汽车倒车防撞装置的设计

基于超声波的倒车雷达

摘要:

随着生活质量的提高，工作的需要，科技的发展，人们将越来越多的在生活中和工作中将汽车作为其日常的生活工具。给汽车安装倒车雷达系统，将使汽车安全性大大提高，以确保行车安全。

本文的内容是基于超声波测距的倒车防撞系统的设计，将超声波测距系统和AT89S52单片机结合于一体，设计出一种基于AT89S52单片机得倒车防撞系统。驾驶员能够通过系统的声音、显示，清楚车后障碍物的状况，并通过报警信号避免撞车，安全倒车。

关键词:

倒车雷达 单片机 超声波 报警 显示

一、技术指标：

1、系统设计要求

汽车倒车雷达预警系统由三个部分组成，分别为测距部分、控制系统部分和显示报警部分。本系统的主要功能是：

1.当汽车倒车时能实时显示、LED显示车与障碍物的距离值：XXX厘米。使驾驶员能随时看到车后的障碍物距离汽车的距离。

2.超声波探测距离不小于1米，当在探测的范围有障碍物时，蜂鸣器提示报警。

3.汽车与障碍物不同距离时，发出不同的警报声。距离越近蜂鸣器的报警频率也越大，当距离小于最小安全距离时，蜂鸣器不间断报警。

二、方案比较与论证:

2.1测距系统方案设计

目前汽车倒车雷达预警系统测距技术主要有激光、毫米波雷达、摄像系统、红外线、超声波等一些测距技术，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。

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，并且利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因而超声波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。由上述叙述可知，超声波测量能够达到系统中所要求的测量精度，一般应用在汽车倒车系统上。

第３２卷第３期　太原科．技大学学报　Ｖｏ１．３２　Ｎｏ．３　

２０１　１年６月　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＴＡＩＹＵＡＮ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｊｕｎ．２０１　１　

文章编号：１６７３—２０５７（２０１１）０３—０１７２—０５　

倒车防撞报警系统的设计　

李小松，田文强　

（太原科技大学电子信息工程学院，太原０３００２４）　

摘要：基于超声波测距原理，介绍了一种以单片机ＡＴ８９Ｃ５１为主控制器的倒车防撞报警系统。　此系统在汽车倒车时自动启动，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，达到设定的距离时显示并播　报。为了减小测距的误差在数据处理部分还采用了温度补偿和最小二乘法来修正距离。实验表明该倒　车系统在３０　ｃｍ～５００　ｃｍ范围内可实现准确测距，具有可靠性较高、外围电路简单、实用性强等优点。　关键词：倒车雷达；超声波测距；单片机Ａ￣９Ｃ５１　中图分类号：ＴＰ２１６　文献标志码：Ａ　

随着汽车工业的飞速发展，拥有私家轿车的人　

越来越多，由于倒车而产生的问题也日益突出，安　

全倒车就成为人们最为担心的问题之一。目前，为　

了解决汽车倒车难的问题，有３种思路：第一是寄希　

望于购买高档次的汽车。高档次汽车的倒车雷达　

配套设施比较完善，但价格非常昂贵，所以不能推　

广应用；第二是采用简单的汽车倒车预警系统，如　

倒车喇叭提醒：“倒车请注意”。但从某种意义上　

说，它对司机并没有提供直接的帮助，不是真正的　

倒车雷达；第三是驾驶员通过后视镜去判断车后的　

物体以及通过估计汽车和车后障碍物的距离完成　

倒车任务。针对上述问题，借鉴第三种思路，在常　

见的汽车倒车报警装置的基础上进行改进，设计出　

了一个倒车防撞报警系统。此倒车防撞系统主要　

是利用超声波的特点和优势，将超声波测距原理和　

ＡＴ８９Ｃ５１单片机结合于一体，是一种基于单片机的　

第１９卷第２期　

２　０　１　１年４月　电　脑　与　信　息　技　术　

Ｃｏｍｏｕｔｅｒ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ　Ｖｏ１．１９　Ｎｏ．２　

Ａｐｒ．２０１１　

文章编号：１００５—１２２８（２０１　１）０２－００２７－０３　

基于超声波倒车雷达防撞系统设计　

沈二波　，陈彬　

（１．开封大学国际教育学院，开封４７５００４；２．湖南省电子研究所，长沙４１０００１）　

摘要：为了解决汽车倒车时容易引发交通事故的危险，文章设计了一种基于超声波的汽车防撞雷达系统，采用ＡＴ８９Ｓ５２　单片机作为主控制器，根据超声波测距原理，实现了倒车防撞报警等功能。考虑到一般倒车防撞系统精度不高的缺点，文　章提出了采用温度补偿的方法对系统进行校正。提高测量精度。试验结果表明，该系统能精确到ｌｃｍ，测距范围可达　

０．０１ｍ￣５ｍ。　关键词：ＡＴ８９Ｓ５２；超声测距；温度补偿　中图分类号：Ⅱ，２７７　文献标识码：Ａ　

Ｔｈｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｂａｓｅｄ　Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｏｆ　Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　Ｂａｃｋ－ｄｒａｆｔ　Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　Ａｖｏｉｄａｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＳＨＥＮ　Ｅｒ－ｂｏｌ。ＣＨＥＮ　Ｂｉｎ　

（１．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｄｕｃａｄｏｎ　Ｃｏ￣ｅｇｅ　ｏｆ　Ｋａｉｆｅｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｋａｆｆｅｎｇ　４７５００４，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＥｌｅｃｔｏｍｉｃｓ　ｏｆＨｕｎａｎ　Ｐｒｏ￣ｎｃｅ，Ｃｈａｎ　Ｉｌａ　４１０００１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｉｇｎｓ　ａ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｃｒａｓｈｉｎｇ　ｗｈｅｎ　ｂａｃｋｉｎｇ　ａ　ｃａｒ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｒｅ　ｇｉｖｅｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ．Ｉｔ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｖｏｉｄ　ｃｒａｓｈｉｎｇ　ａｎｄ　ａｌａｒｍｉｎｇ　ｕｓｉｎｇ　ＡＴ８９Ｓ５２　ａｓ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｓｉｎｃｅ　ｔｈｅ　ｄｅｆｅｃｔ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ａｃｃｕｒａｃｙ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｉｓ　ｆｒｏｍ　０．０１ｍ　ｔｏ　５ｒｒＬ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＡＴ８９Ｓ５２；ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ　

令　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｖ＆Ａｐｐｌｉｃ豹ｔｉｏｎ　

与应用　

壁　麴　

摘要：超声波倒车防撞报警系统又称为倒车雷达，是为了解决倒车过程发生的碰撞问题，提高驾驶　

员驾驶的安全而设计的　系统核心为超声波测距系统，由主控芯片、超声波发射电路、超声波接收　

电路和显示模块组成。系统以ＳＴＣ８９Ｃ５１单片机为主控芯片，以５５５定时器为超声波发射电路核　

心，ＣＸ２０１　０６Ａ为超声波接收电路核心，以液晶ＬＣＤ１　６０２为显示模块核心，同时增加测温补偿模　

块和声光报警电路。此系统结构简单、成本低、易于控制。　

关键词：倒车雷达；超声波测距；单片机　

中图分类号：ＴＰ２７７　文献标识码：Ａ　文章编号：１　００６—８８Ｘ（２０１　２）０６—００１　４－０３　

收稿日期：２０１２－０３－Ｉ９　

莫品光刘艳红　

一、引言　

随着国民经济的高速发展，我国汽车行业得到了飞速的发展。到２０１１年为止，我国人均汽车保有量　

已达到每１７人拥有一辆。然而，汽车保有量的增长也带来道路拥堵和交通事故频发等一系列问题，给人　

民生命和财产安全带来了巨大的损失。在各类交通事故中，倒车相撞是一个重要的原因，设计一种响应　

快、可靠性高且较为经济的汽车防撞报警系统是十分有必要的。　

二、超声波测距原理　

本文超声波测距所采用的方法是渡越时问法（ＴＯＦ）。原理：在空气中，超声波发射器向某一方向发　

射超声波，在发射时刻同时打开计时器开始计时，超声波在传播的过程中碰到障碍物就马上反射回来，　

超声波接收器接收到回波就立即停止计时。此时通过计时器就可以知道超声波往返所用的时间ｔ，在２０￣Ｃ　

室温时超声波的速度为ｖ＝３４０ｍ／ｓ，根据公式Ｓ：ＶＸｔ／２，计算出障碍物离发射点之间的距离【１】。经过　

ＳＴＣ８９Ｃ５１单片机处理后，液晶ＬＣＤ１６０２显示出距离，同时设定一个临界值，低于这个临界值就报警。　

超声波测距系统的原理如图１所示。　

渡越时间法实现起来简单，成本低，可应用的距离范围较大，根据文献［２］提供的数据显示，准确测