倒车雷达系统设计‘详解.ppt

毕业设计 ： 倒车雷达系统的设计 1.设计的目的和意义 2.设计的主要内容 3.毕业设计的特色及创新点 4.毕业设计的成果 设计的目的和意义 汽车倒车雷达系统的运用可极大减轻驾驶者的体力、脑力劳动强度，降低倒车难度，避免驾驶员因方向感不强、判断和操作失误而引起的事故，同时，它将对提高汽车智能化水平和最终实现汽车无人驾驶产生积极的意义。 设计的主要内容 超声波测距原理 整体方案设计 器件介绍 单元电路介绍 系统软件 误差分析 超声波测距原理 超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。 测距的公式表示为：L=C×T （式中 L 为测量的距离长度；C 为超声波在空气中的传播速度； T为发射到接收时间数值的一半)。 超声波测距误差分析 根据超声波测距公式 L=C×T，可知测距的误差是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。 时间误差 当要求测距误差小于1mm 时，假设已知超声波速度C=344m/s (20℃室温)，忽略声速的传播误差。测距误差s△t(0.001/344) ≈0.000002907s 即2.907ms。在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于 1mm 的误差。使用的 12MHz 晶体作时钟基准的89C51 单片机定时器能方便的计数到 1μs 的精度，因此系统采用 89C51 定时器能保证时间误差在1mm 的测量范围内。 超声波传播速度误差 超声波的传播速度受空气的密度所影响，而空气的密度又与温度有着密切的关系。为了简化设计本设计不采用温度补偿。 整体方案设计 (1)取输出脉冲的平均值电压，该电压(电压的幅值基本固定)与距离成正比，测量电压即可测得距离； (2)测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔t。因此，被测距离为S=1/2vt。 本测量电路采用第二种方案。 由于超声波也是一种声波，其声速 C 与温度有关，在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。本系统包括超声波发射功率区配电路、接受电路、发声电路、以及显示电路，各信号线与控制线都接主控芯片STC89C51，并在STC89C51 的指挥下统一协调工作，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 STC89C51 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,当与障碍物距离不同时,发出不同的报警声,提醒驾驶员停车。 系统框图 超声波 发送模块 驱动电路 AT89C2051 显示模块 语音电路 比较 放大 倒车档 超声波 接受模块 器件介绍 STC 单片机是一款增强型51单片机，完全兼容MCS-51，还增加了新的功能，比如新增两级中断优先级，多一个外中断，内置 EEPROM，硬件看门狗，具有掉电模式，512B内存等。还支持 ISP下载，不用编程器，只要一个 MAX232 和一些廉价的元件就能写程序，可擦写10万次。因此是一款很好用的单片机。 选用STC 单片机的12大理由： 01. 与MCS-51单片机完全兼容：指令兼容，引脚兼容，因此易学； 02. 高必威体育官网网址性：无法读出，因此无法解密，保护知识产权的首选； 03. 超强抗干扰能力：电源、I/O 口、时钟均有抗干扰措施，是工程应用的首选： 04. 高可靠性，工程应用的首选： 05. 低电磁辐射： 06. 超低功耗： 07. 在系统可编程，无需编程器，无需仿真器，节约投资； 08. 可远程升级和随时升级，缩短产品开发周期，提升产品性能； 09. 强驱动能力：无论拉电流还是灌电流，均优于MCS-51单片机； 10．高速度：0～80MHz，最高达90 MHz。 11．产品封装形式多样 12．内部资源更丰富 单元电路 超声波发送模块设计 超声波接收模块设计 报警电路设计 显示电路 单片机系统 超声波发送模块设计 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。 本设计采用第二种方法产生超声波,电路设计如图 8 所示。40kHz 的超声波是利用单片机产生的。调节信号频率,使之与换能器的 40kHz 固有频率一致。为保证LM386 具有足够的驱