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1、汽车倒车防撞报警器的设计与实现摘要:倒车后视不良一直是困扰驾驶员，特别是新手的难题。倒车雷达能以声音或者更为直观的形式告知驾驶员周围障碍物的情况，帮助驾驶员扫除视野死角和消除视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。本文详细介绍了一种基于AT89C51单片机的超声波脉冲测距的倒车防撞报警器的设计。该设计以超声波在空气中传播速度为确定条件,利用超声波的反射，测量距离。论文概述了超声测距的基本原理及超声传感器的特性，并在超声测距原理的基础上,提出了系统的总体构成，以蜂鸣器报警作为警告提醒，具有较强的实用性。关键词：防撞 超声波传感器 距离 方位 控制系统Reversing car collision av
2、oidance alarm Design and ImplementationAbstract: The back-draft back sight is not good always puzzles the pilot, specially novices difficult problem.The back-draft radar can or a more direct-viewing form informs around the pilot by the sound the obstacle situation, helps the pilot to clean the field
3、 of vision dead angle and the elimination line of sight fuzzy flaw, enhances driving the security.This article introduced one kind in detail based on AT89C51 monolithic integrated circuit ultrasonic wave pulse range finder back-draft proximity warner design. This design take the ultrasonic wave in t
4、he air the propagation velocity as the determination condition, the use ultrasonic wave reflection, the survey distance.The paper has outlined the supersonic range finder basic principle and the supersonic sensor characteristic, and in the supersonic range finder principle foundation, proposed the s
5、ystem overall constitution, reports to the police by the buzzer took the warning reminder, has the strong usability.Key words: Anti-collision Ultrasonic sensor Distance Position Control system目 录引言11 汽车防撞技术概述11.1 汽车倒车防撞报警器设计研究的目的及概况11.2 倒车雷达的发展21.2.1第1代倒车雷达21.2.2第2代倒车雷达21.2.3第3代倒车雷达31.2.4第4代倒车雷达31.2
6、.5第5代倒车雷达32系统方案选择32.1测量方案的对比32.2 超声波测距的工作原理42.3 超声波测距的工作方式43 系统工作原理43.1硬件设计53.1.1 超声波发送模块设计53.1.2 超声波接收模块设计63.2 语音电路设计73.3 软件设计74系统的调试与优化104.1发射器探头对接收器探头的影响104.2温度的补偿10结束语11致谢11参考文献11引言当今,汽车已经成为人们生活中不可缺少的一部分,它给人们带来方便快捷的同时,也出现了许多问题。如越来越多的汽车使道路上有效的使用空间越来越小,新手也越来越多,由此引发的剐蹭事件也越来越多,因剐蹭引起的纠纷也在不断地增加。原来不是问题
7、的倒车也逐渐变成了问题。高速行驶的汽车为人类带来突飞猛进的现代文明,但大量交通事故又威胁着人们的生命财产安全,据初步调查统计,15%的汽车交通事故是由汽车倒车后视不良造成的。因此,增强汽车的后视能力,尤其是增强大型、重型车辆的后视能力,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。尽管每辆车都有后视镜,但不可避免地都存在一个后视盲区,倒车雷达则可以一定程度上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,减少剐蹭事件。本系统就是利用超声波传感器探测本车与障碍物的距离,如果不在安全距离范围内,系统将自动报警,提醒驾员注意安全,从而避开障碍物。近年来随着微电子技术发展而
8、产生的小型价廉的微处理器(单片机)的出现,使超声波测距传感器的功能得到了提升。有了微处理器不仅使测距的精度大为提高,而且为超声波测距技术的应用开辟更大的空间。利用超声波制作汽车防撞雷达可以帮助驾驶员及时了解车周围阻碍情况,防止汽车在转弯、倒车等情况下撞伤、划伤。1 汽车防撞技术概述1.1 汽车倒车防撞报警器设计研究的目的及概况 随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升。交通拥挤状况也日趋严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损失，针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车防撞预警系统势在必行，超声波测距法是最常见的一种距离测距方法，应用于汽车停车的
9、前后左右防撞的近距离，低速状况，以及在汽车倒车防撞报警系统中，超声波作为一种特殊的声波，同样具有声波传输的基本物理特性折射，反射，干涉，衍射，散射。超声波测距即是利用其反射特性，当车辆后退时，超声波距离传感器利用超声波检测车辆后方的障碍物位置，并利用指示灯及蜂鸣器把车辆到障碍物的距离及位置通知驾驶人员，起到安全的作用。 汽车倒车防撞报警器是国家重点开发的重大科研项目之一。以往的汽车倒车测距一般有四种：1嘀嘀声加闪光，2音乐声加闪光，3语音声加闪光，4倒车到危险距离时发出警报声的超声波倒车报警器，本设计将以上功能结合起来加以改进发展，使其在整个倒车过程中自动测量车尾到最近障碍物的距离，并用数字显
10、示出来，在倒车到极限距离时会发出急促的警告声，提醒驾驶员注意刹车，如果和制动系统联系在一起也可以形成自动刹车。 本设计可望成为驾驶员特别是货车以及公共汽车驾驶员的好帮手，可有效的减少和避免那些视野不良的大型汽车的如冷藏车、集装箱车、垃圾车、食品车、载货车、公共汽车等倒车交通事故，另外还特别适用于夜间辅助倒车、倒车入库以及进入停车场停车到位，本设计成本低廉，性能优良，市场前景极为广阔，对提高我国汽车工业实际水平，具有较大的时间意义。倒车雷达目前已经成为许多车主必不可少的汽车安全装置之一，但倒车雷达并非万无一失，“盲区”、“误报”现象并不少见。何谓汽车倒车雷达的盲区？大部分倒车雷达的“管辖”范围其
11、实非常有限。“太高、太偏、太细”的东西最容易被倒车雷达系统忽视。由于探头安装位置的关系，车后上方的障碍物一般倒车雷达是无法探测到的；此外，当车后方的障碍物过低或角度超过探头侦测的范围时，譬如台阶、石头等，倒车雷达也会“瞎眼”。对一些较细的东西，如铁丝等，倒车雷达同样无能为力。1.2 倒车雷达的发展随着我国汽车产业的高速发展，尤其是近两三年我国开始进入私家车时代，汽车电子产业成了新的增长点，汽车电子产品的高利润和市场广阔性倍受商家关注，音响和防盗器就是明证，近两年来，倒车防撞报警器成了商家的电子新爱，众多生产防盗器的厂家纷纷涉足倒车防撞报警器，可以这么说，几乎生产防盗器的厂家都在生产倒车防撞报警
12、器。市场上经销的倒车防撞报警器品牌多达几十种，在全国零售市场上销售的主要有固地、铁将军、伊莱、豪迪、奇贞、铭品、全安、佐敦、永泰和、俊邦视宝等品牌，基本上国产品牌占90%，而进口产品在终端市场上零售的较少。处在我国汽车用品大行业环境的繁荣背景下倒车防撞报警器已渐渐形成一个较大的行业，而且已呈现出一派激烈竞争的态势。经过几年的发展,倒车雷达系统已经过了数代的技术改良,不管从结构外观上,还是从性能价格上,这几代产品都各有特点,目前使用较多的是数码显示、荧屏显示和魔幻镜倒车雷达这3种。1.2.1第1代倒车雷达“倒车请注意”!想必不少人还记得这种声音,它只能算作最早的有关于倒车的一个产品,不能称为雷达
13、,现在只有小部分商用车还在使用。只要驾驶员挂上倒档,它就会响起,提醒周围的人注意。从某种意义上说,它对驾驶员并没有直接的帮助,基本属于淘汰产品。最初的倒车雷达是蜂鸣器,它标志着倒车雷达系统的真正开始。倒车时,如果距车1.51.8 m处有障碍物,蜂鸣器就会开始工作,蜂鸣声越急,表示车距障碍物越近。该装置既没有语音提示,也没有距离显示,虽然驾驶员知道车后有障碍物,但不能确定障碍物距离车究竟有多远。1.2.2第2代倒车雷达第2代产品采用数码波段显示,可以显示车后障碍物离车体的距离。如果车后是物,在1.8 m开始显示;如果是人,在0.9 m左右的距离开始显示。这一代产品有2种显示方式,数码显示产品直接
14、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 m以上;黄色代表警告距离,表示离障碍物的距离只有0.60.8 m;红色代表危险距离,表示离障碍物只有不到0.6 m的距离,必须停止倒车。第2代产品把数码和波段组合在一起,比较实用,但安装在车内不太美观。1.2.3第3代倒车雷达第3代产品是液晶荧屏显示,这一代产品较以前有一个质的飞跃,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。其外表美观,可以直接粘贴在仪表盘上,安装很方便,给人以舒适的感觉,显示的距离也更准确些。不过液晶显示器外观虽精
15、巧,但灵敏度较高,抗干扰能力不强,所以误报也较多。1.2.4第4代倒车雷达第4代产品是魔幻镜倒车雷达,它结合了前几代产品的优点,采用了最新仿生超声雷达技术,配以高速微机控制,可全天候准确地测知2 m以内的障碍物,并以不同等级的声音和直观的显示提醒驾驶员,如图2所示。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,其外形就是一块倒车镜,所以可以不占用车内空间,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,不过价格稍高。1.2.5第5代倒车雷达第5代产品是整合影音系统,它是专为高档轿车生产的,在上一代产品的基础上新增了很多功能,如图3所示,它整合了高档轿车的影音系统,可以在显示器上观看DVD影像。当然其价格也相当的不菲。2系统方案选择汽车的倒车防撞报警系统是以测距为基础的。在各种环境条件下,准确测量汽车与障碍物的距离是系统设计的关键。目前用于汽车工业的测距方法主要有超声波法、激光法和微波雷达法。2.1测量方案的对比激光测量主要有脉冲和扫描两种工作方式,激光测量系统具有反应快、有效测量距离大、分辨率高、误差小等优点,近年来在汽车防撞领域越来越受到重视。由于激光镜头易受灰尘、雨雪、风沙的污蚀而影响其工作性能, 所以激光法不适宜在恶劣气候条件下
