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1、 超声波倒车雷达系统的设计工 学 部 工学一部专 业自动化班 级学 号姓 名指导教师负责教师沈阳航空工业学院北方科技学院2009年7月沈阳航空工业学院北方科技学院毕业设计（论文）摘 要倒车雷达是针对日益拥挤的道路交通状况、以及在停车场、车库、街道等比较狭窄区域，避免车与车，车与人以及车与墙壁等障碍物发生碰撞，摩擦而出现的一种着眼于倒车防护的汽车防撞系统。随着越来越多的高科技产品逐渐融入了日常生活中，倒车雷达系统发生了巨大的变化。仿生学、声学等前沿学科的技术的日趋成熟与实用化，赋予了倒车雷达系统新的的研究方向与意义。本文描述了一个由三个超声波测距模块构成的，提供语音报警功能的超声波倒车雷达系统。
2、该系统采用凌阳16位单片机SPCE061A为核心，分别控制三个超声波模块，每一个超声波测距模块都被设定面向不同方向，以探测不同方向的障碍物。本系统采用单片机控制时间计数和超声波的发射和接收，利用超声波回波的间隔时间，得出实测距离。结果表明该系统具有结构简单、工作可靠、精度高等特点。关键词：SPCE061A单片机；超声波测距；语音提示；LCD显示AbstractThe back-draft radar is aims at day by day the crowded road traffic condition, as well as in the parking lot, the garag
3、e, the street and so on the quite narrow region, avoids automobile and automobile, obstacle and so on Automobile and person as well as vehicle and wall has the collision, one kind which the friction appears focuses to the back-draft protection automobile collision avoidance system.As well as the hig
4、h-tech products gradually integrated into the daily life, the Parking Distance Control system has undergone tremendous changes. The Parking Distance Control system has been given the new direction of the research and significance by the developed of the Bionics, Acoustic, etc. This article describes
5、 a Parking Distance Control system which contains three ultrasonic ranging modules and the results can be pronounced in real-time. The three ultrasonic ranging modules are set to three different directions to detect the roadblock .This three modules are control by the system which is based on sunplu
6、s SPCE061A microprocessor. The time counting and both the transmitting and receiving of the ultrasonic wave are controlled by the microprocessor. The measured distance can be calculated and displayed by the echo time by the code. The features of the simple hardware, stable operation and high precisi
7、on are incarnated in the proposed system.Keywords: SPCE061A microprocessor; ultrasonic ranging; voice prompts; LCD display目 录1 绪 论11.1 课题背景11.1.1 倒车雷达的发展历史11.1.2 倒车雷达的发展方向与展望31.2 课题任务及要求31.3 课题的主要内容及目的42 超声波倒车雷达系统的总体方案论证52.1 超声波测距PWM信号方案论证52.1.1 超声波测距PWM信号硬件实施方案52.1.2 超声波测距PWM信号软件实施方案62.1.3 超声波测距PWM
8、信号实施方案比较62.2 超声波倒车雷达系统硬件方案论证72.3 超声波倒车雷达系统软件方案论证93 超声波倒车雷达系统的硬件设计103.1 SPCE061A精简开发板电路原理103.1.1 SPCE061A简介103.1.3 电源模块103.1.4 放音模块113.2 超声波测距模块电路的设计113.2.1 超声波谐振频率调理电路的设计113.2.2 超声波回波信号处理电路的设计123.2.3 超声波测距模式选择电路的设计133.3 转接板电路的设计143.4 显示电路的设计153.4.1 二极管闪烁报警电路的设计153.4.2 LCD显示报警电路的设计153.5 各模块接口分配164 超声
9、波倒车雷达系统的软件设计174.1 超声波测距原理174.2 nSP IDE的项目文件管理的组织结构174.3 软件架构184.4 各模块程序的设计194.4.1 主程序的设计194.4.2 超声波测距程序的设计204.4.3 语音播放程序的设计224.4.4 二极管闪烁程序的设计234.4.5 LCD初始化及驱动程序的设计245 超声波倒车雷达系统的整体调试255.1 故障调试及解决方式255.2 联调结果27结 论29社会经济效益分析30致 谢31参考文献32附录 程序清单33附录 元器件清单45I1 绪 论超声波雷达又称泊车辅助系统，是一种利用超声波原理,由装置于车尾保险杠上的探头发送超
10、声波撞击障碍物后,反射此声波探头,从而计算出车体与障碍物之间的距离。一般由超声波传感器、控制器、显示器等部分组成。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。现在市场上的倒车雷达大多采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物。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警示信号，得到及时的警示。给汽车安装超声波雷达大大提高了行车的安全性。从而使驾驶者倒
11、车时做到心中有数，使倒车变得更轻松。1.1 课题背景随着生活质量的提高，工作的需要，科技的发展，人们将越来越多的在生活中和工作中将汽车作为其日常的生活工具。当汽车进入百姓家庭，倒车雷达自然而然的走进了人们的视野中，保障行车安全的各个细节，越来越受到车主的重视；虽然每辆车都有后视镜，但不可避免地都存在一个后视盲区。同样随着经济技术的不断进步，倒车雷达无论是在外型还是在功能上都发生了巨大的变化。从记忆中的“倒车请注意”到现在可以在一块LCD屏幕上显示障碍物的各种信息，每一次的变革都让人耳目一新。1.1.1 倒车雷达的发展历史在几年的时间里，随着技术发展和用户需求的变化，倒车雷达经过了大致六代的技术
12、改良和发展。不管从结构外观上，还是从性能价格上，这六代产品都各有特点，使用较多的是数码显示、荧屏显示和魔幻镜倒车雷达这三种。第一代倒车喇叭提醒“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。价格便宜，基本属于淘汰产品。第二代蜂鸣器提示这是倒车雷达系统的真正开始。倒车时，如果车后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。这种倒车雷达没有语音提示，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
13、离车有多远，对驾驶员帮助不大。第三代数码波段显示比第二代先进很多，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，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0.30.8米；红色代表危险距离，表示离障碍物只有不到0.30.1米的距离。在安全区，你可正常倒泊，在警告区，你要减速倒泊，在危险区，你则要停止倒泊。第三代产品把数码和波段组合在一起，但比较实用，但安装在车内不太美观。第四代液晶荧屏动态显示这一代产品有
14、一个质的飞跃，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。LCD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米以内的障碍物，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、免提电话、温度显示和车内空气污染显示等多项功能整合在一起，并设计了语音功能。因为其外形就是一块倒车镜，所以可以不占用车内
15、空间，直接安装在车内后视镜的位置。而且颜色款式多样，可以按照个人需求和车内装饰选配。第六代：整合影音系统它在第五代产品的基础上新增了很多功能，属于第六代产品，是专门为高档轿车生产的。从外观上来看，这套系统比第五代产品更为精致典雅；从功能上来看，它除了具备第五代产品的所有功能之外，还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，是目前市面上最先进的倒车雷达系统。1.1.2 倒车雷达的发展方向与展望经过多年的研究与生产实践，倒车雷达逐渐摆脱了以往功能单一，报警不准确的问题。目前倒车雷达主要有两个方向发展。一、与其他车内娱乐设备的集成；二、提高报警的准确性。越来越多的倒车雷达已经不再仅限于提供倒车报警的单一功能，集成多种报警娱乐等功能的倒车雷达已经成为一种现实。军用技术的民用化，使的倒车雷达预警范围，报警精度都有极大的提高。仿生学、声学、电磁学等科学技术的进步，都将会倒车雷达推向一个新的阶段。随着卫星定位技术的成熟，以车载卫星定位系统(GPS)作为倒车雷达，也离实用化越来越近。1.2 课题任务及要求本次设计的超声波倒车雷达系统是以SPCE061A单片机为控制器，搭配3
