基于单片机的倒车雷达设计毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的倒车雷达设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

及 4045KHz。 这类传感器适用于测距、遥控、防盗等用途。 透射型可用于遥控器、防盗报警器、接近开关等。 超声发射器与接收器置于同侧的属于反射型， 分离式 反射型可用于接近开关、测距、测液位或物位、金属探伤以 及测厚等。 超声波测距原理 目前，利用超声波测距的方法有相位检测法、声波幅值检测法、渡越时间检测法三种。 相位检测的精度高，但检测范围有限；声波幅值检测易受反射波的影响；渡越时间检测工作方式简单、直观，在硬件控制和软件设计容易实现，其原理是检测从发射传感器发射超声波到经气体介质传播后接收传感器接收超声波的时间差，即渡越时间 t。 （如图 22， 23 所示）。 图 22 超声波测距原理 基于单片机的倒车雷达设计 图 23发射接收波形 超声波具有指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远、检测迅速、方便、计算单、易于做到实时控制等优点 [4]，经常用于 距离的测量。 超声波脉冲反射式测距原理是通过超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时。 超声波在空气中传播时，途中碰到障碍物就立即返射回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。 超声波脉冲反射式测距原理 [5]公式 如 （ ） ： 2/cts （ ） 其中： s 为发射点与障碍物之间的距离； t 为计时器记录的测出发射和接收回波的时间差； c 为超声波在空气中的传播速度。 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于 距离的测量。 利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到要求。 限制倒车雷达系统的最大可测距离存在 4 个因素：超声波的幅度、反射的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。 接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。 超声波的传播速度 c 并不是固定不变的，传播速度受空气密度、温度和气体分子成分的影响，关系式为（ ）： KTcMRTc 27310  （ ） 式中γ —— 气体定压热容与定容热容的比值，空气为。 R—— 气体普适常数，为。 T—— 气体势力学温度，与摄氏温度的关系是 T=273K+t。 M—— 气体相对分子质量，空气为 103kg/mol。 c0—— 0℃时的声波速度，为。 基于单片机的倒车雷达设计 由上式可见，超声波在空气中传播时，受温度影响最大，由表达式可计算出波速与温度的关系。 温度越高，传播速度越快，而且不同温度下传播速度差别非常大，例如 0℃时的速度为 332m/s， 30℃时的速度为 350m/s，相差 18m/s。 因此，需要较高的测量精度时，进行温度补偿是最有效的措施。 因此，需要通过温度补偿的方法加以校正。 控制系统设计思路 控制系统以单片机为控制核心，我们学过 51 单片机，对它的功能及其应用也比较熟知。 51 系列单片机采用 40 引脚双列直插封装 (DIP)形式，内部由 CPU， 4kB 的ROM， 256 B 的 RAM， 2 个 16b 的定时／计数器 TO 和 T1， 4 个 8 b 的 I／ O 端I： IP0， P1， P2， P3，一个全双功串行通信口等组成。 特别是该系列单片机片内的 Flash 可编程、可擦除只读存储器 (E~PROM)，使其在实际中有着十分广泛的用途，在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系统中更为有用。 5l 系列单片机提供以下功能： 4 kB 存储器； 256 BRAM； 32 条 I／ O 线； 2个 16b 定时／计数器； 5 个 2 级中断源； 1 个全双向的串行口以及时钟电路。 空闲方式： CPU 停止工作，而让 RAM、定时／计数器、串行口和中断系统继续工作。 掉电方式：保存 RAM 的内容，振荡器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件复位。 5l 系列单片机为许多控制提供了高度灵活和低成本的解决办法。 充分利用他的片内资源，即可在较少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统。 显示报警系统的设计思路 显示器应用极为广泛，是一种输出设备，一般常用的包括数码管显示 和 LCD液晶显示。 数码 管显示内容单一，液晶则比较丰富；数码管一般就是一个 7 段的8 字，当然多的有 16 段的中间米字型的，液晶可以显示各种内容。 数码管是自基于单片机的倒车雷达设计 发光的，液晶是靠背光环境的。 数码管是 LED 发光的效果，液晶是分子偏转引起的暗影效果，数码管比液晶耗电。 报警装置一般有源蜂鸣器，根据距离远近进行报警，以提示驾驶员；语音报警，给予驾驶员语音提示；声光报警，给予驾驶员以声音提示，并且发光来提示驾驶员。 系统设计方案 要完成整个倒车雷达系统的设计，需要单片机控制核心，超声波发射模块，超声波接收模块，温度补偿电路 ，报警电路以及显示电路这几个模块（图 24）。 图 24系统设计框图 该倒车雷达系统的应用背景是基于 AT89C51 的超声信号检测的。 单片机(AT89C51)发出短暂的 40KHz 信号，经放大后通过超声波发射器输出；反射后的超声波经超声波接收器作为系统的输入，锁相环对此信号锁定，产生锁定信号启动单片机中断程序，得出时间 t，再由系统软件对其进行计算、判别后，相应的计算结果被送至 LCD 显示电路进行显示，当距离小于安全距离时，并进行蜂鸣器报警。 C51 单 片 机 发射电路 发射传感器 蜂鸣器报警 测温电路 LCD 显示电路 接收电路 接收传感器 障碍物 基于单片机的倒车雷达设计 3 倒车雷达系 统硬件设计 本 章讲述倒车雷达系统的各个模块的设计和主要元器件的介绍。 倒车雷达，又称泊车辅助系统，或称倒车电脑警示系统。 它是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器（或蜂鸣器）等部分组成。 它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，解除了驾驶员泊车、倒车和启动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。 包括测距系统设计 (超声波发送接收及测温系统 )、单片机控制系统设计和显示报警系统设计。 其中，测距系统由超声波发射模 块、超声波接收模块及温度补偿模块构成；控制系统设计主要 采用 AT89C51，用 12MHz 高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。 单片机用 端口 控制发射和停止 输出超声波换能器所需的 40KHz 的方波信号，利用外中断 0 口监测超声波接收电路输出的返回信号。 显示报警系统设计主要对数据通讯、数据转换、蜂鸣器和 LCD 显示电路进行设计。 以下就各模块的电路图、功能及设计思路作详细说明。 超声波测距模块的设计 （ 1） 超声测距、激光测距、红外测距、微波测距等非接触式测距方法被广泛用于探测、汽车、运动机器人等方面。 超 声测距就是利用压电效应将电脉冲与机械谐振产生的的超声波互相转化而构成的的发射与接收装置，也称为超声波换能器或超声波探头，它包括发送探头和接收探头两部分。 通过发射探头将 40kHz的脉冲信号转换为机械谐振而产生超声波，实现将电能转换为机械能的转换，而接收探头则是将超声波引起的机械谐振在转化为电脉冲信号。 （ 2） 下图所示为这里的所采用的已有超声波发射与接收模块的内部电路示意图，单片机只要通过 引脚发出的 40kHz 脉冲信号，经驱动电路送至发射模块的输入端即可引发出超声波，用 引脚获取模块输出的超声波返回脉冲信 号，当第一个下降沿到来时，单片机当即响应中断。 基于单片机的倒车雷达设计 图 31超声波发射电路 温度补偿电路 温度补偿电路采用美国达拉斯 (Dallas)公司的单线数字温度传感器芯片DS18B20 作为温度传感器，与传统的热敏电阻有所不同。 DS18B20[12]可直接将基于单片机的倒车雷达设计 被测温度转化成数字信号。 以供单片机处理，它还具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强等优点。 DS18B20 单线数字温度传感器，即 “ 一线器件 ” ，其具有独特的优点： （ 1）采用单总线的接口方式与微处理器连接时 仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。 单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。 （ 2）测量温度范围宽，测量精度高 DS18B20 的测量范围为 55℃ ~+125℃ ；在10~+85176。 C 范围内，精度为 177。 176。 C。 （ 3）在使用中不需要任何外围元件。 （。