超声波测距汽车倒车防撞雷达设计

基于超声波测距技术的倒车雷达装置设计与研究专业班级：学生姓名：指导教师：职称：摘要汽车倒车雷达是一种能够实时显示车后障碍状况的汽车倒车辅助装置。

在现实生活中应用广泛。

本文根据超声波在空气中可定向发射和反射的原理，以超声波换能器为接口部件，应用单片机技术设计了一套基于超声波测距的倒车雷达系统。

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A T89C51单片机结合于一体，设计出一种基于A T89C51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。

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。

关键词：超声波测距AT89C51 倒车雷达Design and Research of Parking Sensors Based on Ultrasonic RangingTechnologyAbstract The ultrasonic wave automobile back-draft detector is one kind auxiliary unit that can display the condition of the obstacle behind the vehicle in real time .It applies extremely widely in the real life. In this paper, according to the transmission reflection theory of wave in the air, Using supersonic transducer as interface unit and applying monolithic machine techniques to design a series of bus ultrasonic ranging 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 AT89C51 monolithic integrated circuit, AT89C51 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 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：Ultrasonic，Ranging，AT89C51，Parking sensors目录第一章绪论 (5)1.1 课题的背景和意义 (5)1.2 超声波测距仪的国内外现状 (6)1.3 本课题的研究内容和目标 (8)第二章课题设计原理与思路 (10)2.1 超声波测距原理 (10)2.2 影响精度的因素分析 (11)2.2.1 发射接收时间对测量精度的影响分析 (11)2.2.2 当地声速对测量精度的影响分析 (12)2.3 测量盲区 (13)2.4 系统整体设计方案和论证 (13)2.4.1 系统整体方案的设计 (13)2.4.2 系统整体方案的论证 (14)第三章系统硬件设计 (15)3.1 51系列单片机的功能 (15)3.2 超声波发射电路 (15)3.2.1 超声波传感器原理及结构 (16)3.2.2 超声波传感器的特性 (17)3.3 超声波检测接收电路 (20)3.3.1 集成电路CX20106A (21)3.3.2 超声波接收电路设计 (22)3.4 稳压电源电路 (23)3.5 预警电路 (24)3.6 键盘控制电路 (25)3.7 超声波测距显示电路 (25)第四章系统软件的设计 (27)4.1 超声波测距的算法设计 (27)4.2 主程序设计及其流程图 (29)4.3 超声波发送及接收中断程序 (31)4.4 显示子程序和蜂鸣报警子程序 (32)第五章系统的软硬件调试 (34)结束语 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录程序清单 (38)第一章绪论1.1 课题的背景和意义一般认为，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。

基于超声波检测的倒车雷达的设计摘要：倒车时容易发生事故，因此开发出一种基于超声波检测的倒车雷达系统。

该系统通过发送超声波信号并接收其回波来检测后方的障碍物。

本文详细介绍了这种基于超声波检测的倒车雷达的设计原理和步骤。

一、引言随着交通工具的普及，倒车事故日益增多。

为了避免这些事故的发生，倒车雷达应运而生。

倒车雷达通过使用超声波检测技术来检测后方的障碍物，并向驾驶员提供警告信号，以减少事故的发生。

二、设计原理基于超声波检测的倒车雷达系统包括传感器、控制电路和显示器。

传感器用于发送超声波信号并接收其回波。

控制电路用于处理接收到的信号，并根据信号的强度来判断障碍物的位置和距离。

显示器用于向驾驶员显示检测结果。

三、设计步骤1.硬件设计：选择合适的传感器、控制电路和显示器。

传感器需要能够发射和接收超声波信号，控制电路需要能够处理接收到的信号，并根据信号的强度来判断障碍物的位置和距离，显示器需要能够向驾驶员显示检测结果。

2.电路连接：将传感器、控制电路和显示器连接起来，确保它们能够正常工作。

3.系统编程：编写程序来控制传感器的工作，并对接收到的信号进行处理。

程序应能够根据接收到的信号强度来确定障碍物的位置和距离，并向显示器发送相应的警告信息。

4.系统测试：对设计的倒车雷达系统进行测试，确保它能够正常工作并提供准确的检测结果。

四、设计考虑1.传感器选择：选择适用于倒车雷达系统的超声波传感器。

传感器应具有较高的灵敏度和稳定性，能够正常工作在车辆倒车时的环境下。

2.电路设计：设计一个合适的控制电路来处理传感器接收到的信号，并根据信号的强度来判断障碍物的位置和距离。

3.数据处理：根据接收到的信号强度，将其转换成可读的距离信息，并向驾驶员提供警告信息。

4.系统可靠性：确保设计的倒车雷达系统能够在各种环境条件下正常工作，并提供准确的检测结果。

五、结论。

基于超声波测倒车雷达系统设计一、引言随着汽车的普及和交通拥堵的加剧，倒车事故频繁发生，严重影响行车安全。

为了解决这个问题，倒车雷达系统应运而生。

本文将基于超声波测倒车雷达系统进行设计。

二、超声波测倒车雷达原理超声波测倒车雷达主要基于超声波达到障碍物后，反射回来的时间来计算与障碍物的距离。

其工作原理如下：1.发射器发射超声波信号。

2.超声波信号达到障碍物后，被障碍物反射回来。

3.接收器接收反射回来的超声波信号，并计算往返时间。

4.根据往返时间，计算出与障碍物的距离。

5.判断距离是否小于设置的安全距离，并作出相应警示。

三、系统设计1.传感器模块传感器模块主要负责发射超声波信号，并接收反射回来的超声波信号。

传感器模块需要考虑以下几个因素：（1）发射频率：选择合适的超声波发射频率，既要保证足够的测量距离，又要避免其他干扰频率。

（2）发射角度：确定超声波发射的角度，以确保能够覆盖到车辆后方的障碍物。

（3）接收灵敏度：传感器的接收灵敏度要足够高，能够有效地接收到反射回来的超声波信号。

2.控制器模块控制器模块主要负责接收传感器模块传回来的超声波信号，并计算距离。

控制器模块还需要进行以下操作：（1）时序控制：控制发射和接收的时序，确保能够准确计时，并保持连贯的测量过程。

（2）距离计算：根据往返时间，计算出与障碍物的距离。

（3）安全距离判断：判断距离是否小于设置的安全距离，如果小于，则发出警示信号。

3.显示器模块显示器模块主要负责显示车辆后方的障碍物距离。

显示器模块需要注意以下几点：（1）显示方式：可以选择数字显示或图形显示，根据实际需求确定。

（2）显示颜色：合适的颜色搭配可以提高显示的清晰度和辨识度。

（3）警示方式：当距离小于安全距离时，可以通过声音或者光线等方式进行警示。

四、系统优化为了提高系统的性能和安全性，可以进行以下优化：1.多传感器布局：在车辆后方布置多个传感器，可以提高测量准确性和可靠性。

2.数据处理算法优化：可以采用滤波算法和数据处理算法对测量数据进行优化，提高测量精度。

超声波测距汽车倒车防撞报警器设计摘要本设计采用超声波测距，可用作汽车泊车安全辅助装置，能以声音和更为直观的LED 显示告知驾驶员汽车周围障碍物的情况，解除了驾驶员在泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的烦扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了泊车安全性。

本设计硬件部分主要由单片机控制电路、超声波发射电路、超声波接收电路、数码管显示电路、电源电路和报警电路组成，软件部分主要由主程序、超声波发射接收子程序、距离计算子程序及显示子程序等部分组成。

本设计由AT89C2051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，利用超声波在空气中的传输速度，从而得到实测距离。

该设计的电路设计合理简单、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量误差方面能够达到简单工业实用的要求。

关键词：AT89C2051、超声波、数码管、汽车倒车Auto reverse bull alarm designAbstractThis design uses the ultrasonic ranging, can be used for car parking safety auxiliary devices, to sound and more ocular LED display told the driver of the car around obstacles, lifting the driver in the parking and starting vehicles around when visiting caused the trouble, and help eliminate the vision blind Angle and the driver of sight fuzzy defects, improve the safety car parking.The design of hardware mainly by single-chip microcomputer control circuit, ultrasound circuit, ultrasonic receiving circuit, digital circuit, the pipe display circuit and alarm circuit composition, the software of mainly by the main program, ultrasound receiving interruption program, distance subroutines and display subroutines components. This design by single chip microcomputer AT89C2051 control time count, the calculation to receive from launch ultrasonic round-trip time, use of ultrasonic transmission speed in the air, so as to get the distance. The design of the circuit design simple, reasonable stable and good performance, test speed, simple calculation, easy to do real-time control, and in the measurement error can achieve simple industrial practical requirement.Key words: AT89C2051 ,Ultrasonic, Digital tube,Automobile reverse1. 绪论 (1)1.1课题研究背景及目的 (1)1.2课题国内外研究状况 (2)1.3课题研究方案比较 (3)1.4论文构成及研究内容 (4)2.超声波基本发展史及原理 (5)2.1超声波发展简史 (5)2.2超声波的应用 (6)2.3超生波测距方法 (9)3.系统整体设计 (10)3.1系统整体设计框图 (10)3.2硬件选型 (11)3.2.1超声波探头的中心频率及主要参数 (11)3.2.2单片机的选择 (12)3.2.3其他元器件的选择 (13)4.硬件电路设计 (13)4.1单片机外围电路设计 (13)4.2超声波发射电路设计 (14)4.3超声波接收电路设 (15)4.3.1CX2016A简介 (15)4.3.2超声波接收电路 (16)4.4LED显示电路 (17)4.5报警电路设计 (18)5.软件系统设计 (19)5.1 程序流程设计 (19)5.2汽车倒车报警器程序的程序清单 (20)6.总结 (24)附录 (25)1.绪论1.1课题研究背景及目的随着社会经济的发展,交通运输业日益兴旺，我国汽车的数量逐年攀升。

超声波倒车探测系统设计超声波倒车探测系统是一种用于辅助驾驶和车辆后方安全的装置。

该系统通过使用超声波传感器，可以实时检测后方障碍物，并向驾驶员提供准确的距离信息，以避免碰撞和事故发生。

本文将详细介绍超声波倒车探测系统的设计原理、硬件设备、信号处理和安装方式。

设计原理：超声波倒车探测系统的设计基于超声波的原理。

超声波是一种高频的声波，使用超声波传感器可以发射和接收到这种声波。

当超声波遇到障碍物时，会产生回波。

通过测量回波的时间和强度，可以计算出障碍物与传感器的距离，并通过显示器或报警器等方式提供给驾驶员。

硬件设备：1.超声波传感器：超声波传感器负责发射超声波和接收回波。

传感器通常安装在车辆的后保险杠或车尾部分，以便于检测后方障碍物。

传感器的数量可以根据需要进行调整，但通常为4个或6个，以覆盖整个后方区域。

2.控制单元：控制单元是超声波倒车探测系统的核心部分，负责接收传感器发回的信号，并进行信号处理和计算距离。

控制单元还可以与车辆的倒车灯或后视镜等部件进行连接，以实现自动开关和显示功能。

3.显示器/报警器：显示器/报警器负责向驾驶员提供距离信息。

显示器通常安装在汽车仪表盘上，可以显示障碍物的距离和位置。

报警器可以设置不同的声音和灯光信号，用于警示驾驶员注意障碍物的存在。

信号处理：在超声波倒车探测系统中，信号处理是一个重要的步骤。

当超声波传感器发射超声波时，控制单元会开始计时，并当接收到回波时停止计时。

通过测量回波的时间，可以计算出障碍物与传感器之间的距离。

同时，控制单元还会对回波的强度进行分析，以判断是否存在障碍物。

安装方式：1.确定传感器的位置：根据车辆的形状和后方的障碍物情况，确定传感器的安装位置。

传感器通常安装在车辆的后保险杠或车尾部分，以便于检测后方障碍物。

同时要确保传感器的位置是稳固的，并且不会受到损坏或干扰。

2.安装传感器：使用螺丝将传感器固定在车辆上。

安装传感器时要注意避免传感器的位置被车辆的其他部件挡住，以保证传感器能够正常发射和接收超声波。

基于单片机的超声波倒车雷达的实现设计超声波倒车雷达是一种有效的辅助驾驶系统，可以在倒车时帮助驾驶员避免碰撞和减少事故的发生。

本文将介绍如何基于单片机实现超声波倒车雷达的设计。

首先，我们需要了解超声波倒车雷达的原理。

超声波倒车雷达通过发射超声波信号并接收反射信号来测量与障碍物的距离。

首先，超声波模块会发射一束超声波信号，然后该信号会与障碍物发生反射。

接下来，超声波模块会接收到反射信号，并根据信号的时间差计算出与障碍物的距离。

最后，将这个距离显示在LCD屏幕上，提醒驾驶员注意。

接下来，我们需要选择合适的硬件和软件来实现这个设计。

在硬件方面，我们需要一个超声波模块（包括超声波传感器和放大器）和一个LCD 屏幕来显示距离。

在软件方面，我们可以使用C语言编程来控制单片机，计算距离并将其显示在LCD屏幕上。

开始实施这个设计之前，我们首先需要连接硬件。

超声波模块的引脚需要连接到单片机的GPIO引脚。

LCD屏幕通常有自己的驱动器，我们需要查看其手册以了解如何连接到单片机。

接下来，我们需要编写程序来控制单片机。

首先，我们需要初始化超声波模块和LCD屏幕。

通过GPIO引脚向超声波模块发送触发信号，然后计算超声波信号的时间差并转换为距离，最后将距离显示在LCD屏幕上。

在编写程序时，我们还可以添加一些附加功能，例如设置距离阈值来触发警报，或者根据距离改变警报的频率。

这些功能可以通过使用if语句或循环来实现。

完成编写程序后，我们需要进行测试和调试。

我们可以通过在倒车时将板子连接到车辆上来测试超声波倒车雷达的功能。

如果一切正常，我们可以观察到LCD屏幕上显示出与障碍物的距离。

最后，在安装超声波倒车雷达之前，我们需要将设备进行封装，以保护电路板和传感器不受外部影响。

我们可以使用3D打印技术创建一个外壳，并将电路板和传感器固定在内部。

在本文中，我们介绍了如何基于单片机实现超声波倒车雷达的设计。

通过了解原理、选择合适的硬件和软件、连接硬件、编写程序、测试和调试以及封装设备，我们可以成功实现这个设计，并为汽车的倒车过程提供一个有效的辅助系统。

基于超声波测距的汽车倒车防撞报警系统设计一、本文概述本文针对汽车安全驾驶领域的重要需求，详细探讨并设计了一种基于超声波测距技术的汽车倒车防撞报警系统。

随着城市交通环境复杂性的增加以及人们对行车安全意识的提高，如何有效防止因驾驶员视线盲区和操作失误引起的倒车碰撞事故成为研究热点。

本系统利用超声波传感器作为主要探测元件，通过发射和接收超声波信号来精确测量车辆与后方障碍物之间的实时距离，并结合智能算法分析处理这些数据，以便在车辆靠近障碍物到危险距离时及时发出报警提示，辅助驾驶员做出正确决策，从而显著提升倒车安全性。

文章首先阐述了该系统的背景意义和技术原理，随后深入剖析超声波测距方法及其在汽车应用中的优势和挑战接着，详细介绍了系统架构设计，包括硬件组成（如超声波传感器模块、信号处理电路、报警装置等）及软件算法实现通过实验验证了系统的性能指标，探讨其在不同工况下的稳定性和准确性，并对未来可能的优化方向进行了展望。

通过本文的研究，期望能为汽车主动安全技术的发展贡献一份力量，推动相关产品的实际应用与普及。

二、超声波测距原理及技术超声波测距技术是利用超声波在空气中的传播特性来实现距离测量的方法。

超声波是一种频率高于人耳能听到的上限（约20kHz）的声波，它在空气中的传播速度相对恒定，约为343米秒。

这一特性使得超声波非常适合用于精确的距离测量。

超声波测距的基本原理是发射器发射出一定频率的超声波，当这些波遇到障碍物时会发生反射，反射波被接收器接收。

通过测量超声波发射和接收之间的时间差，可以计算出超声波传播的距离。

由于超声波的传播速度是已知的，因此可以通过以下公式计算距离：这里的“时间差 2”是因为超声波需要从发射器传播到障碍物，再从障碍物反射回接收器，所以总时间是往返时间。

在汽车倒车防撞报警系统中，超声波传感器通常被安装在汽车的尾部。

当驾驶员开始倒车时，系统会自动激活传感器，传感器开始发射超声波。

超声波遇到车辆后方的障碍物时反射回来，被传感器接收。

基于超声波测距的汽车倒车报警器设计引言：随着汽车保有量的不断增加，交通事故的发生频率也在逐年上升。

据统计数据显示，导致交通事故的常见原因之一就是倒车操作不当。

为了减少倒车事故的发生，汽车倒车报警器应运而生。

其中，基于超声波测距的汽车倒车报警器成为一种常见的解决方案。

本文将对基于超声波测距的汽车倒车报警器进行设计。

一、原理介绍超声波测距是利用超声波在空气中传播到达障碍物后反射回来的时间差来计算与障碍物的距离的一种技术。

在汽车倒车报警器中，通过将超声波传感器安装在车辆的后部，可以测量车辆与障碍物之间的距离。

当距离过近时，报警器会发出声音或者光信号来提醒驾驶员。

二、硬件设计1.超声波传感器：选择一款高性能的超声波传感器，它能够发送超声波信号并接收反射回来的信号，测量距离。

2.控制器：选用一款可编程的微控制器，用于处理和控制超声波传感器的信号，以及控制报警器的工作。

3.报警器：可选用蜂鸣器、LED灯或者液晶屏等报警装置，用于向驾驶员发出警告信号。

4.电源：选用稳定的直流电源供给整个系统，包括超声波传感器、控制器和报警器等。

三、软件设计1.初始化：在系统上电后，初始化控制器和超声波传感器，设置相应的参数，如采样率、测量范围等。

2.超声波测距：控制器通过超声波传感器发送超声波信号，测量信号反射回来的时间差，然后利用速度乘以时间差的一半来计算距离。

3.距离处理：将测得的距离与设定的安全距离进行比较，如果距离过近，则控制报警器发出声音或者光信号。

4.报警模式：可以设计多种报警模式，如声音频率逐渐加快、LED灯闪烁等，以提醒驾驶员注意。

四、优化设计1.多传感器设计：可以将多个超声波传感器分布在车辆周围，以提高测距的准确性，并增加障碍物的识别能力。

2.声音控制：可以引入声音控制模块，当车内有人讲话或者发出声音时，报警器暂时关闭，避免误报。

3.防水设计：考虑到汽车经常遇到雨水等恶劣环境，对超声波传感器和控制器进行防水设计，以保证系统的稳定性和可靠性。

基于超声波测距的汽车倒车防撞报警系统设计汽车倒车防撞报警系统是一种基于超声波测距技术的安全辅助设备，能够帮助驾驶员在倒车时避免与障碍物发生碰撞，提高行车安全性。

本文将对该系统的设计进行详细介绍。

首先，该系统主要由超声波传感器、控制器和报警器组成。

超声波传感器负责探测车辆周围的障碍物距离，传输给控制器进行处理。

控制器根据传感器的数据判断是否存在碰撞的风险，并通过报警器向驾驶员发出警告信号，提醒其采取正确的行动。

在系统的设计过程中，首先需要选择合适的超声波传感器。

传感器的选择应考虑其测距范围、精度和对环境的适应性等方面。

一般来说，超声波传感器在测距范围内可以提供较高的测量精度，并且对大多数障碍物均有良好的适应性。

接下来，控制器的设计是系统中的关键部分。

控制器需要实时接收传感器上传的距离数据，并进行数据处理和决策。

控制器可以使用嵌入式系统来实现。

在数据处理方面，可以使用一些常见的算法，如滤波算法、虚拟线算法等，来进行数据处理和障碍物的识别。

在决策方面，可以设置适当的距离阈值，当距离低于该阈值时触发警报。

最后，报警器的设计需要考虑其音量和可靠性。

对于音量，报警器应具备足够的声音大小，以确保驾驶员能够听到警报并及时做出反应。

对于可靠性，报警器应具备较长的寿命和稳定的性能，以确保系统能够长时间稳定运行。

此外，为了提高系统的可用性，还可以考虑加入其它功能，如图像显示功能。

通过搭载摄像头和显示器，可以将车辆周围的情况实时显示在显示器上，使驾驶员更加直观地了解障碍物的位置和距离。

总之，基于超声波测距的汽车倒车防撞报警系统是一种重要的安全辅助设备。

通过合理选择超声波传感器、设计有效的控制器和报警器，并加入其它功能，可以实现对倒车过程的有效监控和警示，提高驾驶员的行车安全性。