雷达倒车设计资料.docx

PAGE PAGE 1 目 录 一、设计要求……………………………………………2 二、设计目的……………………………………………2 三、设计的具体实现……………………………………2 1.系统概述……………………………………2 2.单元电路设计………………………………5 3.软件程序设计………………………………16 四、结论与展望……………………………………25 五、心得体会及建议………………………………25 六、附录……………………………………………27 七、参考文献………………………………………34 倒车雷达的设计报告 一、设计要求 设计并制作简易的倒车雷达系统，通过数码管显示障碍物离汽车的距离，根据显示的距离，系统进行进行自我检测，若距离小于某值时，系统报警。 1.设计出超声波测距仪的硬件结构电路。 2.对设计的电路进行分析能够产生超声波，实现超声波的发送与接收， 从而实现利用超声波方法测量物体间的距离 3.对设计的电路进行分析。 4.以数字的形式显示测量距离。 二、设计目的 1．了解AT89S51的基本功能 2. 了解超声波测距原理。 3. 根据超声波测距原理，设计超声波测距器的硬件结构电路。 4.了解和熟悉单片机的编程设计。 三、设计的具体实现 1.系统概述 3.1.1 倒车雷达主要由AT89C51单片机、4位共阳LED数码管，超声波发射电路（超声波发射驱动电路74L04、超声波发射探头），超声波接收电路（超声波接收解调电路CX20106A、超声波接收探头），蜂鸣器等组成，如图3—1-1所示 数码管单片机 数码管 单片机 AT89C51 超声波发射电路 超声波发射电路 超声波接收电路蜂鸣器 超声波接收电路 蜂鸣器 图3-1-1雷达倒车的硬件组成 单片机发出短暂的40KHZ方波信号，通过超声波探头发射超声波，并由 另一个超声波探头接收障碍物反射回来的超声波，由单片机内部定时器测量超声波在车尾与障碍物之间的往返时间，进而计算出车与障碍物之间的距离，并将结果显示在LED上。当探头探测的一定范围内有障碍物时，蜂鸣器提示报警。 3.1.2 超声波测距原理： 超声波是一种声波，其在传播介质中被定义为纵波。当声波受到尺寸大于其波长的目标物体阻挡时就会发生反射。利用超声波发生器向某一方向发射超声波，在发射时同时计时，超声波在空气中传播，超声波接收到反射波时就立即停止计时。根据计时器记录的时间t,就可以计算发射点距障碍物的距离S=ct/2,式中的c为超声波波速。假如声波在介质中的传播速度是一定的，而且声波从波源到达目标后返回波源的时间可以测量得到，从声波到目标的距离就可以计算出来。 超声波是频率高于20kHz的机械波，由于其指向性强，能量消耗缓慢，在空气中传播距离远，抗干扰性强，因而可以用于距离的测量。在超声波测距系统中，超声波的频率至关重要。频率取得太低，外界的杂音干扰较多；频率取得太高，在传播的过程中衰减较大。故在超声波测量中，常使用40kHz的超声波。目前超声波测量的距离一般为几米到几十米，是一种适合短距离测量的方式。超声波发射与接收器件具有固有的频率特性，具有很高的抗干扰性能。距离测量系统常用的频率范围为25KHz～300KHz的脉冲压力波，发射和接收的传感器有时共用一个，或者两个是分开使用的。 利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也比较简单，并在测量精度方面达到要求，同时节能环保高效。因为超声波在空气中的传播速度大约为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用AT89C51，其晶振为12mHz，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2.907μs。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AT89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度，因此系统采用AT89C51定时器能保证时间误差在1mm的测量范围内。所以在测量精度上可以达到毫米级，适用于倒车雷达的要求。 3.1.3 超声波传感器原理： 当电压作用于压电陶瓷时，其就会随电压和频率的变化产生机械变形。另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷。利用这个原理,当给两片压电陶瓷或一片压片陶瓷和一片金属片构成的振动器施加一个电信号时，就会因弯曲振动产生一个超声波。相反，当向振动器施加超声振动时，就会产生一个电信号。基于以上作用，就可以将压电陶瓷用作超声波传感器。 2.单元电路设计 3.2.1时钟电路 单片机各种功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准的，有条不紊地一拍一拍地工作。因此时钟频率直接影响单片机的速度，