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1、KC021-1毕业 设 计 说 明 书题目： 基于CPLD的超声波倒车雷达设计实现 二级学院（直属学部）：专业：班级： 0 学生：学号：指导教师：职称：评阅教师：职称： 2012 年 06 月 / 摘要倒车雷达全称叫倒车防撞雷达，也叫泊车辅助装置，是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置。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，解除了驾驶员泊车、倒车和起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。本文主要介绍了基于CPLD的超声波倒车雷达的设计，仿真和调试。本文所设计的倒车雷达可分为两部分：1.超声波测距部分：用超声波传感器做探头，用
2、CPLD控制，获得障碍物的距离将数据输入控制芯片。2.CPLD控制部分：CPLD控制芯片要实现分频器，计数器，乘法器，译码器等功能。本文所采用的是ALTERA公司推出的MAXII系列芯片的ZRtech COREC-240U开发套件。使用QuartusII 进行软件的设计，所有的程序采用VHDL硬件描述语言，经过仿真后下载到开发板上验证，调试到整个系统正常工作。关键词：倒车雷达； CPLD； 超声波测距；QuartusIIAbstractThe backing car radar full name is backing car anti-collision radar also known a
3、s the parking assistant system, it is a safe auxiliary device when parking or reversing the car. It could make the driver known barriers around through the sound or a more intuitive display. It can solve the trouble of visit when the driver parking, reversing or starting the car. It can remove the v
4、ision dead ends and blurred visionto improvedriving safe.This paper mainly introduces the design, simulation and test of backing car radar based on CPLD. The backing car radar in this paper can divided into two parts:1. the part of ultrasonic distance measurement: using the ultrasonic sensors as pro
5、be, using CPLD to control, when get the data from obstacles, put the data to the control chip. 2.CPLD control part: CPLD control chip should realize dividers, counters, multipliers and decoder functions. This paper using the developing package of ZRtech COREC-240U .It from the series of chip MAXII m
6、ade by ALTERA. This paper using the QuartusII software to designing and using the VHDL hardware language to writing all the programs. Through simulations and tests until all the systems can work well.Keywords:backing car radar；CPLD； ultrasonicranging； QuartusII目录摘要IABSTRACTII目录III第1章 倒车雷达简介11.1课题的来源
7、11.2倒车雷达原理11.3倒车雷达的发展11.3.1倒车雷达发展史11.3.2 倒车雷达发展趋势31.4 倒车雷达市场需求31.5 本章小结3第2章 CPLD的介绍42.1 可编程逻辑器件42.1.1 可编程逻辑器件的概述42.1.2 可编程逻辑器件的分类42.1.3 可编程逻辑器件的发展历程42.2 CPLD与FPGA的比较52.2.1 CPLD与FPGA的特点52.2.2 CPLD与FPGA的区别62.3 开发板的介绍62.4 本章小结9第3章 系统的硬件设计103.1 硬件的总体设计103.2 MAXII系列芯片EPM240T100C5113.2.1 芯片EPM240T100C5的管脚
8、图113.2.2 芯片EPM240T100C5的优点113.3 超声波的发送和接收部分123.3.1 超声波测距原理123.3.2 超声波传感器133.3.3 超声波发射和接收电路153.3.4 实验过程中发射和接收到的波形163.4 报警模块173.5 显示模块183.6 电源模块203.7 本章小结21第4章 系统的软件部分224.1 CPLD的设计流程224.2 系统程序流程图244.3 软件编译的各个模块254.3.1 分频器模块254.3.2 显示模块274.3.3 乘法器模块284.3.4 计数器模块314.3.5 报警模块344.4 本章小结34第5章 调试部分355.1 软件部
9、分的整合355.2 软硬件的联合调试365.3 本章小结37结论38致39参考文献40附录 A42附录 B52附录C55第1章 倒车雷达简介倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”也叫“泊车辅助装置”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。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、倒车和起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。1.1课题的来源近年来，随着汽车产业的迅速发展和人们的生活水平的不断提高，我国的汽车的数量正在逐年增加。同时汽车驾驶人员中，非职业汽车驾
10、驶人员的比例也逐年增加。在公路、街道、停车场车库等拥挤、狭窄的地方倒车时、驾驶员既要前瞻、又要后顾、稍微不小心就会发生汽车尾部碰撞事件。据有关调查统计，15%的汽车碰撞事故是由于倒车时汽车的后视能力不良造成的。因此，增强汽车的后视能力，对于提高行车安全，减轻司机的劳动强度和心理压力是十分重要的。有鉴于此，汽车倒车雷达应运而生。倒车雷达的加装可以解决驾驶人员的后顾之忧，大大降低了倒车事故的发生。1.2倒车雷达原理倒车雷达的原理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。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，以与障碍物的距离、大小、方向、形状
11、等。只不过由于倒车雷达体积大小与实用性的限制，目前其主要功能仅为判断障碍物与车的距离，并做出提示。倒车雷达是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，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，解除了驾驶员泊车、倒车和起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。通常倒车雷达由超声波传感器、控制器和显示器或蜂鸣器等部分组成。倒车雷达一般采用超声波测距原理，在控制器的控制下，由传感器发射超声波信号，当遇到障碍物时，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理、判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出其他警示信号，得到与时警示，从
12、而使驾驶者倒车时做到心中有数，使倒车变得更轻松。1.3倒车雷达的发展1.3.1倒车雷达发展史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，倒车雷达在几年的时间里大致经过了六代的演变。第一代：倒车时通过喇叭提醒 。“倒车请注意！”想必不少人还记得这种声音，这就是倒车雷达的第一代产品，现在只有小部分商用车还在使用。只要司机挂上倒档，它就会响起，提醒周围的人注意。从某种意义上说，它对司机并没有直接的帮助，不是真正的倒车雷达。点评：汽车在倒车状态，语音提示路人小心，基本属于淘汰产品。第二代：采用蜂鸣器不同声音提示驾驶员。这是倒车雷达系统的真正开始。倒车时，如
13、果车后1.8米-1.5米处有障碍物，蜂鸣器就会开始工作。蜂鸣声越急，表示车辆离障碍物越近。点评：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。第三代：数码波段显示具体距离或者距离围。这代产品比第二代进步很多，可以显示车后障碍物离车体的距离。如果是物体，在1.8米开始显示；如果是人，在0.9米左右的距离开始显示。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，黄色代表警告距离，红色代表危险距离，必须停止倒车。 点评：第三代产品把数码和波段组合在一起，但比较实用，但安装在车不太美观。第四代：液
14、晶荧屏动态显示。这一代产品有一个质的飞跃，特别是屏幕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与车辆周围障碍物的距离。点评：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。第五代：魔幻镜倒车雷达。结合了前几代产品的优点，采用了最新仿生超声雷达技术，配以高速电脑控制，可全天候准确地测知2米以的障碍物，并以不同等级的声音提示和直观的显示提醒驾驶员。魔幻镜倒车雷达可以把后视镜、倒车雷达、免提、温度显示和车空气污染显示等多项功能整合在一起，并设计了语音功能。点评：因为其外形
15、就是一块倒车镜，所以可以不占用车空间，直接安装在车倒视镜的位置。而且颜色款式多样，可以按照个人需求和车装饰选配。第六代：无线倒车雷达。全新无线液晶倒车雷达，融无线连接、倒车雷达彩色液晶显示、BP警示音、于一体。由于普通倒车雷达安装时，从车后雷达主机到车前仪表台上，显示器要布一条线，这样要拆装车的装饰板、胶条等，非常不方便。现在最新推出的第六代无线液晶倒车雷达，一举解决此问题，车后主机和显示器之间无线连接，方便快捷。更可在大巴、卡车等车身长的车上使用，使安装更容易。1.3.2 倒车雷达发展趋势1.由加装向原装发展。越来越多的汽车在出厂时配有倒车雷达。2.原装倒车雷达车型呈现高档、中档、低档的发展态势。3.由主流4探头向更多探头发展。4.功能更加强大，集成音响和音像播放功能。5.设备趋于小型化、人性化、智能化。1.4 倒车雷达市场需求根据所收集的资料分析，倒车雷达市场前景很好，需求量越来越大。引起需求量大增的原因
