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1、 .摘 要超声波汽车倒车探测器是一种能够实时显示车后障碍物状况的汽车倒车辅助装置。在现实生活中应用十分广泛。本文根据声波在空气中可定向发射和反射的原理，以超声波换能器为接口部件，应用单片机技术设计了一套超声波测距系统。文章提出了微处理器控制的超声波汽车倒车测距系统的设计方案。微处理器计算超声波从发射到接收的时间，在数据处理中采用温度补偿技术对超声波在空气中的传播速度进行修正，计算出距离，并根据障碍物与车尾的距离远近情况发出不同等级的报警声，同时显示车后障碍物与车体的距离。论文概述了超声波探测器的发展状况与基本原理。对测距系统发射、接收、检测、显示等部分的设计方案进行了分析。从系统的性能需求、实
2、用要求出发，对系统组成、检测原理和方法作出选择并对软硬件进行了设计。文章详细表达了系统的硬件设计过程，并给出了系统软件设计程序流程图，通过误差分析，说明了系统应用的实用性。关键词：超声波距离测量单片机AbstractThe ultrasonic wave automobile back-draft detector is one kind auxiliary unit that can display the condition of the obstacle behind the vehicle in real timeIt applies extremely widely in the r
3、eal lifeIn this paper，according to the transmission reflection theory of wave in the air，using supersonic transducer as interface unit and applying monolithic machine techniques to design a series of bus ultrasonic measuring systemThis paper introduces the design of ultrasonic range system in Back C
4、ar basedon microprocessorThe microprocessor control the time and transmitting and reflecting back of ultrasonic，the distance can measure through calculating the speed of ultrasonic in car, and use the temperature compensation amendment in the data of the speed processingThe system can alert accordin
5、g to the changing distance, the distance could be displayed on real time as wellThis paper summarizes the development and fundamental principle of ultrasonic detection. And then the transmission, receiver, detection, displays chime of this distance meter system is brought out. Starting from the perf
6、ormance demand and requirement of utility，the opinion is to choose the system component，testing theory and methods，design both the hard and soft wareIt describes the hardware design of the system in detail，and provides theprocedural flow chart of software designIt explains the applied function of th
7、e system through the error analysisKey words: ultrasonic distance measurement microcomputer目 录前言.11 概述21.1 选题的意义21.2 超声波汽车倒车探测器的应用和发展现状22 设计方案分析52.1 测距方式和提示方式比较52.1.1测距方式52.1.2 预警提示方式72.2 方案确定82.2.1 测距探测器方案102.2.2 超声波发射方案112.2.3 超声波回波接收方案112.2.4 温度测量与补偿方案122.2.5 显示与报警方案123 硬件电路设计133.1 硬件框图133.2 单片机最
8、小系统设计143.3 超声波发送电路设计153.4 超声波接收电路设计173.5 温度测量电路设计203.6 报警电路设计213.7 显示电路设计223.8 电源电路设计243.8.1 +5V和+12V稳压电源243.8.2 稳压电源电路253.9 器件说明263.9.1 AT89C2051单片机263.8.2 超声波传感器274 软件设计284.1 系统软件结构284.2 初始化程序314.3 测温电路程序314.4 中断程序设计364.5 报警与显示驱动程序385 效能分析40结 论41致 42参考文献43附 录44 / 前 言随着社会的发展，汽车数量不断增加，人们便对汽车操作的便捷性愈加
9、挑剔。汽车倒车时的不便被汽车制造行业所重视。人们希望有一种装置能够实现汽车“后视”功能，在倒车时能够提示人们汽车后方是否有障碍物以与障碍物与汽车的大致距离等。基于以上原因,出现了超声波汽车倒车探测器。超声波汽车倒车探测器是一种汽车泊车安全辅助装置，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，帮助驾驶员扫除视野死角，提高驾驶的安全性。本文设计了一种超声波汽车倒车探测器，用超声波传感器发射和接收超声波测距，DS1820芯片测温，AT89C2051单片机做处理器，处理数据并计算声速与距离，用LED数码管显示距离，报警器与示意指示灯报警。本课题的主要研究容有以下几个方面:(1) 简述了设计和
10、设计超声波汽车倒车探测器的目的和意义，以与超声波汽车倒车探测器的应用与发展状况。(2) 简要论述了超声波汽车倒车探测器的工作原理、基本组成，以与系统的方案，工作流程和系统的性能要求。(3) 重点对超声波汽车倒车探测器硬件部分进行了分析与设计。主要是对超声波发射、接收、温度测量，报警与显示电路的分析与设计。(4) 较为详细的说明了系统软件流程，关键部分还给出了流程图和相关程序。(5) 最后对超声波汽车倒车探测器研制过程中所做工作进行了总结。1 概述1.1选题的意义汽车倒车探测器一般被称为“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，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
11、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。1.2超声波汽车倒车探测器的应用和发展现状超声波汽车倒车探测器，种类繁多，应用广泛，目前在市场上呈现了一种各种档次并存，高低搭配的局面。因为它实用性强，技术成熟，所以发展很快。从第一代经过短短几年时间便发展到第五代，从纯电路模式到使用高速处理器；从单纯轰鸣器报警到显示器显示，语音报警。另外安装使用更加方便，精度与稳定性也有极大提高。在现实生活中的作用越来越大。(1) 第1代使用超声波探头、轰鸣器倒车时，超声波探头发送，接收超声波，车体与障碍物距离的改变使电路中电压或电流产生变化给轰鸣器不同的信号
12、，如果车后1.5-1.8m处有障碍物，轰鸣器就会开始工作。轰鸣声越急，表示车辆离障碍物越近。第一代探测器没有语音提示，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，对司机帮助不大。(2) 第2代使用超声波探头、微处理器、数码波段显示器倒车时，超声波探头发送，接收超声波，处理器进行处理，将处理后的信号送给距离显示设备，可以显示车后障碍物与车体的距离。如果是物体，在1.8m左右的距离开始显示；如果是人，在0.9m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3种颜色来区别距离：绿色代表安全距离，表示障碍物与车体的距离有0.8m以上；黄色
13、代表警告距离，表示与障碍物的距离只有0.6-0.8m；红色代表危险距离，表示与障碍物之间只有不到0.6m的距离，必须停止倒车。第二代产品把数码和波段组合在一起，比较实用，能够作到一目了然，但没有声响，警示效果不好。(3) 第3代使用超声波探头、处理器、液晶荧屏显示器这一代产品较前两代有了质的飞跃，特别是荧屏显示的使用说明开始出现动态显示系统。不用挂倒挡，只要发动汽车，超声波探头与处理器就开始工作，显示器上就会出现汽车图案以与车辆周围障碍物的距离。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。(4)
14、第4代使用超声波探头、处理器、魔幻镜显示器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2m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。魔幻镜倒车雷达把后视镜、倒车雷达、免提结合起来，并设计了语音功能，是目前市面上比较先进的倒车雷达系统。因为其外形就是一块倒车镜，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，不过造价较高。(5) 第5代使用超声波探头、后视摄像机、控制器、监视器超声波信号接入显示控制器，同时将视频监视子系统中的摄像探头信号接入显示控制器，通过安装在汽车部的显示控制器的自动切
15、换电路、字符叠加器、微处理器，将显示控制器的输出再接入监视器，这样实现自动切换图像、监视、超声波倒车测距、自动报警等功能。车载电视显示车后景物图像和车后障碍物距离。倒车探测器具有精确判断距离的优点，后视摄像对车后方的水沟、山崖、凸出的钢筋、竹竿等倒车安全上的死角极为有效；后者图像直观真实，前者可获得精确的距离，两者精确结合非常实用。此系统技术非常复杂，也不是很成熟，不宜普与。虽然各代探测器各有特点但是它们有着此类产品固有的缺点。车用倒车探测器首先要解决的技术难题就是误报。由于道路状况十分复杂，以与道路两旁的静态护栏、标志牌，还有各种恶劣天气的影响等，使得探测器对目标的识别十分困难，误报率很高。要想完全解决好误报问题，还需要采取多传感器的信息融合技术。实现信息综合分析，利用数据间的冗余性和互补特性进行容错处理，克服单一传感器可靠性低、有效探测围小等缺点，有效地降低探测器的误报机率。生产超声波传感器的主要材料的价格一直居高不下，成为车用探测器推广应用的瓶颈。可以预见，随着新材料、新工艺在探测器制作中的应用，使低价格、高性能的车用探测器的实现和普与成为可能。超声波的汽车倒车探测器的发展趋势是:使用的处理器速度越来越快，系统反
