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汽车倒车防撞报警装置设计

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测控电路设计

专 业：测控技术与仪器

班 级：07050342

姓 名：XX

学 号： XX

2 汽车倒车防撞报警装置

1．设计思路

超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播较远，用于距离测量。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时单片机开始计时，超声波遇到障碍物立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。V=340t/2，计算出车距障碍物的距离。

报警的临界距离设为0.5m，通过单片机记录时间，求出时间差t，单片机计算出障碍物距离S。当S＞0.5m时，扬声器不报警；当S＜0.5m时，驱动扬声器报警。

2．方案设计

2.1 倒车防撞报警系统工作框图

图 1 报警系统框图

(1)8051单片机及其外围电路：产生脉冲信号，控制555时基振荡电路产生高频电压信号，并负责定时和报警的作用。

(2)555时基振荡电路：产生高频电压信号，驱动超声波发射探头发出超声波。

3 (3)超声波探头：发出和接收超声波信号。

(4)增益放大电路：放大超声波接收电路接收的微弱信号。

(5)滤波电路：滤掉杂波和干扰脉冲等环境噪声。

(6)整形电路：输出不同的电平来产生上升或下降沿触发，转换成数字脉冲去触发单片机的外中断引脚。

2.2 主要芯片的选择

AT89C51单片机、40KHZ收发分体式超声波传感器（由一支发射传感器UCM-T40K1和一支接收传感器UCM-R40K1组成）

图 2 压电式超声波传感器结构

超声波工作原理：本设计使用压电式超声波传感器。压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的，超声波发生器内部结构如图2所示，它有两个压电晶片和一个共振板，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，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，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。

压电陶瓷晶片有一个固定的谐振频率，即中心频率 f0（本设计中中心频率为40kHz）。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。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。

4 使用方式 发射 接收

谐振频率 40KHZ±1KHZ 40KHZ±1KHZ

频带宽 2KHZ±0.5KHZ 2KHZ±0.5KHZ

灵敏度 ≥—70dB / V / ubar ≥—70dB / V / ubar

外形尺寸 ∮16mm×22.5mm ∮16mm×22.5mm

温度范围 —20℃~ + 60 ℃ —20℃~ + 60 ℃

相对湿度 20 ± 5℃时达98% 20 ± 5℃时达98%

表1 传感器特性参数

3. 单元电路设计

3.1 555时基振荡电路

图 3 超声波发射电路

采用555时基振荡电路（多谐振荡器）可以实现宽范围占空比的调节，并且电路设计简单占用面积小。555多谐振荡器，输出40kHz的高频电压信号，该信

5 号加至超声波换能器发射探头，逆压电效应，换能器产生频率40kHz的超声波。

3.2增益放大电路

图 4增益放大电路

超声波接收器包括接受探头信号放大电路、滤波电路、波形变换电路、扬声器。由于超声回波信号十分微弱，只有10mV左右，所以要使用放大电路。放大器宜选用有足够增益和较低噪声的宽带放大器，以保持脉冲信号尤其是前沿不发生畸变，提高测距的精度。增益放大电路采用两级反向放大，A1=R4R3=10,

A2=R7R5=10, A=A1*A2=100,所以放大电路共放大增益为100。

3.3滤波电路

6 图 5 带通滤波电路

在传感器接收的信号中，除了障碍物反射回来的回波信号外，还混有杂波和干扰脉冲等环境噪声。而前端放大电路在放大有用信号的同时，会将一部分的噪声信号同时放大，S/N较小。噪声产生主要包括50Hz的工频干扰和高频段的接收机内部噪声，可用运算放大器构成带通滤波器，如图5。通带中心频率为40kHz的有用信号频率。ufR12A1R10，ufA3.5。下限截止频率131pfMHz，上限截止频率251pfMHz。

3.4整形电路

图 6整形电路

超声波接收电路要求保证每次接收信号都能被准确地鉴别出来，通常利用比较器将输入信号与某一固定电平进行比较，利用输出不同的电平来产生上升或下降沿触发，转换成数字脉冲去触发单片机的外中断引脚INT0。如图5： C起到滤波的作用，R13和R14起到分压作用。

3.5 单片机外围电路

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图 7单片机及其外围电路

电路中使用的处理芯片是AT89C51，芯片的P10口产生时钟脉冲。当脉冲的高电平到来时，555时基振荡电路开始工作，产生40KHZ的高频电压信号，芯片同时开始计时。该信号使超声波换能器发射探头荡产生40KHZ的超声波。每来一个脉冲，超声波换能器发射探头发出一个超声波。芯片的INT0端口负责接收中断信号，当超声波接收电路一接收到信号，芯片产生中断，芯片停止计时。单片机经过程序处理，按照公式V=340t/2，计算出车距障碍物的距离S。当S＞0.5m时，单片机P27端口输出低电平，扬声器不报警；当S＜0.5m时，单片机P27端口输出高电平，驱动扬声器报警。

晶振电路结合单片机内部的电路，产生单片机所必需的时钟频率，为系统提供基本的时钟信号。单片机计时与其相关。复位电路的作用是重启电路。

4． 小结

超声波方法作为非接触测量，已经在很多领域得到应用。利用超声波测量距

8 离，精度比较高，能达到cm级，完全能够实现汽车倒车防撞的设计要求。系统能自动探知车物等障碍体，当小车与障碍物的距离小于安全距离时，当遇到障碍物时发出报警信号。系统不足之处就是，不能探知障碍物的具体方位。

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基于超声波的倒车雷达

基于超声波的倒车雷达

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。

汽车倒车防撞报警系统任务书

汽车倒车防撞报警系统任务书

毕 业 设 计 任 务 书（理工）

学院 电气与电子工程学院 学生姓名

专业 电子信息与科学技术 班级 学号

指导教师

职 称

课题名称 汽车倒车防撞报警系统

起止日期 自2012年 月 日起至2012年 月 日

一、课题来源、目的与要求：

课题来源：

联系生产实际的课题

课题目的：

本课题主要研究进行汽车倒车防撞报警系统的设计。通过该课题的设计，使学生熟悉汽车倒车防撞报警系统的组成及工作原理，加深对单片机软、硬件系统的理解与掌握，熟悉单片机应用系统的设计方法和调试过程，提高学生单片机应用系统的硬件设计、软件设计的能力和新器件的应用能力。

课题要求：

1、设计一个汽车倒车防撞报警系统。本设计是一种能够实时显示车后障碍物状况的汽车倒车辅助装置。要求报警装置能自动探知障碍体，当遇到障碍物时发出报警信号。利用LED对距离进行显示，汽车与物体距离小于安全距离时，利用蜂鸣器进行报警。

2、硬件部分：包括：单片机最小系统、发射接收电路、报警电路、显示电路等。完成各单元电路的设计，绘制系统原理图；

3、软件部分：编译控制程序，将程序调入电路图中进行仿真；

4、仿真成功后，利用Protel软件制作电路板，进行实物制作。

二、主要设计内容：

1、搜集整理资料，分析比较各种汽车倒车防撞报警系统的设计方案，根据设计要求确定最终设计方案；

2、通过对各单片机性能的比较以及参数的计算，进行单片机的选择；

3、进行发射接收电路、报警电路、显示电路等各单元电路的设计，绘制系统原理图、印制板图等；

4、进行软件设计，绘制软件流程图，对程序进行调试、仿真；

5、结合设计、调试过程，根据要求写出完整的设计说明书（15000字）。

三、主要设计技术指标与参数：

1．输入电源： 车用直流电源，DC12V

2．发射、接收频率： 40kHz

3．探测距离： 三档可调

四、分阶段指导性进度计划：

基于单片机的汽车倒车雷达系统设计毕业设计

基于单片机的汽车倒车雷达系统设计毕业设计

百度文库

11 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，本文介绍的就是利用超声波测距法设计的一种倒车防撞系统。

论文的内容是基于AT89C51单片机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AT89C51单片机结合于一体，设计出一种基于AT89C51单片机的倒车防撞系统。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。

论文概述了倒车雷达的发展及基本原理，整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。

关键字：单片机 超声波 AT89C51

一、引言

1、倒车雷达设计的背景

至今世界汽车工业经过了近122年的发展，当代汽车已经非常成熟和普遍了。汽车已经渗透于国防建设、国民经济以及人类生活的各个领域之中，成为人类生存必不可少的、最主要的交通工具，尽管每辆车都有后视镜，但不可避免地百度文库

22 都存在一个后视盲区，倒车雷达则可以在一定程度上帮助驾驶员扫除视角死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性，减少剐蹭事件。本次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设计开发的。该系统将微技术与超声波的测距技术、传感器技术等相结合，可检测到汽车倒车中，其障碍物与汽车的距离，通过液晶显示屏显示距离。

2、倒车雷达的发展状况

经济的发展和科学技术的进步，推动着交通运输业朝行驶高速化，车流密集化和驾驶非职业化的方向发展。同时，汽车的生产量和保有量都在急剧增加。但相应的公路管理，交通管理系统却相对比较落后，由此造成的事故频繁发生，在一些大城市尤为突出。智能交通系统ITS（Intelligent Transportation System）是当前国际各个国家共同关注的交通管理的前沿技术，它在充分发挥现有的交通基础设施潜能，提高工作效率，增强交通安全性，改善环境方面已取得卓越成效，很多国家都很重视相关项目的开发。中国也已开始进入相关技术的研究开发，倒车雷达技术是ITS中的一项重要研究，它的成功与否与ITS有着相当紧密的关系。

汽车倒车雷达预警系统的设计及实现

汽车倒车雷达预警系统的设计及实现

毕 业 论 文 ﹙设 计﹚

题 目 汽车倒车雷达预警系统的设计及实现

学生姓名 王阳 学号 **********

所在学院 物理与电信工程学院

专业班级 通信1204班

指导教师 张文丽

完成地点 陕西理工学院

2016年6月5日 I

毕业论文﹙设计﹚任务书

院(系) 物理与电信工程学院 专业班级 通信1204 学生姓名 王 阳

一、毕业论文﹙设计﹚题目 汽车倒车雷达预警系统的设计及实现

二、毕业论文﹙设计﹚工作自__2015 __年__ 12 _月__ 日 起至_ 2016__年 6 月 日止

三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 物电学院实验室

四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求：

1、本次毕业设计要求如下：

设计一个汽车倒车雷达预警系统，要求：