超声波测距汽车倒车防撞雷达(一) 目录
摘要 1
关键词 1
1，引言 3
倒车雷达研究的背景及意义 3
国内外倒车雷达的发展现状 3
2，超声波测距 4
2.1 超声波测距的基本原理 4
2.1.1 认识超声波 5
2.1.2 利用超声波测距 5
2.2 超声波倒车雷达系统工作原理 5
2.2.1 系统工作原理框图 6
3，超声波倒车雷达的芯片选择 6
3.1 单片机控制芯片 6
3.2 超声波发送和接收芯片 6
3.3 声光报警电路芯片 6
3.4 测温电路芯片 &n
bsp; 6
4，超声波倒车雷达硬件设计7 4.1 超声波倒车雷达的工作原理7 4.2 超声波发射电路8
4.3 超声波接收电路9
4.4 声光报警电路10
4.5 测温电路10
4.6 显示电路10
4.7 电源电路10
5，软件设计11
5.1 系统程序的设计11
5.2.1 超声波倒车雷达的算法设计12 5.2.2 主程序13
5.2.3 超声波发生子程序18
5.2.4 超声波接收中断程序18
5.2.5 显示子程序 19
6，结束语19
7，致谢
8，参考文献
题目：基于超声波测距汽车倒车防撞雷达
摘要
随着我国经济飞速发展，越来越多的人拥有了自己的汽车，同时由泊车和倒车所引发的事故也越来越多。这些事故常常给驾驶员带来许多的麻烦，因此，有助于驾驶员泊车和倒车的倒车雷达应运而生。
倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，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启动车俩时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除视野的死角和视线模糊的缺陷。本文介绍了以AT89C2051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，该倒车雷达根据超声波测距原理研制，采用温度补偿技术、开机自检技术和优化的软硬件技术，将测得的结果送至数码管显示，同时进行三级声光报警。驾驶员只需坐在驾驶室就能做到心里有数，极大的提高了泊车和倒车时的安全和效率。
关键词：倒车雷达、超声波、单片机AT89C2O51
Title:Design car reversing aid systems based on ultrasonic detections
Abstract
With the rapid development of economy of you country,more and more people hace owed their cars, at the same time, more and more accidents occur because of paring and reversing.the car reserving aid system which can help drivers parking is invented.
The car reserving aid systm is also called "parking auxiliary unit ",it is the automobile safe parking auxiliary unit,which can use sound or a more direct demonstration to show the driver the obstacle situation around.Thus relieve the difficulty of looking ahead and back when parking or
starting vehicles,and help the drive to eliminate the dead angle of the field of vision and the flaw
of sight.This paper introduces a low cost,high-accuracy,micro-miniaturzation,digital display and acousto-optics alarm intelligent parking radar that based on MCU AT89C2051.The back-draft radar develops on the basis of uitrasonic ranging principle.It uses the temperature compensation technology,the opening machine self-checking technology and the optimized software technology,the result obtained will be delivered to the digital tube and showed.At the same time,the three levels of acusto-optics alarm will work, The driver only has to sit in the cab and can know fairly well. Thus the driving security and efficiency enhance enormously.
Keywords：
1 引言
1.1 倒车雷达研究的背景及意义
随着我国经济的飞速发展，交通运输车辆的不断增多，由此产生的交通问题越来越成为人们关注的问题。其中倒车事故由于发生的频率极高，已引起了社会和交通部门的高度重视。倒车事故发生的原因是多方面的，倒车镜有死角，驾车者目测距离有误差，视线模糊等原因造成倒车时的事故率远大于汽车前进时的事故率，尤其是非职业驾驶员以及女性更为突出。而倒车事故给车主带来的许多麻烦，例如撞上别人的车、消防水笼头，如果伤及儿童更是不堪设想，有鉴于此，汽车高科技产品家族中，专为汽车倒车泊位设置的“倒车雷达”应运而生，倒车雷达的加装可以解决驾驶人员后顾之忧，大大降低了倒车事故的发生。
倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，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启动车俩时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除视野的死角和视线模糊的缺陷。提高驾驶的安全性。倒车雷达的原理与普通雷达一样，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。通过感应装置发生超声波
，然后通过反射回来的超声波判断前方是否有障碍物，以及障碍物的距离、大小、方向、形状等。只不过由于倒车雷达体积大小及实用性的限制，目前其主要功能仅为判断障碍物与车的距离，并做出提示。
1.2 国内外倒车雷达的发展现状
通常的倒车雷达主要由感应器（探头）、主机、显示设备等三部分组成。感应器发出和接受超声波信号，并将接受到的信号传输到主机，再通过显示设备显示出来。感应器装在后保险杠上，以角45度辐射，检测目标，能探索到那些低于保险杠而驾驶员从后窗又难以看见的障碍物并报警，如花坛、蹲在车后玩耍的儿童等；显示设备装在仪表板上，提醒驾驶员汽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，提示驾驶员停车。根据感应器种类不同，倒车雷达可分为粘贴式、钻孔式和悬挂式。粘贴式感应器后有1层胶，可直接粘在后保险杠上；钻孔式感应器是在保险杠上钻一个洞，然后把感应器嵌进去；悬挂式感应器主要用于载货车。根据显示设备种类不同，倒车雷达又可分为数字式、颜色式和蜂鸣式。数字式显示设备是一只如传呼机大小的盒子，安装在驾驶台上，直接有数字表示汽车与后面物体的距离，并可精确到1厘米，让驾驶员一目了然。倒车防撞雷达发展到现在已经历经5代。
第一代的倒车雷达系统是轰鸣器。倒车时，如果车后1.5米-1.8米处有障碍物，轰鸣器就会开始工作，轰鸣越急，表示车辆离障碍物越近。没有语音提示，也没有距离显示，虽然司机知道有障碍物，但不能确定障碍物离车有多远，对驾驶员帮助不大。
第二代倒车雷达可以显示车后障碍物离车的距离。这一代产品有两种显示方式，数码显示产品显示距离数字，而波段显示产品由三种颜色来区别：绿色代表安全距离，表示障碍物离车体距离有0.8米以上；黄色代表警告距离，表示离障碍物的距离只有0.6米-0.8米；红色代表危险距离，表示离障碍物只有不到0.6米的距离，必须停止倒车。
第三代用液晶荧屏显示，特别是荧屏显示开始出现动态显示系统。不用挂倒档，只要发动汽车，显示器上就会出现汽车图案以及车辆周围的障碍物的距离。该雷达动态显示，色彩清晰漂亮，外表美观，可以直接粘贴在仪表盘上，安装很方便。不过液晶显示器外观虽精巧，但灵敏度较高，抗干扰能力不强，所以误报也较多。
第四代魔幻镜倒车雷达，采用了最新仿生超声雷达技术，配以高速电脑控制，可全天候准确地测知2米内的障碍物，并一不用等级的声音提示和直观的显示提醒驾驶员。魔幻镜倒车雷达把后视镜倒车雷达、免提电话、温度显示和车内空气污染显示等多功能整合在一起，并设计了语音功能，是目前市面上最先进的倒车雷达系统。其外型就是一块倒车镜，所以可以不占用车内空间，直接安装在车内倒视镜的位置。
第五代倒车雷达是专门为高档轿车生产的，它的整合了高档轿车具备的影音
系统，可以在显示器上观看DVD影像。因为是新品，售价也较高。
倒车雷达的发展实际上已经融入了整车的设计，随着技术的成熟，价格的降低，倒车雷达将会逐渐普及成为标准配置。
2，超声波测距
2.1 超声波测距的基本原理
1、超声波发生器
为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发
生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。2、压电式超声波发生器原理
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1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，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。3、超声波测距原理
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2
2.1.1认识超声波
超声波是指振动频率大于20KHz以上的,其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限（20000Hz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方
式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性，目前腹部超声成象所用的频率范围在2∽5MHz之间，常用为3∽3.5MHz（每秒振动1次为1Hz，1MHz=106Hz,即每秒振动100万次，可闻波的频率在16－20，000HZ 之间）。
2.1.2 利用超声波测距
超声波测距是单片机控制超声波传感器发射出超声波束，遇到障碍后返回，然后接收它的回波，利用发、收过程中产生的时间差，就可以计算出前方物体离超声波传感器的实际距离。设计为了能测量汽车不同位置障碍物距离，设计成多传感器测距。经分析可知：频率为400KHZ左右的超声波在空气中传播的效率最佳，因此，为了方便处理，发射的超声波被调制成40KHZ左右、具有一定间隔的调制脉冲波信号，
2.2 超声波倒车雷达系统工作原理
倒车雷达只需要在汽车倒车时工作，为驾驶员提供汽车后方的信息。由于倒车时汽车的行驶速度较慢，和声速相比可以认为汽车是静止的，因此在系统中可以忽略多普勒效应的影响。在许多测距方法中，脉冲测距法只需要测量超声波在测量点与目标间的往返时间，实现简单，因此本系统采用了这种方法。
2.2.1 系统工作原理框图
如图A所示，驾驶员将手柄转到倒车档后，系统自动启动，超声波发送模块向后发射40kHz 的超声波信号，经障碍物反射，由超声波接收模块收集，进行放大和比较，单片机AT89C2051将此信号送入显示模块，同时触发语音电路，发出同步语音提示，当与障碍物距离小于1m、0.5m、0.25m时，发出不同的报警声，提醒驾驶员停车。
图A 系统工作原理框图
3，超声波倒车雷达的芯片选择
3.1 单片机控制芯片
AT89C2051简介：
AT89C2051是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的只读Flash程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大AT89C2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场
合。AT89C2051是一个功
能强大的单片机，但它只有20个引脚，15个双向输入/输出（I/O）端口，其中P1是一个完整的8位双向I/O口，两个外中断口，两个16位可编程定时计数器,两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。同时AT89C2051的时钟频率可以为零，即具备可用软件设置的睡眠省电功能，系统的唤醒方式有RAM、定时/计数器、串行口和外中断口，系统唤醒后即进入继续工作状态。省电模式中，片内RAM将被冻结，时钟停止振荡，所有功能停止工作，直至系统被硬件复位方可继续运行。
主要功能特性：
兼容MCS51指令系统 2k可反复擦写(>1000次）Flash ROM
5个双向I/O口 6个中断源
两个16位可编程定时/计数器 2.7-6.V的宽工作电压范围
时钟频率0-24MHz 128x8bit内部RAM
两个外部中断源两个串行中断
可直接驱动LED 两级加密位
低功耗睡眠功能内置一个模拟比较放大器
可编程UARL通道软件设置睡眠和唤醒功能
3.2 超声波接收芯片
3.3 声光报警电路芯片
3.4 测温电路芯片
4，超声波倒车雷达硬件设计
4.1 超声波倒车雷达的工作原理
倒车雷达只需要在汽车倒车时工作，为驾驶员提供汽车后方的信息。由于倒车时汽车的行驶速度较慢，和声速相比可以认为汽车是静止的，因此在系统中可以忽略多普勒效应的影响。在许多测距方法中，脉冲测距法只需要测量超声波在测量点与目标间的往返时间，实现简单，因此本系统采用了这种方法。
如图A所示，驾驶员将手柄转到倒车档后，系统自动启动，超声波发送模块向后发射40kHz 的超声波信号，经障碍物反射，由超声波接收模块收集，进行放大和比较，单片机AT89C2051将此信号送入显示模块，同时触发语音电路，发出同步语音提示，当与障碍物距离小于1m、0.5m、0.25m时，发出不同的报警声，提醒驾驶员停车。
图A 系统工作原理框图
4.2 超声波发射电路
超声波发射电路
超声波发送器包括超声波产生电路和超声波发射控制电路两个部分，超声波探头（又称“超声波换能器”）选用CSB40T，可采用软件发生法和硬件发生法产生超声波。前者利用软件产生40kHz的超声波信号，通过输出引脚输入至驱动器，经驱动器驱动后推动探头产生超
声波。这种方法的特点是充分利用软件，灵活性好，但需要设计一个驱动电流在100mA以上的驱动电路。第二种方法是利用超声波专用发生电路或通用发生电路产生超声波信号，并直接驱动换能器产生超声波。这种方法的优点是无须驱动电路，但缺乏灵活性。
本设计采用第一种方法产生超声波，电路设计如图B所示。40kHz的超声波是利用555时基电路振荡产生的。其振荡频率计算式为f=1.43/((R 9+2·R 10)·C 5)。将R 10设计为可调电阻的目的是为了调节信号频率，使之与换能器的40kHz固有频率一致。为保证555时基具有足够的驱动能力，宜采用+12V电源。CNT为超声波发射控制信号，由单片机进行控制。
图B 超声波发送模块电路
4.3 超声波接收电路
超声波接收电路
超声波接收器包括超声波接收探头、信号放大电路及波形变换电路三部分。超声波探头必须采用与发射探头对应的型号，关键是频率要一致，本设计采用CSB40R，否则将因无法产生共振而影响接收效果，甚至无法接收。由于经探头变换后的正弦波电信号非常弱，因此必须经放大电路放大。正弦波信号不能直接被单片机接收，必须进行波形变换。按照上面所讨论的原理，单片机需要的只是第一个回波的时刻。接收电路的设计可采用专用接收电路，也可采用通用电路来实现，如图C所示。
图C 超声波接收模块电路
超声波在空气中传播时，其能量的衰减与距离成正比，即距离越近信号越强，距离越远信号越弱，通常在1mV～1V之间。当然，不同接收探头的输出信号强度存在差异。由于输入信号的范围较大，对放大电路的增益提出了两个要求：一是放大增益要大，以适应小信号时的需要；二是放大增益要能变化，以适应信号变化范围大的需要。另外，由于输入信号为正
弦波，因此必须将放大电路设计成交流放大电路。为减少负电源的使用，放大电路采用单电源供电，信号放大和变换采用了一片LM324通用运算放大器，前三级为放大器设计，后一级为比较器设计。LM324既可以双电源工作，也可以单电源工作，因此能满足使用要求。为满足交流信号的需要，每一级的放大器均采用阻容电路进行电平偏移，即图3中的C7、C21、C22和C24，容量均为10μF，实现单电源条件下交流信号的放大。对于交流信号而言，电容为短路，因此前三级放大电路的增益均为10。距离较近时，两级放大的增益已能够输出足够强度的信号了，第三级有可能出现信号饱和，但距离较远时，必须采用三级放大。合理调节电位器R27，选择比较基准电压，可使测量更加准确和稳定。
4.4 声光报警电路
声光电路设计
声光报警是指当倒车雷达探测到的距离小于所设定的安全值时，发出声音提醒驾驶员，声光电路设计如图D所示。M3720是单声一闪灯报警音效集成电路，芯片内存储一种报警音效，可直接驱动蜂鸣器发声或经外接功放三极管推动扬声器放音，同时还能驱动一只LED 闪烁。该芯片各引脚功能为：5脚VDD；1脚VSS分别为电源输入端与负端，VDD电压3～3.5V；8脚X和1脚Y分别为芯片外接振荡电阻器；6脚TG为触发控制端，低电平触发有效；3脚BZ和2脚BB分别为报警音效输出端，可直接外接压电陶瓷蜂鸣器，如果驱动扬声器则由3脚BZ端引出；4脚L为闪灯输出端，可直接驱动LED发光。
图D 声光电路
4.5显示电路
基于MAX7219的6位共阴极数码管显示
目前市面上已有的LED显示驱动芯片种类繁多，从性价比以及功能实用性的角度考虑。本
次设计取用MAX7219。其峰值电流可达40MA，最高串行扫描频率为10MHz，典型为1.3KHz。仅使用3条线串行接口传送数据。多片级联时可控制更多的LED。本设计的显示电路原理图如下图所示：
5，软件设计
AT89C2051单片机及其开发应用系统具有语言简洁、可移植性好、表达能力强、可进行结构化设计、可以直接控制计算机硬件、生成代码质量高、使用方便等诸多优点。该系统的主程序处于键控循环工作方式，当手柄转入倒车档，主程序开始调用测量子程序、显示子程序和语音提示
5.1 系统程序的设计
工作时，微处理器AT89C2051先把P1.0置0，启动超声波传感器发射超声波，同时启动内部定时器T0开始计时。由于我们采用的
超声波传感器是收发一体的，所以在发送完16个脉冲后超声波传感器还有余震，为了从返回信号识别消除超声波传感器的发送信号，要检测返回信号必须在启动发射信号后2.38ms 才可以检测，这样就可以抑制输出得干扰。当超声波信号碰到障碍物时信号立刻返回，微处理器响应。如图3
5.2.1 超声波倒车雷达的算法设计
计算超声波传播时间
在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器T0，利用定时器的计数功能记录超声波发
射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在INT0或INT1端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。其部分源程序如下：
RECEIVE0：PUSH PSW
PUSH ACC
CLR EX0 ；关外部中断0
MOV R7, TH0 ；读取时间值
MOV R6, TL0?
CLR C
MOV A, R6
SUBB A, #0BBH；计算时间差
MOV 31H, A ；存储结果
MOV A, R7
SUBB A, #3CH
MOV 30H, A?
SETB EX0 ；开外部中断0
POP ACC?
POP PSW
RETI
5.2.2 主程序;
晶振采用6M，P1口为数码管段输出口，P3.0~P3.2为数码管位输出口，P3.5超声波发送输出，P3.7超声波接收。超声波测距中断入口程序ORG 0000Hljmp startORG 002BH
主程序START: MOV R0,#70H MOV R7,#0BH MOV 20H,#00H CLEARDISP: MOV @R0,#00H INC R0 DJNZ R7,CLEARDISP MOV TMOD,#99H CJZCX:MOV
TL0,#00H MOV TH0,#00H MOV R0,#0bH MOV R1,#0bh MOV
16H,#03H MOV 15H,#54H MOV 17H,#90HPUZEL:MOV 14H,#32H ;超声波发射持续200msHERE:CPL P3.5 ;输出40kHz方波NOP NOP OP DJNZ
14H,HERE ETB TR0 ETB P3.2MQ:DJNZ 15H,$ DJNZ 16H,MQ QBA:JNB
P3.7,QBC DJNZ R1,QBA DJNZ R0,QBAQBC:djnz 17h,QBC CLR P3.2 CLR
TR0 MOV 70h,TL0 MOV 71h,TH0 MOV R2,71h MOV R3,70h MOV
R6,#22H MOV R7,#0H LCALL MULD MOV R6,#64H MOV R7,#0H LCALL DIVD MOV 73H,R2 MOV 74H,R3 CLR R3 CLR R4 CLR R5 MOV
R6,73H MOV R7,74H LCALL HB2 MOV A,R4 MOV B,#10H DIV
AB MOV 78H,A MOV 77H,B MOV A,R5 MOV B,#10H DIV AB MOV
76H,A MOV 75H,B MOV A,78H CJNE A,#0H,PDCX MOV A,77H CJNE
A,#5H,PDCX MOV A,76H CJNE A,#0H,PDCX MOV 78H,#0BH MOV
77H,#0BH MOV 76H,#0BH AJMP XXCXPDCX:MOV A,78H CJNE
A,#4H,XXCX MOV A,77H
; CJNE A,#0H,XXCX MOV A,76H CJNE A,#0H,XXCX MOV 78H,#0AH MOV 77H,#0AH MOV 76H,#0AHXXCX:MOV 7AH,#0EFHXXX:LCALL DISPLAY DJNZ 7AH,XXX AJMP CJZCH
MULD:MOV A,R3 MOV B,R7 MUL AB MOV R4,B MOV R5,A MOV A,R3 MOV B,R6 MUL AB ADD A,R4 MOV R4,A CLR A ADDC A,B MOV R3,A MOV A,R2 MOV B,R7 MUL AB ADD A,R4 MOV
R4,A MOV A,R3 ADDC A,B MOV R3,A CLR A RLC A XCH A,R2 MOV B,R6 MUL AB ADD A,R3 MOV R3,A MOV A,R2 ADDC A,B MOV R2,ARET
DIVD:CLR C MOV A,R3 SUBB A,R7 MOV A,R2 SUBB A,R6 C DVD1 SETB OV RETDVD1:MOV B,#10H DVD2:CLR C MOV A,R5 RLC A MOV R5,A MOV A,R4 RLC A MOV R4,A MOV A,R3 RLC A MOV R3,A XCH A,R2 RLC A XCH A,R2 MOV F0,C CLR C SUBB A,R7 MOV R1,A MOV A,R2 SUBB A,R6 ANL C,/F0 JC DVD3 MOV R2,A MOV A,R1 MOV R3,A INC R5 DVD3:DJNZ B,DVD2 MOV A,R4 MOV R2,A MOV A,R5 MOV R3,A CLR OV RETBCD转换HB2:CLR A ;BCD码初始化MOV R3,A MOV R4,A MOV R5,A MOV R2,#10H ;转换双字节十六进制整数HB3:MOV A,R7 ;从高端移出待转换数的一位到CY中RLC A MOV R7,A MOV A,R6 RLC A MOV R6,A MOV A,R5 ;BCD码带进位自身相加，相当于乘2 ADDC A,R4DA A & nbsp; MOV R4,A MOV A,R3 ADDC A,R3 MOV R3,A DJNZ R2,HB3 RET
5.2.3 超声波发生子程序、
1、40kHz 脉冲的产生与超声波发射
测距系统中的超声波传感器采用UCM40的压电陶瓷传感器，它的工作电压是40kHz的脉冲信号，这由单片机执行下面程序来产生。
puzel：mov 14h, #12h；超声波发射持续200s
here：cpl p1.0 ；输出40kHz方波
nop ；
nop ；
nop ；
djnz 14h，here；
ret
前方测距电路的输入端接单片机P1.0端口，单片机执行上面的程序后，在P1.0 端口输出一个40kHz的脉冲信号，经过三极管T放大，驱动超声波发射头UCM40T，发出40kHz的脉冲超声波，且持续发射200s。右侧和左侧测距电路的输入端分别接P1.1和P1.2端口，工作原理与前方测距电路相同。
5.2.4 超声波接收中断程序
接收头采用与发射头配对的UCM40R，将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经运算放大器IC1A和IC1B两极放大后加至IC2。IC2是带有锁定环的音频译码集成块LM567，内部的压控振荡器的中心频率f0=1/1.1R8C3，电容C4决定其锁定带宽。调节R8在发射的载频上，则LM567输入信号大于25mV，输出端8脚由高电平跃变为低电平，作为中断请求信号，送至单片机处理。前方测距电路的输出端接单片机INT0端口，中断优先级最高，左、右测距电路的输出通过与门IC3A的输出接单片机INT1端口，同时单片机P1.3和P1.4接到IC3A的输入端，中断源的识别由程序查询来处理，中断优先级为先右后左。部分源程序如下：receive1：push psw
push acc
clr ex1 ；关外部中断1
jnb p1.1, right ；P1.1引脚为0,转至右测距电路中断服务程序
jnb p1.2, left ；P1.2引脚为0,转至左测距电路中断服务程序
return：SETB EX1；开外部中断1`
5.2.5 显示子程序
显示程序DISPLAY:MOV R1,#76H MOV R5,#0FEH PLAY:MOV A,R5 MOV P3,A ;累加器A中的数值送P3口MOV A,@R1 MOV DPTR,#TAB MOVC
A,@A+DPTR ; MOV P1,A ;累加器A中的数值送P1口MOV R6,#14H DL1:MOV
R7,#19H DL2:DJNZ R7,DL2 DJNZ R6,DL1 INC R1 MOV A,R5 JNB ACC.2,ENDOUT RL A MOV R5,A AJMP PLAY ENDOUT:SETB
P3.5 MOV P1,#0FFH ;立即数0FEH送P1口RET TAB:DB
0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0c6H,3fhEND
结论
本文所设计的倒车雷达系统是保障汽车倒车安全的辅助系统，通过超声波探头发出超声波，使用高速单片机计算距离，并加入了温度补偿电路，提高了距离计算的精度。系统安装的液晶显示器可以直观的显示温度和距离，给驾驶员提供了方便。倒车时当汽车与障碍物的距离小于我们所设定的安全距离时，系统便通过语音集成电路发出报警，提醒驾驶员，防止汽车的碰撞或擦伤，具有很强的实用性。
参考文献
[1] 康华光，陈大钦，电子技术基础，第4版，北京：高等教育出版社，1999.6
[2] 汪吉鹏，马云峰，于乃功，穆效江，微机原理与接口技术，北京：高等教育出版社，2001
[3] 藤志军，基于超声波策距雷达设计资料，今日电子网站
浙江理工大学本科毕业设计（论文）开题报告 倒车雷达预警
严团 (09自动化2班 B09330224） 1选题的背景与意义 随着科技的发展，人们对汽车安全与舒适性的要求越来越高。为了提高汽车的安全性，汽车生产过程中常给汽车装上倒车雷达，使得汽车的安全性大为提高。目前，国内外的高档汽车几乎都装有倒车雷达，并且倒车雷达的应用也正逐渐在汽车行业普及[1]。 1.1超声波倒车雷达定义 超声波倒车雷达也叫“倒车防撞雷达”，是汽车在停车或者倒车时的辅助设备，由超声波传感器（俗称探头）、电脑微处理器和显示设备等部分组成。能显示距离障碍物的距离或发出报警声，告知驾驶员周围障碍物的情况，提高驾驶的安全[4]。 1.2 国内外的研究现状 近十年内，国内外研究人员主要研究超声波回波信号的处理方法，新型超声波换能器、超声波发射脉冲选取等方面做了大量的研究，并针对超声波的干扰提出了各种解决方法，这些方法使得超声波的测量距离精度大大提高，对应的应用领域汽车倒车雷达也进行了各项改进，使得汽车的安全性能大幅提高。 目前汽车的倒车雷达的高端应用领域是自动泊车系统，倒车雷达结合倒车摄像系统，倒车时车后的视野直观的显示在汽车的仪表盘上，让倒车变得更容易[10]。 2 研究的基本内容与拟解决的主要问题 2.1 基本内容 本次毕业设计中主要完成的内容包括 1)超声波倒车雷达的原理分析与设计 超声波发射与接收的原理，超声波发射与接收的外围电路以及外围电路与单片机的接口处理。 2)超声波的发射与接收电路调试与装配 在确定正式电路之前必须对超声波的发射与接收系统进行调试，并不断的改进，找出误差的所在，确定最优方案，最后进行硬件装配。 3)距离测量与报警
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。
基于单片机的倒车雷达 设计 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
课程设计报告 （嵌入式系统设计实践） 学院：电气工程与自动化学院 题目：基于51单片机的车倒车雷达设计 专业班级：自动化131班 学号： 学生姓名：吴亚敏 指导老师：罗龙 时间：2015年12月1日 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。 本文介绍了以STC89C51RC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。倒车雷达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，利用STC89C51RC单片机所具
备的功能，外接超声波测距模组，即超声波发射模块和超声波接收模块，加上显示模块和语音报警模块，组成一个示例的倒车雷达系统，语音提示报警（~）范围内的障碍物，并通过数码管显示与障碍物之间的距离。 关键词：倒车雷达；超声波；单片机STC89C51RC 目录
超声波检测的倒车雷达讲解 倒车雷达（Car Reversing Aid Systems）的全称是“倒车防撞雷达”，也称“泊车辅助装置”，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。 系统工作原理 倒车雷达只需要在汽车倒车时工作，为驾驶员提供汽车后方的信息。由于倒车时汽车的行驶速度较慢，和声速相比可以认为汽车是静止的，因此在系统中可以忽略多普勒效应的影响。在许多测距方法中，脉冲测距法只需要测量超声波在测量点与目标间的往返时间，实现简单，因此本系统采用了这种方法。 如图1所示，驾驶员将手柄转到倒车档后，系统自动启动，超声波发送模块向后发射40kHz的超声波信号，经障碍物反射，由超声波接收模块收集，进行放大和比较，单片机AT89C2051将此信号送入显示模块，同时触发语音电路，发出同步语音提示，当与障碍物距离小于1m、0.5m、0.25m 时，发出不同的报警声，提醒驾驶员停车。 图1 系统工作原理框图
图2 超声波发送模块电路 [NextPage] 硬件设计 1 超声波发送模块设计 超声波发送器包括超声波产生电路和超声波发射控制电路两个部分，超声波探头（又称“超声波换能器”）选用CSB40T，可采用软件发生法和硬件发生法产生超声波。前者利用软件产生40kHz的超声波信号，通过输出引脚输入至驱动器，经驱动器驱动后推动探头产生超声波。这种方法的特点是充分利用软件，灵活性好，但需要设计一个驱动电流在100mA以上的驱动电路。第二种方法是利用超声波专用发生电路或通用发生电路产生超声波信号，并直接驱动换能器产生超声波。这种方法的优点是无须驱动电路，但缺乏灵活性。 本设计采用第一种方法产生超声波，电路设计如图2所示。40kHz的超声波是利用555时基电路振荡产生的。其振荡频率计算式为f=1.43/((R 9+2·R 10)·C 5)。将R 10设计为可调电阻的目的是为了调节信号频率，使之与换能器的40kHz固有频率一致。为保证555时基具有足够的驱动能力，宜采用+12V电源。CNT为超声波发射控制信号，由单片机进行控制。 图3 超声波接收模块电路 2 超声波接收模块设计 超声波接收器包括超声波接收探头、信号放大电路及波形变换电路三部分。超声波探头必须采用与发射探头对应的型号，关键是频率要一致，本设计采用CSB40R，否则将因无法产生共振而影响接收效果，甚至无法接收。由于经探头变换后的正弦波电信号
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
基于51单片机的超声波测距仪之倒车雷达作品设计毕业论文
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
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。
开发时间：2014年5月7日星期三姓名：杨言安地点：山西大学 //----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- // 名称：简易倒车雷达 //----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- //说明：单片机控制超声波模块时时测量汽车后面障碍物的距离（测量范围为3cm--4m），//并将距离值显示在数码管上。当汽车后面有障碍物时数码管会显示障碍物的距离同时告警//电路发出"嘀嘀嘀"的声音,当障碍物离汽车的距离小于0.5米时告警电路发出"嘀嘀嘀"的声//音的频率增加，以此提醒车主注意安全。（单片机型号STC89C52，晶振频率12MHz，超声波模块HC-SR04） //----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- //原理：超声波模块触发端口Trig受单片机P1.0口控制，在发送超声波时P1.0口至少维持10us高电平。当超声波接收到返回的超声波时，超声波模块的Echo端口（接单片机的INT0口）会输出高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到接收的时间，测试距离=（（高电平时间）*340m/s））/2。利用单片机的定时计数器T0来测量高电平持续的时间：定时/计数器T0使用GATE0门控卫和TR0双重控制来测量高电平持续的时间，当超声波接收到返回信号时，即TNT0口变为高电平时，此时让TR0=1开始计时，当INT0口变为低电平时，让TR0=0，即停止计时。这样高电平持续的时间保持在寄存器TH0和TL0中，即T=256*TH0+TL0；所以距离S=(T*340)/2，再将S在数码管上显示出来。告警部分是由蜂蜜器来控制，在计算完距离后还要判断所测的距离是否小于0.5米，如果是则蜂鸣器发出急促的告警声音，如果大于0.5则发出缓慢的告警声音，表示有障碍物。（本程序最大的亮点是只利用一个定时/计数器完成了超声波的测距。） //------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ #include
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)
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
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/f418037206.html,/Periodical_ydysg201103025.aspx
综合文献调研及综述 课题：基于单片机的超声波倒车雷达综述 学院 专业 年级班别 学号 学生姓名 指导教师 2015年1 月13日
一、文献调研部分 1. 中文切题期刊论文8篇 [1]刘海峰.汽车倒车雷达系统全接触[J].汽车电器,2007,12:5-8. 摘要：简要介绍倒车雷达的组成和工作原理,回顾倒车雷达的发展历程,就时下主流新车的倒车雷达安装状况以及非原车倒车雷达的性能检测结果进行报道,对倒车雷达的选购安装和使用过程中的注意事项进行总结,最后展望倒车雷达系统的未来发展。 [2]陈烁华,冯桑.倒车辅助系统的技术发展[J].城市车辆,2009,10:36-38. 摘要：倒车辅助系统,又称泊车辅助系统或可视倒车雷达,能够给驾驶员倒车、泊车操作带来极大的方便,现已越来越多配置于汽车当中。本文详细地介绍倒车辅助系统的产生背景、发展历程以及现有主流产品的种种特点;并对其缺陷做出了初步探讨,提出了新的解决思路。 [3]段现星.超声波传感器在倒车雷达上的发展[J].家电检修技术,2009,12:1. 摘要：<正>倒车雷达是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置,能以声音或者更为直观的视频显示告知驾驶员周围障碍物的情况,解除了驾驶员泊车、倒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,提高驾驶的安全性。 [4]刘鑫,朱靖玉.基于单片机的倒车雷达的设计[J].电子设计工程,2012,01:94-97. 摘要：为降低汽车倒车时的碰撞事故,提出了一种基于单片机的超声波测距倒车雷达的设计方案。该设计根据超声波测距原理,采用AT89S52单片机为控制核心,设计了超声波测距倒车雷达,并对测量距离误差进行了分析。测量距离为0.1～5.0 m,其精度经过校正后可达1 cm。该设计结构简单、工作可靠,有良好的测量精度和灵敏度。 [5]吴琼,封维忠,马文杰.汽车倒车雷达系统的设计与实现[J].现代电子技术,2009,09:191-194. 摘要：为避免汽车倒车过程中发生碰撞,设计一种基于单片机AT89C51的倒车雷达系统,介绍了超声波测距的基本原理,阐述了倒车雷达系统的结构组成、硬件电路设计以及软件设计,并在数据处理部分采用温度补偿消除温度对声速的影响,提高了测距精度。倒车距离采用LCD进行实时显示,并通过语音报警电路对不同距离段做出不同的语音提示。实验表明该倒车雷达系统在30~500 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。 [6]高旭,朱军.基于AT89S52单片机的超声波倒车雷达系统的设计[J].电子技术,2010,01:60-61+56. 摘要：利用超声波测距原理,出于低成本、高精度的目的,提出了一种基于AT89S52的超声波倒车雷达系统的设计方案。硬件部分采用AT89S52单片机作为控制器,主要有超声波发射电路、超声波接收电路、温度检测电路、LCD显示电路和报警电路。本文在分析超声波测距原理的基础上,给出了实现超声波倒车雷达系统的软件设计流程图和硬件设计电路图。该系统测量精度为1cm,完全能够满足汽车倒车系统的设计要求。 [7]林勇.汽车倒车防撞雷达系统原理及优化的探讨[J].电脑知识与技术,2008,33:1498-1499. 摘要：文章概述了利用单片机控制的超声波测距应用于汽车倒车防撞雷达系统的基本原理,例如当汽车倒车时,启动单片机及外部传感器实现距离测量,单片机对超声波的发射与接收通过计时进行控制,当所测得的距离小于预设的安全距离时,启动声光报警,有效避开可能对倒车造成危害的障碍物和行人。同时文章对该系统存在的弊端及其优化思路进行详细阐述。
-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。
分类号UDC 单位代码10644 密级公开学号2012090324 本科毕业设计 基于单片机通过蓝牙与手机交互的超声波倒车预警系统（硬 件） 学生姓名：叶辰阳 二级学院：计算机学院 专业：计算机科学与技术 班级：2012级03班 学号：2012090324 指导教师：蒲国林雷永辉熊敏 完成时间：2015年12月20日 中国 达州 2015 年12月
四川文理学院本科毕业设计 目录 1 绪论 (1) 1.1选题目的及意义 (1) 1.2拟解决的关键问题: (1) .1.2.1下位机方面拟解决的关键问题 (1) 1.2.2上位机方面拟解决的关键问题 (2) ２基于单片机通过蓝牙与手机交互的超声波倒车预警系统设计中的主要技术与分析 (3) 2.1总体方案设计 (3) 2.2主要技术 (5) 2.2.1 硬件技术 (5) 2.2.2 软件技术 (5) 3基于单片机通过蓝牙与手机交互的超声波倒车预警系统的详细设计与实现 (7) 3.1电路图绘制 (7) 3.1.1 电路原理图 (7) 3.1.2 实物图 (9) 3.2上位机设计 (9) 3.2.1天气查询APP (9) 3.2.2 硬件数据接收APP (10) 总结 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17)
1 绪论 本设计是一个为符合车联网概念的设计开发,本次设计主要是利用STC89C52RC单片机、US-100超声波测距模块以及5V有源蜂鸣器完成测距报警电路的制作，以STC89C52RC为主控芯片，US-100超声波模块不断发出超声波，返回信息由MCU进行处理，将距离信息在LCD1602上显示出来，当距离小于设定值时，STC89C5RC发出指令控制蜂鸣器报警，并且用DHT11数字式温湿度传感器收集温湿度数据给单片机，最后我们还使用HC-06从机蓝牙模块与手机进行信息交互。上位机手机应用将收集的温湿度和距离信息显示出来，以实现碰撞预警、路线规划、天气查询并能与社交网络分享信息的功能。 1.1选题目的及意义 自19世纪末到20世纪初，在物理学上发现了压电效应与反压电效应之后，人们解决了利用电子学技术产生超声波的办法，从此迅速揭开了发展与推广超声技术的历史篇章。 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。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，因此在移动机器人研制上也得到了广泛的应用。 如今汽车已经成为人们的基础代步工具，但是随着车辆的增多，停车空间变窄，倒车视野受限，倒车事故频频发生。利用超声波测距原理和基于单片机处理的倒车雷达报警系统可以帮助驾驶者判断倒车距离，增加倒车安全性。 自从1991年美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ash-ton教授首次提出物联网的概念。2009年8月，温家宝“感知中国”的讲话把我国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮，如今物联网产品层出不穷，原来的倒车雷达必定将被淘汰，所以为了顺应物联网中“智慧交通”的车联网的要求，一款基于单片机通过蓝牙与手机交互来实现碰撞预警、路线规划、天气查询并能与社交网络分享信息的超声波倒车预警系统成为了我这次的开发目标。 1.2拟解决的关键问题: .1.2.1下位机方面拟解决的关键问题 1、完成LCD1602显示电路的设计，显现距离信息的显示。 2、完成超声波测距电路的设计，让它准确测距。
浙江理工大学本科毕业设计（论文）开题报告
倒车雷达预警 严团 (09自动化2班 B09330224） 1选题的背景与意义 随着科技的发展，人们对汽车安全与舒适性的要求越来越高。为了提高汽车的安全性，汽车生产过程中常给汽车装上倒车雷达，使得汽车的安全性大为提高。目前，国内外的高档汽车几乎都装有倒车雷达，并且倒车雷达的应用也正逐渐在汽车行业普及[1]。 1.1超声波倒车雷达定义 超声波倒车雷达也叫“倒车防撞雷达”，是汽车在停车或者倒车时的辅助设备，由超声波传感器（俗称探头）、电脑微处理器和显示设备等部分组成。能显示距离障碍物的距离或发出报警声，告知驾驶员周围障碍物的情况，提高驾驶的安全[4]。 1.2 国内外的研究现状 近十年内，国内外研究人员主要研究超声波回波信号的处理方法，新型超声波换能器、超声波发射脉冲选取等方面做了大量的研究，并针对超声波的干扰提出了各种解决方法，这些方法使得超声波的测量距离精度大大提高，对应的应用领域汽车倒车雷达也进行了各项改进，使得汽车的安全性能大幅提高。 目前汽车的倒车雷达的高端应用领域是自动泊车系统，倒车雷达结合倒车摄像系统，倒车时车后的视野直观的显示在汽车的仪表盘上，让倒车变得更容易[10]。 2 研究的基本内容与拟解决的主要问题 2.1 基本内容 本次毕业设计中主要完成的内容包括 1)超声波倒车雷达的原理分析与设计 超声波发射与接收的原理，超声波发射与接收的外围电路以及外围电路与单片机的接口处理。 2)超声波的发射与接收电路调试与装配 在确定正式电路之前必须对超声波的发射与接收系统进行调试，并不断的改进，找出误差的所在，确定最优方案，最后进行硬件装配。
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