超声波汽车倒泊防撞报警器设计与研究毕业论文.doc

1 绪 论 1.1 概述 随着科技的迅猛发展，越来越多的科技成果被广泛的运用到人们的生活，生产和研究等领域。特别是近几十年来对电子技术，检测技术以及材料的研究，使得各种检测与测量技术有了较大的发展，广泛的在地质勘探，石油勘探和建筑等行业的工程技术领域取得了较为广泛的应用。 在日常生活中，尤其对于开车人员，汽车倒车防撞是相当重要的，若在倒车的过程中一个不留神，很有可能会使汽车受到伤害，小则刮漆，重者撞坏后车，所以制作一个汽车倒车防撞报警系统具有重要的意义，这里只对超声波探测器探头作为对象进行分析讨论来说明如何进行超声波汽车倒车的防撞报警。 在常规的设计中，要检测是否有物体挡住，一般的做法是超声波发射头发射一个信号，在接收处判断是否有信号接收到，若有信号接收到，说明中间没有物体挡住，若接收不到，则说明有物体挡住。然而在对汽车倒车防撞报警器的设计中，由于汽车在一个移动的物体，不可能在某一具体的位置上安装接收或发射装置，这就决定了系统的发射与接收必须安装于一起，因些如何设计一款将发射与接收安装于一起的物体检测装置是本课题研究的方向。 本设计中采用了性能比较好的超声波传感器T/R40-16，此传感器具有全集成化，智能化，高精度，高性能，高可靠性和低价格等优点，另外，还采用了单片机系统的微处理器AT89C2051芯片。从发射头发射的信号通过障碍物反射所得的信号接收，信号放大，再通过单片机直接处理，然后把处理后的信号通过驱动器驱动扬声器播放出声音，同时通过显示电路显示出来，来满足防撞报警的需要，从而达到了一个汽车倒车防撞和报警的目的。广泛用于出租车，大客车，私家车等汽车倒车中。 1.2 汽车倒泊防撞报警器的研究现状 众所周知，关于超声波的研究最初起始于1876年，这是人类首次有效产生的高频声波，这些年来，随着超声波技术的不断深入，再加上其具有高精度，无损，非接触等优点，超声波的应用变得越来越普及，多年来已在一些领域得到应用。例如利用超声波技术的自动测距照相机，建筑商使用的手持式墙面测距仪。而用于汽车防撞却是近年的事情。这主要原因是传统的超声波传感器不能达到汽车行业的特殊要求。现代的超声波传感器不同以往的是在结构上采用了完全封闭形式，它将其换能部分和外界完全隔开，并采用了抗锈材料作为外壳，这样才有可能符合汽车电器所要求的诸如防潮，淋雨，防尘灯较为苛刻的耐候性指标。其次，汽车本身就是一个积电磁波，噪声，振动，撞击等干扰于一体的强干扰源，因此为了能让倒车雷达稳定的工作。除了，具备优良的硬件系统以外，还需要通过软件的数字智能甄别筛选，方能过滤这些干扰信号，只有近年来随着微电子技术发展而产生的小型价廉的微电脑才能够到这些要求。 1.3 汽车倒泊防撞报警器设计的主要工作 在本设计中，硬件电路由单片机，超声波发射与接收电路，显示电路，温度补偿电路组成，通过软件的程序设计对报警器电路驱动进行工作，完成对距离的测量，报警。温度补偿电路时为了提高系统的精度，减小由温度带来的测量误差。 1.4 本章小结 本章介绍了汽车倒泊防撞报警器系统的背景，及发展状况。 2 汽车倒泊防撞报警器系统方案研究与选择 下面对这两类传感器进行研究（也是为以上提出方案的验证）。 设计方案1（基于超声波型）：利用超声波传感器T/R40-16，它是一种性能优良的发射与接收配对的传感器。该系统主要用电磁式输出与输入振荡电路，所输入的信号经过放大，直接发送到单片机AT89C2051单片机进行处理，通过编程可以进行自动控制。系统框图如图2-1所示： 图 2-1 基于超声波探测汽车倒车防撞报警系统 该系统主要由以下功能块系统构成：超声波传感器T/R40-16、超声波发射与接收构成的收发系统；中央控制处理器AT89C2051组成的主机系统；控制报警输出系统等。 主要的系统电路有：电源电路、超声波发生器、超声波发射电路、超声波接收电路、信号放大电路、直流控制电路、显示电路、探测距离选择电路、报警电路等。 该系统的主要特点有： ⑴ 该产品的互换性好，响应速度快，抗干扰能力强，外围电路简单，不需要布线直接通过发射模块进行无线发射。因此体积小。 ⑵ 该系统的测量精度很高，能在TA = +25oC、UCC = +5V 的条件下，测量精度可达到±1%。 ⑶ 具有语音报警功能。具有智能性，一旦有超声波接收到一定范围就能自动报警。 设计方案2(基于红外线型) 图 2-2 基于红外线探测汽车倒车防撞报警系统 该系统主要由以下功能块系统构成：红外线信号发生电路、红外线发射电路、红外线接收电路、信号放大电路、直流控制电路、数字显示电路、中央控制处理器AT89C2051、距离选取择电路和报警电路及电源电路组成，与超声波作为传感器的系统除