基于单片机的倒车雷达的系统设计

基于单片机的倒车雷达的系统设计内容摘要：

附录 C 外文资料及翻译 ...................................................................................................... 34 东北大学秦皇岛分校毕业设计 (论文 ) 第 1 页 1 绪论 倒车雷达的研究背景及意义 倒车雷达是 一种辅助车主泊车或者倒车的装置，当车主将档位挂入倒档，启动倒车雷达系统时，它能通过发射和接收超声波来探测周围障碍物的情况，并以声音或者影像告知车主，帮助车主了解汽车尾部倒车情况，解除车主视角死角，提高驾驶的安全性 ，其利用的原理是超声波非接触测距技术。 众所周知，关于超声波的研究起于 1876 年人类首次有效 地 产生高频声波。 这些年来，随着超声波技术的 研究 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 获得 重要 应用 ，而用于汽车 倒车雷达却是近年来的事情 ，借鉴于一些生物通 过自身发出的超声波来捕捉猎物的技能。 利用超声波作为 探测猎物的 技术是蝙蝠等一些无目视能力的生物作为防御以及捕捉猎物的生存手段，也就是生物体发出不被人们所听到的超声波，借助空气媒介传播 ，由被捕捉的猎物 或障碍物 反射回来的 超声波 时间间隔长短判断猎物或障碍物 位置 的方法。 由于超声波的速度相对于光速要小得多，其传播时间就比较容易检测，并且易于定位发射，方向性好，因而人类采用仿真技能开始利用超声波测距。 汽车倒车防撞测距报警器，是我国八五期间重点开发的重大科研项目之一，也是汽车六大类汽车电子产品中的一种。 其原理就是应用超 声波无接触近距离测距，结合声波特性、电子计数和光电显示来实现的非接触式距离测量的方法。 近年来，我国居民拥有的私家车数量成几何式速度增长，与之相对应的交通 拥堵 和汽车 停车位的缺少让车主倒车成为难题。 超声波测距由于其能够进行非接触测量和 具有相对较高的测量精度，越来越被人们所重视。 就目前形势来看，汽车市场的快速发展将带动倒车雷达 的发展。 国内倒车雷达主流市场已经开始 由 高档汽车向中低档汽车发展，技术上向着单芯片功能的灵敏度更高、可视化发展，设备趋于小型化、人性化、智能化等方向发展。 由此可见，超声波汽车倒车雷达系统将会 在人类今后的生活中扮演越来越重的角色，为人类的发展作出重要贡献。 东北大学秦皇岛分校毕业设计 (论文 ) 第 2 页 倒车雷达的 发展现状 倒车雷达的快速发展始于 20 世纪末 21 世纪初，经过几年的时间，随着技术发展和用户需求的变化，倒车雷达大体来说已经经过了三代的技术改良 ： 第一代声音提醒 ： 通过 喇叭 发音 “ 倒车，请注意 ”。 简单的以声音告知车辆附近的人群注意车辆位置，避免碰撞，对于辅助车主倒车没有实际意义。 接着是轰鸣器，这是倒车雷达系统的真正开始。 倒车时，如果车后 米 ~ 米处有障碍物，轰鸣器就会开始工作 ，发出声响提示车主车后有障碍物。 第二代影像 显示 ： 数码波段显示这一代产品有两种显示方式 ， 数码显示产品显示距离数字，而波段显示产品由三种颜色来区别：绿色代表安全距离，表示障碍物离车体距离有 米以上。 黄色代表警告距离，表示离障碍物的距离只有 ~ 米。 红色代表危险距离，表示离障碍物只有不到 米的距离，你必须停止倒车。 接着是液晶荧屏显示。 荧屏显示开始出现动态显示系统。 车主不用挂倒档，只要发动汽车，显示器上就会出现汽车图案以及车辆周围障碍物的距离。 第三代综合性和人性化倒车雷达 ： 从综合性一体化角度厂家将倒车雷达、彩色液晶显示、免提电话和温度 显示等多项功能整合在一起，并设计了语音功能，是目前市面上最先进的倒车雷达系统。 从人性化角度，为便于安装，厂家设计了采用无线连接的倒车雷达，大大简化倒车雷达的安装。 根据 相关 资料 显示 ，倒车雷达在国内发展前景很好，需求量越来越大。 主要有以下几个现状 ： 汽车销量增加。 中国汽车工业协会公布 2020 年中国汽车产销统计，中国以 300 多万辆的优势，首次超越美国，成为世界 汽车产销 第一大国，中国成为全球主要的汽车 消费市场。 2020 年中国汽车产销双超 1800 万，蝉联全球第一。 汽车销量的增加，必将导致倒车雷达需求量的增加。 车位少、停车难。 单位和个人拥有车辆的增加使得市区和住宅小区停车位紧张，停车越来越困难，碰撞时有发生。 倒车雷达的使用有助于减少碰撞事件的发生。 东北大学秦皇岛分校毕业设计 (论文 ) 第 3 页 女性驾驶员增多。 多数女性驾驶员由于个子小或是胆子小，停车时会非常紧张，因此越来越多的女性驾驶员开始喜欢上倒车雷达。 城市街道交通拥挤。 随着汽车市场的繁荣，城市街道的行车越来越拥挤。 倒车雷达，尤其是多探头倒车雷达不仅能在倒车、泊车时提供倒车信息，还可 以在行驶时提供前后左右的信息，有助于安全行驶。 鉴于以上现状， 在中国，倒车雷达的发展有以下几个特点： 越来越多的车辆在一出厂时就配备倒车雷达 起初，倒车雷达只是一些高档车的专利，但是近年来，一些新出厂的中低档车型在配置中也增加了倒车雷达。 自行安装倒车雷达成为新兴装饰 尽管新出厂的中高档甚至部分低价位的经济型轿车大都开始配置倒车雷达，但是，仍有许多中低档车型出厂时没有配置倒车雷达，而且现行中低档车型加装倒车雷达的市场需求越来越大，于是自行安装倒车雷达就成了一项新型的车辆装饰项目。 目前，在一些经营汽车 配件或装饰美容的商家内，甚至汽车经销商处都可安装倒车雷达。 品牌众多 目前后装市场上倒车雷达 的 品牌多达几十种，基本上国产品牌占 90%，而进口产品较少，以采用 2~4 探头的产品居多。 目前国内生产倒车雷达的企业很多，以广东省居多。 由此可见，倒车雷达在国内发展前景很广阔，充满机遇和希望。 论文的主要内容 本文以 AT89S52 单片机为核心，设计了倒车雷达系统。 本系统实现了对倒车雷达测距及显示报警的要求，通过发射超声波，碰到障碍物返回后，接收超声波，计时往返时间，并计算出距离，显示结果和报警。 整个系统主 要由超声波发射模块、超声波接收模块、单片机处理模块和显示报警模块四大模块组成。 超声波发射模块负责发射超声波，超声波接收模块负责接收超声波并将引起的中断信号送到单片机处理模块，单片机处理模块负责超声波发射的启动并计时超声波往返时间， 接收中断 处理数据算出结果，显示报警模块显示距离，并根据结果报警。 东北大学秦皇岛分校毕业设计 (论文 ) 第 4 页 2 总体设计方案 单片机发出短暂的 40kHz 的 PWM 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，经过锁相环检波电路过滤后，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。 当在探头探测的 一定 范围 内 有障碍物时，蜂鸣器提示报警。 超声波测距 的相关介绍 超声波测距原理 超 声波 是一种声波，其 在其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，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。 根据计时器记录的时间 t，就可以计算出发射点距障碍物的距离 S=ct/2，式中的 c 为超声波波速。 假如声波在介质中传播 的速度是已知的，而且声波从。