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1、.毕业设计(论文)开题报告题目：基于ARM的新型倒车雷达系统设计 1.毕业设计（论文）综述：1.1题目背景及意义：随着我国经济的持续发展，人民生活水平的不断提高，公民汽车保有量大幅上升，同时也伴随着诸多问题的出现，当汽车行驶在道路狭窄的城市，像泊车、掉头这类简单的事对司机朋友们来说也成为了巨大的考验，由此造成了大量的经济损失和不必要的争执，面对如此窘境，超声波测距的倒车雷达登上了历史的舞台。目前倒车雷达无法具备显示车后物体相对车身的方位，大致运动速度和运动方向的功能，本方案采用了一种多路超声波分时并行工作的设计方法，计算出障碍物的距离，方位和大致的运动方向，同时还会发出相应的报警音，从而使该倒
2、车雷达检测的范围更广，方位更精确，功能更齐全。1.2国内外研究现状、水平和发展趋势：1.2.1国内外研究现状通常的倒车雷达主要由感应器(探头)、主机、显示设备等3部分组成。感应器发出和接收超声波信号,并将接收到的信号传输到主机,再通过显示设备显示出来。感应器装在后保险杠上,以角45“辐射,检测目标,能探索到那些低于保险杠而驾驶员从后窗又难以看见的障碍物并报警,如花坛、蹲在车后玩耍的儿童等;显示设备装在仪表板上,提醒驾驶员汽车距后面物体还有多少距离,到危险距离时,蜂鸣器就开始鸣叫,提示驾驶员停车。根据感应器种类不同,倒车雷达可分为粘贴式、钻孔式和悬挂式等种。粘贴式感应器后有一层胶,可直接粘在后保
3、险杠上;钻孔式感应器是在保险杠上钻一个洞,然后把感应器嵌进去;悬挂式感应器主要用于载货车。根据显示设备种类不同,倒车雷达又可分为数字式、颜色式和蜂鸣式等3种。数字式显示设备是一只如传呼机大小的盒子,安装在驾驶台上,直接用数字表示汽车与后面物体的距离,并可精确到1厘米,让驾驶员一目了然侧。倒车防撞雷达发展到现在,已经历经5代。第l代的倒车雷达系统是轰鸣器。倒车时,如果车后1.5米一1.8米处有障碍物,轰鸣器就会开始工作,轰鸣越急,表示车辆离障碍物越近。没有语音提示,也没有距离显示,虽然司机知道有障碍物,但不能确定障碍物离车有多远,对驾驶员帮助不大。第2代倒车雷达可以显示车后障碍物离车体的距离。这
4、l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3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0.8米以上:黄色代表警告距离,表示离障碍物的距离只有0.6一0.8米;红色代表危险距离,表示离障碍物只有不到0.6米的距离,必须停止倒车。第3代用液晶荧屏显示,特别是荧屏显示开始出现动态显示系统。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。该雷达动态显示,色彩清晰漂亮,外表美观,可以直接粘贴在仪表盘上,安装很方便。不过液晶显示器外观虽精巧,但灵敏度较高,抗干扰能力不强,所以误报也较多。第4代魔幻镜倒车雷达,采用了最新仿生超声雷达技术,配以高
5、速电脑控制,可个天候准确地测知2米以内的障碍物,并以不用等级的声音提示和直观的显示提醒驾驶员。魔幻镜倒车雷达把后视镜、倒车雷达、免提电话、温度显示和车内空气污染显示等多项功能整合在1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。其外形就是1块倒车镜,所以可以不占用车内空间,直接安装在车内倒视镜的位置。第5代倒车雷达是专门为高档轿车生产的,它整合了高档轿车具备的影音系统,可以在显示器上观看DVD影像。因为是新品,售价也较高。倒车雷达的发展实际上已经融入了整车的设计,随着技术的成熟,价格的降低,倒车雷达将会逐渐普及成为标准配置。1.2.2倒车雷达的发展趋势(l)智能化。随着计算机技术的不
6、断发展,倒车雷达在计算机上的应用将由简单的数据采集、处理,逐步转化为以信息处理、应用为主。除了不断完善硬件控制设备外,还要对软件系统的研制开发进行不断的深入和完善。近年来嵌入式系统的快速发展,在汽车工业中得到逐步重视,其中ARM一Linux为架构平台的嵌入式系统便在倒车雷达的研究中得到很大程度的应用。(2)可视化。基于以前倒车雷达仅仅依靠语音报警的基础,倒车雷达加上了可视的视频显示系统,使车主在倒车的同时可以清楚的观察到汽车后面的实物,用眼睛进行清晰的判断,避免倒车事故的发生。(3)集成化。倒车雷达系统的发展逐渐将各个功能集中在一起,实现了一套硬件设备可以完成多项功能。倒车雷达的集成化就是将倒
7、车雷达的可视化、LCD显示、超声波测速、语音报警等功能集成在一起,组成了真正意义上的硬件系统。在今后的发展趋势中我们依然可以将倒车雷达、车载导航、车载音频等系统集成一起,组成一个意义更为广泛的集成化系统。2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施本设计是基于ARM技术进行倒车雷达系统的设计，该设计采用超声波测距原理，通过多路采集并对数据的综合处理，能计算出整个车身后面180范围内障碍物的距离，方位和大致的运动方向，要求检测距离误差控制在2%左右，检测距离为25cm到250cm之间。同时在LCD液晶屏幕上显示详细信息，能发出相应报警音。2.1课题拟采用的设计方案本设计是以ARM7
8、为核心的汽车倒车系统,其中包括发射和接收模块、测温模块、ARM控制系统蜂鸣器报警等。系统设计框图如下：超声波收发模块倒车开关超声波收发模块LCD显示测温模块报警2.1.1超声波测距的理论（1）超声波及用途简介声波是一种传递信息的媒体,它由机械振动波的形式向外传播引起。根据振动所产生波的频率高低依次分为超声波、可闻声波和次声波。高于2OKHz的声波称为超声波。人类耳朵能听到的声波频率为20一2OKHz称为可闻声波。频率小于2OHz的声波叫做次声波。次声波不容易衰减,不易被水和空气吸收。某些频率的次声波容易和人体器官产生共振,对人体有很强的伤害性。（2）超声波传感器工作原理超声波发生器可以分为两大
9、类:一类是用电气方式产生超声波,一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等;机械方式有液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同,因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器,压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部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,这时它就成为超声波接收器了。本设计采用的是压电式超声波
10、发生器。（3）超声波测距原理超声波测距大都采用时间渡越法,其原理类似于数字式雷达原理,测距开始发出脉冲,处理器开始计数器,检测到回波信号后,中断处理器关闭计数器,根据计数脉冲的重复周期T,得到渡越时间t=nT,n为计数器值,所以,测量t实际上变成读出距离计数器的数码值n。对目标距离R的测定转换为测量脉冲数n,从而把时间t这个连续量变成了离散的脉冲数。目标距离R与计数器读数之间的关系为：f为计数脉冲重复频率,所以计数脉冲频率f越高,测距精度越高。2.2ARMARM是AdvaneedRSICMachines的缩写,ARM公司是1990年成立的设计公司,它是微处理器行业的一家知名企业,该企业设计了大
11、量廉价、高性能、低功耗的RISC处理器、相关技术及软件。ARM公司是知识产权的供应商,本身不生产芯片,靠转让设计许可,由合作伙伴公司来生产各具特色的芯片。作为32位嵌入式RISC微处理器业界的领先供应商,ARM公司商业模式的强大之处在于它在世界范围的合作伙伴超过100个,其中包括了半导体工业的著名公司,从而使其具有大量的开发工具和丰富的第三方资源,它们共同保证了基于ARM处理器核的设计可以很快投入市场。ARM处理器的3大特点如下:小体积、低功耗、成本低、高性能。16位/32位双指令集。全球众多合作伙伴保证芯片供应。ARM处理器的出色性能使系统设计者可得到完全满足其确切要求的解决方案。借助于来自
12、第三方开发者广泛的支持,设计者可以使用丰富的标准开发工具和ARM优化的应用软件。ARM处理器本身是犯位设计,但也配备16位Thumb指令集,以允许软件编码为更短的16位指令。与等价的32位代码相比,占用的存储器空间节省高达35%,然而却保留了犯位系统所有的优势(例如,访问全32位地址空间)。Thumb状态与正常的ARM状态之间的切换是零开销的。如果需要,可逐个使用切换。这允许设计者完全控制其软件的优化技术,可得到比基于软件的Java虚拟机(JVM)高得多的性能。与同等的非Java加速核相比,功耗降低80%。这些功能使平台开发者可自由运行Java代码,并在单一存储器上建立操作系统和应用。许多系统
13、需要将灵活的微控制器与DSP的数据处理能力相结合。过去这要迫使设计者在性能、成本之间妥协,或采用复杂的多处理器策略在CPU功能上DSP指令集的扩充提供了增强的16位和32位算术运算能力,提高了性能和灵活性。ARM还提供了两个前沿特性嵌入式ICE一RT逻辑和嵌入式跟踪宏系列,用以辅助带深嵌入式处理器核的、高集成的SOC器件的调试。多年来,嵌入式CIE一RT一直是ARM处理器重要的集成调试特性,实际上己做进所有的ARM核中。允许在代码的任何部分甚至在ROM中设置断点。断点后,为了调试,前台任务暂停,但并不同时暂停处理器的活动,而允许中断处理程序继续运行。ARM业界领先的跟踪解决方案嵌入式跟踪宏单元
14、(ETM,EmbeddedTraceMacrocell),被设计成驻留在ARM处理器上,用以监控内部总线,并能高速无妨碍地跟踪指令和数据的访问;具有强大的软件可配置过滤和触发逻辑,以允这个文件可以载入AXD进行仿真调试了。3.设计的研究重点及其前期开展的工作:3.1.研究的重点（1）了解超声波测距原理。（2）根据超声波测距原理，设计超声波测距器的硬件结构电路。（3）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。3.2前期已开展的工作（1） 查阅了相关的参考文献，对倒车雷达有了一定的认识和了解，为以后的设计研究做了基础。（2） 复习并掌握EDA技术，超声波测距技术等相关知识。（3） 查阅相关英文文献，并进行翻译。4.完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）基本要求：1ARM、传感器的工作原理； 2 UART技术、PROTEL99SE工具使用； 3了解C语言，编写软件部分程序； 4进行程序调试； 进度安排：第1周： 收集相关资料，初步了解课题研究的方向。 第2周： 整理资料并准备开题报告。 第3周： 完成开题报告。 第4周： 构思系统总体方案，确定所用软件工具。
