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1、Xxxxx大学 本科毕业设计（论文）基于超声波测距的倒车雷达设计学 部 机电与信息工程学部 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 摘 要：随着现代科技的发展，私家车慢慢地进入每家每户，同时催生了汽车电子行业的发展，为了更好解决驾驶员倒车时的视角问题，制作了倒后车雷达。汽车倒车装置上主要采用了超声波测距技术和微机控制技术，同时根据车辆所处位置到障碍物的距离进行测量和显示距离，并通过与预置的安全距离进行比较达到实时报警的目的，很好地解决了驾驶员倒后车时遇到视角问题。 本设计主要由测距，控制，提示等模块构成，而且多构思不同的倒车雷达系统的装置构架和设计方案，择优选用和分析，
2、如何运用单片机技术实现的超声波测距在汽车上的应用原理，介绍了以STC12C5A60S单片机为主控子模块的系统硬件和软件设计。关键词：STC12C5A60S2；超声波测距；倒车；雷达 Ultrasonic ranging system designAbstract:With the development of modern technology, private car slowly into every household, and gave birth to the development of automotive electronics industry, in order to be
3、tter solve the problem of the driver when reversing perspective, made after reversing radar. Car reversing system mainly uses ultrasonic ranging technology and computer control technology, and according to the location of the vehicle to measure the distance to the obstacle and display the distance,
4、through the preset safety distance to compare the purpose of real-time alarm, well solution to the car after the driver fell perspective encountered problems. This design is mainly composed of distance, control, tips, modules, and device architecture and design ideas different reversing radar system
5、, merit-based selection and analysis, briefly explain how to use micro-controller technology ultrasonic distance measurement in the car the application of the principle analyzed to STC12C5A60S -master sub-module system hardware and software design.Keywords: STC12C5A60S2,；Ultrasonic,；reversing,；radar
6、目 录目 录1 绪论12 方案设计和选择221 系统方案选择22.1.1 测距系统方案22.1.2 超声波测距方案选择52.1.3 超声波中央控制方案选择72.1.4 系统探测范围的确定82.2 本章回顾93 系统硬件设计93.1系统硬件设计思想103.2 测距系统设计113.2.1 超声波发射电路113.2.2 超声波检测接收电路123.2.3 测距系统工作原理133.2.4 测渡越时间测量法143.2.5 超声波的衰减143.3 控制系统电路153.3.1 STC12C5A60S2单片机最小系统设计153.4 蜂鸣器电路163.5 测距误差分析163.6 本章小结174 系统软件设计174
7、.1软件总体流程设计174.1.1 编程语言的选择174.1.2 程序需要完成的功能174.1.1系统软件实现原理184.1.2 系统程序构建184.2 软件程序模块化设计194.2.1初始化模块194.2.2延时处理模块204.2.3系统测距模块204.2.4 中断检测模块214.3 本章小结225 系统调试及成品225.1 硬件调试225.2 软件调试246 设计总结25致 谢25参考文献25附 录26附录A：电路图26附录B：程序清单28正 文基于超声波测距的倒车雷达设计 1 绪论（1）背景与目的 近年来，人们的生活质量不断提高，代步工具需求量急剧上涨，尤其是私家车，因此也为倒车带来严重
8、的交通问题。同时由于城市道路的发展空间和有限，车辆在驾驶或倒车时引发的交通事故屡见不鲜，市场上急需一种方案解决现状，因此随着市场消费的需求，超声波倒车雷达系统应运而生。该系统主要为了解决倒车时，由于驾驶者所处的驾驶位置受到来自车箱中座位和车位的视线阻挡，而无法独自完成安全倒车所设计的。本系统的设计主要利用超声波测距技术，微机数字处理技术和液晶显示技术相结合，达到测量车后、尾与后方障碍物距离的目的，并及时告诉驾驶员距离的大小，从而完成安全倒车的操作。 自1978年改革开放以来，中国国民的经济得到了迅速的增长，人民群众的收入大幅地提高，生活质量不断地改善。众多的消费者从得到满足的传统消费领域上将目
9、光转移到汽车奢侈品消费，因此我国的汽车市场呈现出一片欣欣向荣的景象。同时，在全国，与汽车息息相关的附加性产品行业也如雨后春笋般地蓬勃发展起来，如汽车电子行业。汽车的便捷性给人们带来舒适的感觉，亦同时加剧了车祸的严重性。日益增长的汽车数量需求与公路、街道、停车场和车库可转动空间的矛盾是一个原因，另一个原因，由于新手司机驾驶经验的缺乏，因倒后车引起的矛盾纠纷越来越多。因此，要么就提高驾驶员的驾驶技术，要么就寻求适合的装置进行对驾驶者的技术辅助，从实际方案上看利用装置进行辅助比较易于实现，毕竟驾驶员的技术非一朝一夕就能提高的，是长期驾驶总结的经验技术。而有效的装置能够辅助驾驶者，使他能够及时知道后方
10、情况，便于有效安全地进行操作。（2）倒车雷达在国内外的发展状况 经过多年的技术革新改良，从初期的人工辅助式倒车发展到现在可以利用摄像头直接观察车后方状况的倒车装置。现在发展的倒车六代装置，不仅外观结构，还是性能都与以往的大大不相同，也是各有千秋的。一般流行的有毫米波级雷达，高清显示屏监控倒车雷达。 最早期人们一般是要两个人合作完成倒后车的操作，一个人负责控制汽车，另外的一个人负责发号指示，驾驶员只能通过指示人员的指令进行倒车，这虽然准确，但是耗费人力，一旦独自一人则无法安全完成倒后车的操作。经过一段时间的发展，人们制造出一种提醒装置，当车再后退的时候会发出“请注意”的提示语，但是这种只能对行人
11、或者后方车辆进行提醒，无法实现驾驶员独自倒车。后来国外将红外线技术应用于测量距离的装置上，当由于红外线自身抗干扰能力差，不适合在天气较差的环境下，最终还是遭受到市场的淘汰。相继之后，欧美国家又研发了电磁感应倒车雷达，虽然价格中等，但是安装麻烦不易于普及，实用性受到限制。而现在，日，美，欧等国家的著名品牌汽车公司采用了先进的毫米波级雷达，CCD摄像仪，高级微机和卫星导航仪等一系列制作的安全提示装置，安装在其研发的高档轿车上，但其价格相对昂贵。在中国最近有东风汽车公司研发的新一代“蓝鸟至尊”，其产品的热卖点在于倒车影像显示和NAVI的导航仪，提升了汽车的档次。目前中国市场上倒车雷达在市场上的品牌繁
12、多，例如：铁将军、豪迪俊邦等几十种品牌，售价各不相同，此外，还可以根据自身实际需求，设计专用的倒车雷达。2 方案设计和选择21 系统方案选择 超声波的发射、接收以及处理数据芯片选用的不同都会造成设计性能的差异，由于要考虑设计的制作成本，以及运行的稳定性，所以综合市场上常见的制作方案进行一一比较。2.1.1 测距系统方案 经过一番资料收集，查阅，大概总结出了5种不同的测量方案，因为不同的测量方式与它们的工作原理和过程有关，几乎都是殊途同归的，都是根据返回前方探测的信息做出对应的操作。一般常见的测量方式有激光，毫米波，摄像，红外线，超声波这5种方式。下面对5种不同的测距技术方案进行介绍和比较。方案
13、一：激光测距 激光测距仪是一种光子雷达系统，它是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。 若激光是连续发射的，测程可达40公里左右，并可昼夜进行作业。若激光是脉冲发射的，一般绝对精度较低，但用于远距离测量，可以达到很好的相对精度。激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确，其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一，因而被广泛用于地形测量，战场测量，坦克，飞机，舰艇和火炮对目标的测距，测量云层、飞机、导弹以及人造卫星的高度等，它是提高高坦克、飞机、
14、舰艇和火炮精度的重要技术装备 。 但是由于受到天气条件制约的因素，抗震能力差，而且反射镜表面易磨损，易污染，因此难以在实际的城市交通道路上使用。方案二：毫米波测距 毫米波是指频率范围在26.5300GHZ，带宽高达273.5GHZ具有高精度分辨能力；与激光相比，它的传播受到天气影响较小，可以进行全天候工作，探测性能稳定；在超高速的短距离传播通信中，能够精确地测量目标物距离，因此在军事领域上得到广泛的应用。但是由于国内行业对毫米波测距认识不足，只能局限于军事应用领域上，市场缺乏可靠，成熟的民用解决方案，而且毫米波测距要求技术难度较大，与实际应用的整合复杂，所以目前国内难以得到有效的普及。其测量距
15、离的原理与激光测量大致相同。方案三：CDD摄像机CDD摄像机也就电荷耦合器摄像机，它是一种半导体成像器件，具有精度高、抗强光、体积小、寿命长的特点。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与拍摄图像一样的视频图像汽车的后方安装摄像系统。由于它是根据人的双眼原理模拟测量的，所以测量精度高，但目前价格较高，而且技术和硬件设施发展尚未成熟，一般成像速度较慢。方案四：红外线测距 通常人们把波长为0.751000um的光波成为红外线，这是一种肉眼看不见的光，具有显著的热效应和穿透云雾的能力，而且任何物体都能够反射红外线，由于红外线有极强的隐蔽性，一般不能直接被人眼识别，所以红外线广泛应用在军事领域上，但在实际应用中红外线容易受到光源和热源的影响，所以发展空间有限。方案五：超声波测距 通常将
