倒車雷達畢業(yè)設計

1、倒車雷達畢業(yè)設計畢業(yè)論文】1 緒 論1.1 課題背景隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，交通運輸車輛的不斷增多，由此產(chǎn)生的交通問題越來越成為人們關(guān)注的問題。其中倒車事故由于發(fā)生的頻率極高，已引起了社會和交通部門的高度重視。倒車事故發(fā)生的原因是多方面的，倒車鏡有死角，駕車者目測距離有誤差，視線模糊等原因造成倒車時的事故率遠大于汽車前進時的事故率，尤其是非職業(yè)駕駛員以及女性更為突出。而倒車事故給車主帶來的許多麻煩，有鑒于此，汽車高科技產(chǎn)品家族中，專為汽車倒車泊位設置的“倒車雷達 ”應運而生，倒車雷達的加裝可以解決駕駛?cè)藛T后顧之憂，大大降低倒車事故的發(fā)生。超聲波倒車雷達全稱叫“倒車防撞雷達”，也叫 “泊車輔助裝

2、置”，是汽車泊車安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員泊車和啟動車輛時前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除視野的死角和視線模糊的缺陷,提高駕駛的安全性。倒車雷達的原理與普通雷達一樣，是根據(jù)蝙蝠在黑夜里高速飛行而不會與任何障礙物相撞的原理設計開發(fā)的。通過感應裝置發(fā)生超聲波，然后通過反射回來的超聲波判斷前方是否有障礙物，以及障礙物的距離、大小、方向、形狀等。只不過由于倒車雷達體積大小及實用性的限制，目前其主要功能僅為判斷障礙物與車的距離，并做出提示。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀一般認為，關(guān)于超聲波的研究最初起始于1876 年 f.galton 的氣哨實驗，

3、這是人類首次有效產(chǎn)生的高頻聲波。在之后的三十年中，超聲波仍然是一個鮮為人知的東西，由于當時電子技術(shù)發(fā)展緩慢，對超聲波的研究造成了一定程度的影響。在第一次世界大戰(zhàn)中，對超聲波的研究逐漸受到重視。法國人langevin 使用一種晶體傳感器在水下發(fā)射和接收相對低頻的超聲波。他提出的這種方法可以用來檢測水中是否存在潛艇并進行水下通信。1929 年， sokolov 首先提出用超聲波探查金屬物內(nèi)部缺陷的建議。相隔 2 年， 1931 年 mulhauser 獲準一項關(guān)于超聲檢測方法的德國專利，不過他并未做更多的工作。4 年之后，1934 年 sokolov 首次發(fā)表了關(guān)于在液體槽子里用穿透法作實物試驗的

4、結(jié)果，他用了各種方法做了實驗，用來檢測穿過試件的超聲能量，其中之一是用簡單的光學方法觀察液體表面由超聲波形成的波紋。德國人bergrnann 在他的論著 ultrasonic 中，詳細的論述了有關(guān)超聲波的大量早期資料，該論著一直被認為是該領域的經(jīng)典之作。美國的 firestone 首次介紹了脈沖回波探傷儀，使超聲波檢測技術(shù)發(fā)展到了更重要的階段。在各種系統(tǒng)中，這是最成功的一種，因為它有最廣泛的通用性，其檢測結(jié)果也最容易解釋。這種方法除可用于手工檢測外，還可與采用先進技術(shù)的自動系統(tǒng)聯(lián)用，自第一種脈沖回波儀器問世以來，根據(jù)相同的原理，有無數(shù)種其他儀器得到了發(fā)展，并有許多改進和精化。目前，在超聲無損檢

5、測中，脈沖回波系統(tǒng)仍是使用最為廣泛的一種。八十年代后期，由于計算機技術(shù)和高速器件的不斷發(fā)展，使超聲波信號的數(shù)字化采集和分析成為可能。目前國內(nèi)也相繼出現(xiàn)了各類數(shù)字化超聲波測距設備，并已成為超聲波檢測的發(fā)展方向。廈門大學的某位學者研究了一種回波輪廓分析法。該方法在測距中通過兩次探測求取回波包絡曲線來得到回波的起點，通過這樣處理后超聲波傳播時間的精度得到了很大的提高。另外，也有大量的文獻研究采用數(shù)字信號處理技術(shù)和小波變換理論來提高傳輸時間的精度。這些處理方法都取得了較好的效果。目前國內(nèi)外在超聲波檢測領域都向著數(shù)字化方向發(fā)展，數(shù)字式超聲波測距系統(tǒng)的發(fā)展速度很快。國內(nèi)近幾年也相繼出現(xiàn)了許多數(shù)字式超聲波儀

6、器和分析系統(tǒng)。隨著測距技術(shù)研究的不斷深入，對超聲測距系統(tǒng)功能要求越來越高，單數(shù)碼顯示的超聲測距系統(tǒng)會帶來較大的測試誤差。進一步要求以后生產(chǎn)的超聲測距儀能夠具有雙顯及內(nèi)帶有單板機的微處理功能。隨后具有檢測，記錄，存儲，數(shù)據(jù)處理與分析等多項功能的智能化檢測分析儀相繼研制成功。超聲儀研制呈現(xiàn)一派繁榮景象。其中，煤炭科學研究院研制的2000a 型超聲分析檢測儀，是一種內(nèi)帶微處理器的智能化測量儀器，全部操作都處于微處理器的控制管理之下，所有測量值，處理結(jié)果，狀態(tài)信息都在顯像管上顯示出來，并可接微型打印機打印。其數(shù)字和波形都比較清晰穩(wěn)定，操作簡單，可靠性高，具有斷電存儲功能，其串口可以方便用戶對儀器的測試

7、數(shù)據(jù)進行后處理及有關(guān)程序的開發(fā)。與國內(nèi)同類產(chǎn)品相比，設計新穎合理，功能齊全，在儀器設計上有重大突破和創(chuàng)新，達到了國際先進水平。1.3 課題研究內(nèi)容本文介紹基于單片機控制的倒車雷達系統(tǒng)，由單片機控制，計算超聲波自發(fā)射至接收的往返時間，利用聲波在空氣中的傳輸速度，從而得到實測距離。再根據(jù)障礙物與車尾的距離遠近情況發(fā)出警報。研究內(nèi)容主要包括三部分：硬件電路設計、軟件程序設計及系統(tǒng)運行調(diào)試。1 硬件電路設計主要包括：（ 1 ）單片機系統(tǒng)電路（ 2）顯示電路（3）超聲波發(fā)射電路（ 4）超聲波接受電路2 軟件程序設計主要包括：主程序、超聲波發(fā)射子程序、超聲波接收中斷程序以及顯示子程序等；3 選擇器件、焊接

8、電路及運行調(diào)試主要包括：超聲波發(fā)射與接收調(diào)試、顯示調(diào)試及總體系統(tǒng)調(diào)試等。4 超聲波測距原理4.1 超聲波傳感器介紹超聲波由于其指向性強、能量消耗緩慢、傳播距離較遠等優(yōu)點，而經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。超聲波測距主要應用于倒車雷達、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場，例如液位、井深、管道長度等場合。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求，因此在測控系統(tǒng)的研制上得到了廣泛應用。超聲傳感器是一種將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的超聲能或是把超聲能轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的其他形式的能的器件。目前常用的超聲傳感器有兩大類，即

9、電聲型與流體動力型。電聲型主要有：1 壓電傳感器；2 磁致伸縮傳感器；3 靜電傳感器。流體動力型中包括有氣體與液體兩種類型的哨笛。由于工作頻率與應用目的不同，超聲傳感器的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，并且名稱也有不同，例如在超聲檢測和診斷中習慣上都把超聲傳感器稱作探頭，而工業(yè)中采用的流體動力型傳感器稱為“哨 ”或 “笛 ”。壓電傳感器屬于超聲傳感器中電聲型的一種。探頭由壓電晶片、楔塊、接頭等組成，是超聲檢測中最常用的實現(xiàn)電能和聲能相互轉(zhuǎn)換的一種傳感器件，是超聲波檢測裝置的重要組成部分。壓電材料分為晶體和壓電陶瓷兩類。屬于晶體的如石英，鈮酸鋰等，屬于壓電陶瓷的有鋯鈦酸鉛，鈦酸鋇等。其具有下列的特性：把這

10、種材料置于電場之中，它就產(chǎn)生一定的應變；相反，對這種材料施以外力，則由于產(chǎn)生了應變就會在其內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電場。所以，只要對這種材料加以交變電場，它就會產(chǎn)生交變的應變，從而產(chǎn)生超聲振動。因此，用這種材料可以制成超聲傳感器。傳感器的主要組成部分是壓電晶片。當壓電晶片受發(fā)射電脈沖激勵后產(chǎn)生振動，即可發(fā)射聲脈沖，是逆壓電效應。當超聲波作用于晶片時，晶片受迫振動引起的形變可轉(zhuǎn)換成相應的電信號，是正壓電效應。前者用于超聲波的發(fā)射，后者即為超聲波的接收。超聲波傳感器一般采用雙壓電陶瓷晶片制成。這種超聲傳感器需要的壓電材料較少，價格低廉，且非常適用于氣體和液體介質(zhì)中。在壓電陶瓷上加有大小和方向不斷變化的交

11、流電壓時，根據(jù)壓電效應，就會使壓電陶瓷晶片產(chǎn)生機械變形，這種機械變形的大小和方向在一定范圍內(nèi)是與外加電壓的大小和方向成正比的。也就是說，在壓電陶瓷晶片上加有頻率為f0 交流電壓，它就會產(chǎn)生同頻率的機械振動，這種機械振動推動空氣等媒介，便會發(fā)出超聲波。如果在壓電陶瓷晶片上有超聲機械波作用，這將會使其產(chǎn)生機械變形，這種機械變形是與超聲機械波一致的，機械變形使壓電陶瓷晶片產(chǎn)生頻率與超聲機械波相同的電信號。壓電式超聲波發(fā)生器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的，超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.1 所示。圖 2.1 壓電式超聲波發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖它有兩個壓電晶片和一個共振板，當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶

12、片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)化為電信號，這時它就成為超聲波傳感器。壓電陶瓷晶片有一個固定的諧振頻率，即中心頻率 f0o發(fā)射超聲波時，加在其上面的交變電壓的頻率要與它的固有諧振頻率一致。這樣，超聲傳感器才有較高的靈敏度。當所用壓電材料不變時，改變壓電陶瓷晶片的幾何尺寸，就可非常方便的改變其固有諧振頻率。利用這一特性可制成各種頻率的超聲傳感器。超聲波傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由壓電陶瓷晶片、錐形輻射喇叭、底座、引線、金屬殼及金屬網(wǎng)構(gòu)成，其中，壓電陶瓷晶片是傳感器的核心，錐形輻射

13、喇叭使發(fā)射和接收超聲波能量集中，并使傳感器有一定的指向角，金屬殼可防止外界力量對壓電陶瓷晶片及錐形輻射喇叭的損壞。金屬網(wǎng)也是起保護作用的，但不影響發(fā)射與接收超聲波。2.2 超聲波傳感器的特性超聲波傳感器的基本特性有頻率特性和指向特性。一、頻率特性, 圖 2.2 是超聲波發(fā)射傳感器的頻率特性曲線?！酒何业漠厴I(yè)設計倒車雷達正式】摘要超聲波汽車倒車探測器是一種能夠?qū)崟r顯示車后障礙物狀況的汽車倒車輔助裝置。在現(xiàn)實生活中應用十分廣泛。本文根據(jù)聲波在空氣中可定向發(fā)射和反射的原理，以超聲波換能器為接口部件，應用單片機技術(shù)設計了一套超聲波測距系統(tǒng)。文章提出了微處理器控制的超聲波汽車倒車測距系統(tǒng)的設計方案。

14、微處理器計算超聲波從發(fā)射到接收的時間，在數(shù)據(jù)處理中采用溫度補償技術(shù)對超聲波在空氣中的傳播速度進行修正，計算出距離，并根據(jù)障礙物與車尾的距離遠近情況發(fā)出不同等級的報警聲，同時顯示車后障礙物與車體的距離。論文概述了超聲波探測器的發(fā)展狀況及基本原理。對測距系統(tǒng)發(fā)射、接收、檢測、顯示等部分的設計方案進行了分析。從系統(tǒng)的性能需求、實用要求出發(fā)，對系統(tǒng)組成、檢測原理和方法作出選擇并對軟硬件進行了設計。文章詳細敘述了系統(tǒng)的硬件設計過程，并給出了系統(tǒng)軟件設計程序流程圖，通過誤差分析，說明了系統(tǒng)應用的實用性。關(guān)鍵詞：超聲波距離測量單片機abstractthe ultrasonic wave automobile

15、 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 un

16、it and applying monolithic machine techniques to design a series of bus ultrasonic measuring system this paper introduces the design of ultrasonic range system in back car based on microprocessor the microprocessor control the time and transmitting and reflecting back of ultrasonic ， the distance ca

17、n measure through calculating the speed of ultrasonic in car, and use the temperature compensation amendment in the data of the speed processing the system can alert according to the changing distance, the distance could be displayed on real time as well this paper summarizes the development and fun

18、damental principle of ultrasonic detection. and then the transmission, receiver, detection, displays chime of this distance meter system is brought out. starting from the performance demand and requirement of utility ， the opinion is to choose the system component ， testing theory and methods ， desi

19、gn both the hard and soft ware it describes the hardware design of the system in detail ， and provides the procedural flow chart of software design it explains the applied function of the system through the error analysis key words: ultrasonic distance measurement microcomputer 目錄前言 11 概述 21.1 選題的意義

20、21.2 超聲波汽車倒車探測器的應用和發(fā)展現(xiàn)狀2 2 設計方案分析 52.1 測距方式和提示方式比較52.1.1 測距方式52.1.2 預警提示方式72.2 方案確定82.2.1 測距探測器方案102.2.2 超聲波發(fā)射方案112.2.3 超聲波回波接收方案112.2.4 溫度測量及補償方案122.2.5 顯示及報警方案計 1312 3 硬件電路設3.1 硬件框圖133.2 單片機最小系統(tǒng)設計 143.3 超聲波發(fā)送電路設計 153.4 超聲波接收電路設計 173.5 溫度測量電路設計203.6 報警電路設計 213.7 顯示電路設計 223.8 電源電路設計 243.8.1 +5v 和 +1

21、2v 穩(wěn)壓電源2428. 252626. 27 4 軟件設3.8.2 穩(wěn)壓電源電路3.9 器件說明3.9.1 at89c2051 單片機3.8.2 超聲波傳感器計 4.1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)284.2 初始化程序314.3 測溫電路程序314.4 中斷程序設計4.5 報警及顯示驅(qū)動程序5 效能分析 結(jié)論 致謝 參考文獻錄 36 38 40 41 42 43 44、乙前言隨著社會的發(fā)展，汽車數(shù)量不斷增加，人們便對汽車操作的便捷性愈加挑剔。汽車倒車時的不便被汽車制造行業(yè)所重視。人們希望有一種裝置能夠?qū)崿F(xiàn)汽車“后視 ”功能，在倒車時能夠提示人們汽車后方是否有障礙物以及障礙物與汽車的大致距離等?；谝陨显?/p>

22、,出現(xiàn)了超聲波汽車倒車探測器。超聲波汽車倒車探測器是一種汽車泊車安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，幫助駕駛員掃除視野死角，提高駕駛的安全性。本文設計了一種超聲波汽車倒車探測器，用超聲波傳感器發(fā)射和接收超聲波測距，ds1820 芯片測溫，at89c2051 單片機做處理器，處理數(shù)據(jù)并計算聲速及距離，用led 數(shù)碼管顯示距離，報警器及示意指示燈報警。本課題的主要研究內(nèi)容有以下幾個方面:(1) 簡述了設計和設計超聲波汽車倒車探測器的目的和意義，以及超聲波汽車倒車探測器的應用及發(fā)展狀況。(2) 簡要論述了超聲波汽車倒車探測器的工作原理、基本組成，以及系統(tǒng)的方案，工作流

23、程和系統(tǒng)的性能要求。(3) 重點對超聲波汽車倒車探測器硬件部分進行了分析與設計。主要是對超聲波發(fā)射、接收、溫度測量，報警及顯示電路的分析與設計。(4) 較為詳細的說明了系統(tǒng)軟件流程，關(guān)鍵部分還給出了流程圖和相關(guān)程序。(5) 最后對超聲波汽車倒車探測器研制過程中所做工作進行了總結(jié)?！酒寒厴I(yè)設計-車用倒車雷達設計-信息學院】【清華大學本科畢業(yè)設計】車用倒車雷達設計【摘要】倒車雷達是汽車泊車或者倒車時的安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員泊車、倒車和起動車輛時前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。本設計

24、利用atmel 公司的 at89c51 單片機、超聲波傳感器測距實現(xiàn)超聲波倒車雷達。利用led 和發(fā)光二極管表示傳感器探測范圍內(nèi)是否有障礙物，當在探測范圍內(nèi)有障礙物時，發(fā)光管以一定頻率閃爍，閃爍的頻率以距離定，距離越近頻率越高。同時蜂鳴器提示報警，探測并指明障礙物距離?！娟P(guān)鍵詞】倒車雷達，超聲波，測距，報警，單片機the designs of the vehicle back-draft radar using ultrasonic theory【 abstract 】back-draft radar is the safety and assistant devices when parki

25、ng or reversing a vehicle, it can tell drivers circs about the around barrier with voice or a more intuitive display, release the surrounded visit puzzle from drivers when parking, reversing and start vehicles, and to help drivers clean off dead ends and the limitation of vision blur, improve the se

26、curity of driving. using single chip at89c51 of atmel and ultrasonic sensor measure distance to achieve ultrasonic back-draft radar. using led and lbd sensor to detect whether there are barriers, when detecting barriers within the scope, the lbd will blink with a confirm frequency, the blink frequency of lbd is determined by the distance of barrier, the nearer distance and the higher frequencies. at the same time, the voice alarm warning, detecting the distance, and demonstrate the distance of barrier.【 key words 】back-draft ra