司机发出报警，使司机及时作出反应，同时雷达输出信号到达汽车控制系统，根据情况进行自动刹车或减速。 毫米波防撞雷达系统有调频连续波（FMCW）雷达和脉冲雷达两种。对于脉冲雷达系统，当目标距离很近时，发射脉冲和接收脉冲之间的时间差非常小，这就要求系统采用高速信号处理技术，近距离脉冲雷达系统就变的十分复杂，成本也大幅上升。因而汽车毫米波雷达防撞系统常采用结构简单、成本较低、适合做近距离探测的调频连续波雷达体制。 毫米波FMCW雷达系统结构 FMCW汽车雷达系统如图1所示，包括天线、收发模块、信号处理模块和报警模块或汽车制动装置。 射频收发前端是雷达系统的核心部件。国内外已经对前端进行了大量深入研究，并取得了长足的进展。已经研制出各种结构的前端，主要包括波导结构前端，微带结构前端以及前端的单片集成。国内研制的射频前端主要是波导结构前端。一个典型的射频前端主要包括线性VCO、环行器和平衡混频器三部分，如图2所示。前端混频输出的中频信号经过中频放大送至后级数据处理部分。数据处理部分的基本目标是消除不必要信号（如杂波）和干扰信号，并对经过中频放大的混频信号进行处理，从信号频谱中提取目标距离和速度等信息。
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。
一．汽车防撞系统的定义及组成。 CCAS就是「Car Collision Avoidance System 」的简称，即为「汽车防撞系统」。 防撞雷达装置即汽车防撞系统，是防止汽车发生碰撞的一种智能装置。它能够自动发现可能与汽车发生碰撞的车辆、行人、或其它障碍物体，发出警报或同时采取制动或规避等措施，以避免碰撞的发生。防撞雷达装置主要由三个部分组成：（1）信号采集系统：采用雷达、激光、声纳等技术自动测出本车速度、前车速度以及两车之间的距离；（2）数据处理系统：计算机芯片对两车距离以及两车的瞬时相对速度进行处理后，判断两车的安全距离，如果两车车距小于安全距离，数据处理系统就会发出指令；（3）执行机构：负责实施数据处理系统发来的指令，发出警报，提醒司机刹车，如司机没有执行指令，执行机构将采取措施，比如关闭车窗、调整座椅位置、锁死方向盘、自动刹车等；防撞雷达装置高集成化、高智能化、高适应性：集声、光、电、机多方面的高科技组合。智能化的处理器，识别处理指令速度远远高于人脑的最快反映速度。适用于各种类型汽车的安装。由于车祸事件日驱严重，所以近年来各国(尤以欧洲为主)，都在致力发展CCAS，但由于其成本高昂而未得到广泛的应用。 二．DSP（Digital Signal Processing）的介绍 DSP是一种价格低廉但性能高的芯片,将接受到的讯号(从雷达那)转成数字讯给计算机,让计算机做距离等的运算判断,别于现在市面上的倒车雷达,它必须精密计算,并且自动煞车,此芯片也正朝自动驾驶迈
进! DSP是微处理器的一种。这种微处理器具有极高的处理速度。 DSP的出现使得极大的推动了汽车防撞雷达技术研究，使汽车防撞雷达系统在普通汽车中的实现和普及成为可能。 三．汽车防撞的几种探测方式 目前汽车防撞系统按目标探测方式主要有激光、超声波、红外等一些测量方法，不同的目标探测方式其工作过程和原理有不同之处，但它们的主要目的都是通过前方返回的探测信息判断前方车辆和本车间的相对距离，并根据两车间的危险性程度做出相应的预防措施。下面对不同的探测方法进行介绍和比较。 1．激光方式 激光具有高单色性，高方向性和相干性好等特点，因此激光波束近似直线性，很少扩散，波速能量集中，传输距离远。汽车防撞采用激光探测技术时，其工作原理为：首先利用本车装备的激光雷达发射激光束照射到前车的反光镜，然后检测反射回来的激光速的到达时间，根据激光束从发射到返回的时间差来判断两车的距离。 激光测距的测量精度很高，技术上已经有了很大的进步。但是，在汽车防撞领域，激光测距的应用具有局限性，主要是因为激光测距方式受天气状态、汽车的震动及反射镜表面磨损、污染等因素影响较大，测距精度难以保证。所以在汽车防撞领域激光测距方式没有得到发展。 2．超声波方式
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)
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
-126- 度高的酒精误差小，这也是设计的该酒精浓度探测仪适合与检测酒后驾车的原因，因为人在饮酒后，从呼吸道呼出的酒精气体浓度一般都不是很高。因此，经过适当的改进，可以用于 检测酒后驾车。 参考文献 [1]彭军.传感器与检测技术[M].西安:西安电子科技大学 大学出版社,2003. [2]高伟.51单片机原理及应用[M].北京:国防工业出版社,2008. 汽车防撞雷达系统的设计 德州学院汽车工程学院 寻 莹 【摘要】随着我国汽车行业不断发展，公路交通随着出车流密集化和驾驶员非职业化，交通事故越来越多。本文设计的汽车防撞雷达系统，就是当汽车与障碍物的距离较近时即可向司机预先发出报警信号，可及时有效的防止交通事故的发生。【关键词】单片机；报警系统；防撞雷达 1.引言 随着人民经济水平的提高，汽车已经走进我们的家庭中。但汽车相撞的交通事故发生增加了人民财产的损失。为了减少这种损失，设计一种能够提前预知前方行驶车辆的速度和距离的安全避撞装置是非常必要的。该汽车防撞雷达系统是以MCS-51系列单片机为核心器件，结合比较常规的超声波测距器件和霍尔车速传感器以及价格低廉的电子元件组成，包括硬件设计和软件设计两部分。本系统具有低误差、高精度和低成本的特点。 2.系统总体设计原理 设计的基本思路：通过对速度和距离的感知与计算，判断驾驶状态是否安全，并报警提醒驾驶员。系统总体方框图如图1所示。利用AT89S51单片机为核心器件并结合常规的超声波测距探头和霍尔车速传感器以及价格低廉的电子元件完成的。硬件电路由超声波信号发生电路、超声波信号接收电路、、单片机控制电路以及显示电路组成。测量获得的距离、速度信息都传递给单片机，单片机根据设计的计算模型，分析计算所获得的各种信息来判断与前方障碍物距离是否安全，并决定是否需要 图1?系统总体方框图 当40kHz的超声波发送脉冲信号由单片机送出，（其脉冲宽度及发送间隔均由软件控制），经多路选择开关按序分别送到前左、前右、后左、后右4路发送换能器上，由接收电路接收反射波，通过多级放大，整形后，待将交流信号整形输出一个方波信号时，由单片机检测此信号，从而检测出前进和倒车方向障碍物距离，通过显示单元显示距离和方位，起到提示和警戒的作用。 3.硬件电路设计 控制系统采用单片机为主控部件。单片机本身是一个最小的应用系统，但由于应用系统中有一些功能器件无法集成到芯片内部，需在片外加接相应的外围电路。汽车防撞系统的硬件电路是由超声波信号发生电路、超声波信号 接收电路、感应信号放大及处理电路、中央处理单元电路、测速电路等其他电路组成。 3.1 主控芯片 本设计选用AT89S51为主控芯片，充分利用了AT89S51的片内资源，即可在很少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统，而且AT89S51的性价比较高。AT89S51的主要技术参数如表1所示。 3.2 超声波信号发射电路 超声波信号发射电路如图2所示，包括超声波信号的产生、多路选择及换能器等。超声波探头选用压电超声波换能器。压电超声波换能器是利用压电材料的压电效应来工作的。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，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一超声波发生探头；如没加电压，当共振板接受到超声波时，将压迫压电振荡器作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接受探头。超声波发射换能器与接受换能器其结构 稍有不同。 图2?超声波信号发射电路 3.3 超声波信号接收电路 超声波信号接收电路如图3所示，由接收换能器、多路选择开关、放大及控制等电路组 成。 4.软件设计 主程序包括初始化和各个子程序的调用，最后把结果用LCD显示出来，并作出判断。系统主程序流程图如图4所示。 显示子程序流程图如图5所示。超声波发射极和接收极距离较近，当发射极发射超声波以后，有部分超声波没经过障碍物反射就直接绕射到接收极上，这部分信号是无用的，会引起系统误测。设计中采用延时技术来解决这个问题，并设定延时时间为1ms，即在发射极发射超声波1ms内，通过软件关闭所有中断，接收电路对此期间接收到的任何信号不予理睬，1ms后立即启动中断程序，这时接收到的信号才有效，并在接受到回波信号的同时，中断程序停。此时中断程序所记录的CPU发送脉冲信号的前沿到回波脉冲信号之间的时间才是需要的。因此，系统存在测量盲区。最后把测量结果存储并通过LCD液晶显示电路显示出来，完 图4?系统主程序流程图 图5?显示子程序流程图 表1?AT89S51的主要技术参数 (1)与MCS-51产品指令系统完全兼容；(2)4K字节可编程FLASH存储； (3)1000次擦/写循环；(4)4.0～5.5V的工作电压范围；(5)全静态工作：0Hz-24KHz；(6)三级程序存储器保密锁定； (7)128*8位内部RAM；(8)32条可编程I/O线；(9)两个16位可编程定时/计数器；(10)6个中断源；(11)2个全双工串行通信口；(12)可直接驱动LCD；(13)5个中断优先级；(14)2层中断嵌套中断；(15)片内时钟振荡器；(16)看门狗(WDT)电路； (17)低功耗空闲和掉电保护。
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
万方数据
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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/593135218.html,/Periodical_ydysg201103025.aspx
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
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
汽车倒车防撞报警器设计 摘要 本设计从实验研究分析的角度，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。较详细的介绍一种超声波测距系统以及根据该系统设计，研制的汽车倒车防撞报警器，它能自动检测车尾障碍物的距离。当达到极限位置的时候，它能发出声光报警，提醒司机刹车。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。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，汽车所用的倒车声纳系统利用超声波距离传感器的“回声”现象制成的，倒车时向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，就可以得到车到障碍物的距离。关键字:汽车倒车，防撞，报警器
DESIGN OF CAR REVERSING ANTI-COLLISION ALALM ABSTRACT The basic designing principle of the automobile anticollisionsystem and the problems existed in the domestic and internationalare analyzed. In this paper, Not only ultrasonic range meteringsystem also principle ,methods and procedures of the designaccording to the design were introduced. The car reversing upanticollision alarm is studied. When the distance reaches the limitpoint, the alarm can give out sound and Light alarm,reminding drivers to design includes sending,receiving and is sent and received by ultrasonic transducer,which isequipped with directivity. piezoelectric element is used ,generallycalled RZT. In anticollision circuit, acousto-optic anticollisionis applied for voice alarm. This designing adopts the commoncomponent of domestic manufacturers,
提高汽车安全性中雷达 系统的应用 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
提高汽车安全性中雷达系统的应用摘要：为保障汽车驾驶时的舒适性和安全性，世界各国对汽车防撞技术的研究和发展投入了大量的人力、物力和财力。据统计，危险境况时，如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间，则可分别减少追尾事故的30％，路面相关事故的50％，迎面撞车事故的60％，所以现代汽车安装各类雷达系统以保障行车安全。 关键词：汽车安全性测距技术防撞雷达 0引言 为提高汽车的舒适性和安全性，现代汽车厂家应用先进的测距技术，给汽车安装了各类的雷达系统，使汽车安全性大大提高，减少事故的发生，确保行车安全。 1超声波距离测距 它利用超声探测原理，在司机倒车时，能正确的从数码显示器上了解汽车尾部与障碍物之间的距离。当测距显示小于报警距离时，还能准确报警，及时提醒司机刹车。超声波一般指频率在20kHz以上的机械波，具有穿透性较强、衰减小、反射能力强等特点。超声波测距仪器一般由发
射器、接收器和信号处理装置三部分组成。工作时，超声波发射器不断发出一系列连续的脉冲，并给测量逻辑电路提供一个短脉冲。超声波接收器则在接收到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。最后由信号处理装置对接收的信号依据时间差进行处理，自动计算出车与障碍物之间的距离。超声波测距原理简单，成本低、制作方便，但其在高速行驶的汽车上的应用有一定局限性，这是因为超声波的传输速度受天气影响较大，不同的天气条件下传播速度不一样；另一方面是对于远距离的障碍物，由于反射波过于微弱，使得灵敏度下降。故超声波测距一般应用在短距离测距，最佳距离为4～5米，一般应用在汽车倒车防撞系统上。 2毫米波雷达长距离测距 为了更好的适应道路交通状况，解决盲区视野问题，在日本和美国开展了大量的工作。如应用毫米波雷达CCD摄像检测交通状况，根据危险程度改变直观信号的音调、颜色和位置，并在显示器中显示。实现高度智能化，极大的改善车辆的安全性。 雷达是利用目标对电磁波反射来发现目标并测定其位置的。汽车上应用的雷达采用的是30GHz以上的毫米波雷达。毫米波频率高、波长短，一方面可缩小从天线辐射的电磁波射束角幅度，从而减少由于不需要的反射所引起的误动作和干扰，另一方面由于多普勒频移大，相对速度的测
邮局订阅号：８２－９４６３６０元／年技 术创新 ＤＳＰ开发与应用 《ＰＬＣ技术应用２００例》 您的论文得到两院院士关注 基于ＤＳＰ的毫米波汽车防撞雷达系统 ＡＭｉｌｌｉｍｅｔｅｒＷａｖｅＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＡｎｔｉ－ｃｏｌｌｕｓｉｏｎＲａｄａｒＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＤＳＰ （江西理工大学） 黄艳国肖定华许伦辉 ＨＵＡＮＧＹａｎ－ｇｕｏＸＩＡＯＤｉｎｇ－ｈｕａＸＵＬｕｎ－ｈｕｉ 摘要：汽车雷达是减少交通事故的方法之一，在分析比较汽车防撞技术的基础之上，论述了毫米ＦＭＣＷ调频连续波雷达的原理，提出了基于ＤＳＰ的主从处理器的设计方案，详细介绍信号处理流程。该雷达能及时检测前方障碍物的距离和相对速度，当超过门限值时能自动显示和报警，可有效降低交通事故发生率。关键词：毫米波；ＦＭＣＷ；防撞雷达；ＤＳＰ中图文分类号：ＴＮ９５３文献标识码：Ｂ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｒａｄａｒｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｒｅｄｕｃｉｎｇｔｒａｆｆｉｃａｃｃｉｄｅｎｔ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｂｏｕｔａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｃｏｌｌｉ－ｓｉｏｎａｖｏｉｄａｎｃｅｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅｒａｄａｒｂａｓｅｄｏｎＦＭＣＷｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ａｎｅｗｄｅｓｉｇｎｗｉｔｈｍａｓｔｅｒ–ｓｌａｖｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒｂａｓｅｄｏｎＤＳＰｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｌｏｗｏｆｓｏｆｔｗａｒｅｓｙｓｔｅｍａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，Ｔｈｅｒａｄａｒｃａｎｄｅｔｅｃｔｓｔｈｅｒｏａｄｂｌｏｃｋｉｎｆｒｏｎｔｏｆｉｔｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙａｎｄｇｉｖｅｓａｎａｌａｒｍｓｉｇｎａｌｗｈｅｎｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｘｃｅｅｄｔｈｅｓｅｔｖａｌｕｅ，ａｎｄｔｈｅｔｒａｆｆｉｃｃｒａｓｈｒａｔｅｉｓｒｅｄｕｃｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｏｄｕｌａｔｅｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｗａｖｅ；ｃｏｌｌｉｓｉｏｎａｖｏｉｄａｎｃｅｒａｄａｒ；ＤＳＰ 文章编号：１００８－０５７０（２００８）０９－２－０１１１－０２ １引言 随着汽车工业的发展，汽车保有量不断增加，汽车所引发的交通事故不断上升，交通安全问题已成为车辆所有者所普遍关注的问题。在驾驶员、交通环境和汽车性能三者当中，驾驶员的综合素质是最不确定也是最不可控的因素。从公路交通事故的分析表明，８０％以上交通事故是由于反应不及时引起，若驾驶员能够提前１Ｓ进行预防，则可避免９０％的事故发生。在高速公路上，车辆行驶速度快，交通追尾所造成的交通事故居多，若在能见度低的雨、雪、雾等天气条件，或驾驶疲劳的情况下，将影响驾驶员对前方目标的识别，驾驶员难及时发现前方障碍物并及时采取措施，极易引发交通事故。在这种背景下，采用智能化的检测手段，用汽车雷达及时检测前方存在的障碍物，并提前预警，可有效防止交通事故的发生。 ２汽车雷达方案比较 目前汽车防撞技术按目标探测方式和工作原理的不同，主要有超声波、红外线、激光、以及毫米波。其中前三种雷达都是通过对回波的检测，与发射信号相比较，得到脉冲或相位的差值，从而计算出发射波与回波的时间差，再分别根据超声波、红外线、激光在空气中的传播速度，计算出与目标物的相对距离。这三种技术的汽车雷达结构简单，成本低，但使用过程存在不同程度的局限性。红外线测距在技术上难度不大，但受天气的影响较大，且红外线穿透力不强，在长距离探测方面不能满足汽车防护的要求。超声波同样受大气紊流和气涡的影响，且探测距离短，主要用于倒车雷达等近距离测距。激光具有高单色性、方向性和相干性强等特点，且光束很少扩散，波速能量集中，适用于远距离测量，在汽车防撞领域，受汽车的震动以及反射镜面磨损、污染、灰尘等因素影响较大，测距精度难以保证。 与超声波、红外线、激光相比，毫米波雷达分辨率高，不受大气絮流的影响，而且穿透能力很强，受雨、雪、雾等天气的影响较小。同时毫米波多谱勒频移大，不仅可以测量目标的距离，还可以测量目标的相对速度，因较好的稳定性和适应性特点，毫米波雷达成为最有发展潜力的汽车防撞雷达。 ３基于ＤＳＰ的毫米波雷达系统 ３．１毫米ＦＭＣＷ波雷达原理 毫米波是指波长在１－１０ｍｍ的电磁波，其带宽大，能适应恶劣环境。毫米波雷达按波的形式可分为脉冲波和连续波。以脉冲波为基础的脉冲雷达一般发射宽度非常短的脉冲，接收电路的时间分辨率要求高，采样电路复杂。而基于步进调频编码的调频连续波ＦＭＣＷ结构简单，成本低，适合近距离探测。 毫米波雷达其基本原理可描述为：天线向外发射频率随时间线性变化的电磁波，若前方有目标时反射回波，将发射波信号和回波信号进行混频，从混频器输出得到的频谱信号中提取包含目标相对距离和相对速度的信息。 图１发射波与回波波形图 黄艳国：讲师 基金项目：江西省自然科学基金项目（基于多智能体的城市交通协调控制理论及应用研究ＮＯ．０５１１０３０）颁发部门：江西省自然科学基金委员会１１１－ －