超声波倒车雷达系统毕业设计.doc

超声波倒车雷达系统毕业设计 目 录 摘 要 Abstract 目 录 3 第1章 绪论 1 1.1课题背景与意义 1 1.2超声波测距仪 1 第2章 系统硬件设计 3 2.1系统整体设计 3 2.2系统供电电路设计 3 2.3单片机最小系统设计 5 2.4倒车预警发射电路设计 7 2.4.1超声波工作原理 7 2.4.2超声波传感器 8 2.4.3发射电路 8 2.5倒车预警接收电路设计 9 2.6显示电路设计 11 2.7报警电路设计 13 第3章 软件设计 13 3.1系统软件设计思路 13 3.2软件设计环境 14 3.3功能子程序设计 15 第4章 系统调试与仿真 18 4.1硬件调试 18 4.2软件调试 19 4.3误差原因及分析 19 第5章 总结与展望 21 参考文献 22 致谢 23 附录： 24 第1章 绪论 1.1课题背景与意义 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的后顾之忧，大大降低倒车事故的发生[1]。 汽车倒车雷达全称为“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，解除驾驶员泊车和起动车辆时因前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员克服视野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[21]。通过感应装置发出超声波，然后通过反射回来的超声波来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超声波测距仪 超声波测距原理： 发射器发出的超声波以速度v在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t，由s=vt/2即可算出被测物体的距离[31]。由于超声波也是一种声波，其声速v与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。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。 表1-1 超声波波速与温度的关系表 温度（℃） -30 -20 -10 0 10 20 30 100 声速（m/s） 313 319 325 323 338 344 349 386 超声波发生器原理： 超声波发生器内部结构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，就成为超声波接收器[4]。 在超声探测电路中，发射端得到输出脉冲为一系列方波，其宽度为发射超声与接收超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。 超声测距大致有以下方法：① 取输出脉冲的平均值电压，该电压（其幅值基本固定）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，故被测距离为s＝1/2vt 本测量电路采用第二种方案。由于超声波的声速与温度有关，如果温度变化不大，则可认为声速基本不变。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。 第2章 系统硬件设计 2.1系统整体设计 图2-1 系统设计框图 本倒车雷达系统以STC 89C52RC单片机为控制核心，控制超声波发射传感器发出超声波信号，当有障碍物时，发出的超声波信号被反弹回来，超声波接收传感器接收到反弹回来的信号，经过整形滤波处理后传递至单片机外部中断触发端，在中断子程序中利用计时时间计算障碍物距离，将计算结果即汽车离障碍物的距离显示在四位共阳数码管上，若测量得的距离小于设定的安全距离则驱动蜂鸣器发出报警声。在不同的环境下，可以通过按键来设置报警的安全距离，具体设计如图2-1所示。 2.2系统供电电路设计 超声波倒车雷达系统中，供电电源为系统的正常工作提供能源，本系统主要是采用5V电源供电。5V电源的输出端常并联一个100uf的电解电容和一个瓷片电容，电解电容的作用是改善负载的瞬态响应，瓷片电容主要是抵消因为长线传输