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1、 2013届学士学位论文 基于单片机的超声波倒车雷达设计学院、专业 研 究 方 向 超声波测距 学 生 姓 名 学 号 指导教师姓名 指导教师职称 副教授 2013年4月26日超声波倒车雷达的设计 摘 要论文介绍了一种超声波倒车雷达即一套能够实时告知驾驶员车后障碍物情况的辅助倒车装置。论文叙述了选题的背景、意义以及超声波倒车雷达的发展概况；提出了单片机控制的超声波倒车测距系统的设计方案。论文介绍了多种测距方式、显示方式并分析了各种方式的优缺点 。从系统的性能需求、实用要求出发，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。文章概述了超声波测距的基本原理以及影响因素；并详细叙述了系统的
2、硬件设计过程，给出了软件流程图及软件各个功能部分的设计。使读者对该倒车雷达有较深入的认识，具有一定的意义。关键词 倒车雷达；超声波；测距；AT89S52The Design of The Ultrasonic Vehicle Revering RadarAbstractThis paper introduces a kind of Ultrasonic Vehicle Revering Radar. It is a set of assistant installation applied on auto back-up that can informs driver of the obsta
3、cles after his car .This paper reate of the background and meaning of the subject and the development of The Ultrasonic Vehicle Revering Radar. This article point out the design scheme that is a ultrasonic distance measurement system controlled by MCU.This paper not only introduces many kinds of dis
4、tance-measurement mode and display mode but also analyzes the advantages and shortages of each method。in view of systematic conditions ,efficiency and a realistic set of requirements of it,it presents the design not only about the systematic components ,inspecting methods and ways ,but about the sof
5、tware and hardware . the thesis summarizes the fundamentals and affecting factors about the ultrasonic measuring distance system,specifying the designing process of hardware and presenting software flow chart and the designing of various parts of different kinds of function. the thesis contributes a
6、 lot helping to the reader gain a deeper understanding of this kind of backing-bus radar. Keywords Reversing Radar; Ultrasonic;Distance measurement; AT89S52目 录1 绪论11.1 选题意义11.2 倒车雷达的发展12方案选择32.1 告警提示方式和测距方式选择32.2 系统总体方案确定62.3系统方案存在的问题73 超声波倒车雷达的工作原理83.1 超声波的基本性质83.2 超声波传感器93.3 超声波测距原理93.4 超声波测距误差分析9
7、4 硬件电路设计4.1单片机最小系统设计124.2温度模块补偿模块设计134.3 超声波发送电路设计144.4 超声波接收电路设计154.5距离显示电路164.6 告警提示电路175系统软件设计18结论21参考文献22附录A 程序22致 谢29 1 绪 论1.1 选题意义 随着社会的发展，汽车已经走进了千家万户。作为一种日渐普遍的交通工具，怎样使它用起来更方便、安全已经成为人们考虑的主要问题。倒车时为了确保安全，驾驶员不得不为看清车后的情况而前瞻后顾。而这样做又不仅非常吃力麻烦，也不能完全消除倒车给人生安全带来的隐患。鉴于目前汽车的倒车不便，出于对人生安全的考虑，人们希望能使自己的汽车有“后视
8、”的功能，于是各种辅助倒车的装置便应运而生。一时间，研制汽车后部探测障碍物的倒车雷达也成为近些年来的研究热点。目前用于辅助司机倒车的装置主要有：语音告警装置、后视系统以及倒车雷达等1。各种辅助倒车装置可以说是千差万别，各有千秋，而其中又以后视系统最为先进，它可以帮助司机直观的看到车后的障碍物，消除视觉盲区。然而其昂贵的视频捕捉装置和视频播放装置阻碍了它的推广。目前大范围使用的是超声波倒车雷达。它是一种汽车到车安全辅助装置，它以超声波的方式探测车后的障碍物情况并以声音或者更为直观的显示告知驾驶员汽车周围的障碍物情况，帮助驾驶员扫除视野死角，提高驾驶的安全性。超声波倒车雷达以其廉价而实用从而得到了
9、广泛的使用。1.2 倒车雷达的发展就目前形势来看，汽车市场的快速发展将带动倒车雷达市场的繁荣。国内倒车雷达主流市场已经开始有进口高档汽车向中低档汽车发展。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六代。技术上从纯电路模式到使用高速处理器，从单纯鸣蜂器报警到显示器显示，语音报警。性能上，向灵敏度更高、稳定性更强、可视化，直观化发展。设备向小型化、人性化、智能化等方向发展。(1) 第一代倒车雷达“倒车请注意”!想必不少人还记得这种声音，它只能算作最早辅助倒车的一个产品,不能称为倒车雷达,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
10、。这种提醒式的倒车雷达，只能使车后的人注意到而远离车，对于车后没有生命的障碍物却毫无作用，所以它仍不能使驾驶员知晓车后的情况，基本上以被淘汰。（2）第二代倒车雷达第二代倒车雷达采用蜂鸣器发出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，如果车后一定距离内处有障碍物，蜂鸣器就会开始工作。蜂鸣声越急，表示车辆离障碍物越近。但没有语音提示，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。(3) 第三代倒车雷达第三代产品采用数码波段显示,可以及时显示车后的障碍物离车体的距离。第2代产品把数码和波段组合在一起，使得其实用性增强，但安装在车内对车的美观造成影响
11、。(4) 第四代倒车雷达第四代产品是液晶屏显示，这一代产品较以前有一个质的飞跃，特别是液晶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巧，但却存在着灵敏度较高，抗干扰能力不强，误报也较多的缺点。(5) 第五代倒车雷达第四代产品是魔幻镜倒车雷达，沿袭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2M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。魔幻镜倒车雷达可以不占用车内空间，直接
12、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。(6) 第六代倒车雷达第六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，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。倒车雷达的发展实际上已经融入了整车的设计，随着技术的成熟，价格的降低，倒车雷达将会逐渐普及成为标准配置。虽然，如今已有多代的倒车雷达问世，但由于价格的限制，目前广泛用于中低档车使用的倒车辅助装置集中在第二代以后到第四代以前。设计者在这几代倒车雷达的基础上，把他们两种或三种相结合，使得设计出的产品廉价而同样具有完善的倒车辅
13、助功能。2方案选择与确定2.1 告警提示方式和测距方式选择2.1.1 告警提示方式选择倒车雷达的作用就是作为倒车辅助装置提示驾驶员车后的障碍物情况，所以，好的告警提示方式至关重要。目前主要有蜂鸣器提示、数码波段显示、液晶荧屏显示，魔幻镜显示，音响提示等单个或多种方式相结合的提示方式，下面对这几种提示方式依次进行分析和比较。(1) 蜂鸣器提示车体与障碍物距离的改变使电路中电压或电流变化不同给蜂鸣器不同信号，轰鸣声越急，表示车辆离障碍物越近。此方式没有语音提示，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) 数码波段显示数码和波段组合在一起，数码显示产品显
14、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，一般表示障碍物与车体的距离有0.8m以上；黄色代表警告距离，一般表示与障碍物的距离只有0.60.8m；红色代表危险距离，一般表示与障碍物之间只有不到0.6m的距离。这种方式比较实用，一目了然，但没有声响，警示效果不好。(3) 液晶屏显示动态显示，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) 魔幻镜显示，音响提示其外形就是一块倒车镜，所以可以不占用车内空间，直接安装在车内倒视镜的位置，颜色款式多样。语音提示比较方便，避免驾驶员过度关注显示器，分散注意力。但需要专业集成芯片，技术上较为复杂。此方案造价较高，比较适合高档汽车，可以按照个人需求和车内装饰选配。 (5) 声音数码距离显示指示灯数码管显示距离，声音、指示灯提示，比较实用，直观，方便。通过对预警提示方式的分析，综合其特点，采用声音、LED数码管和二极管指示灯相结合的提示方式。(6) 声音液晶距离显示指示灯液晶显示距离，声音、指示灯提示，比较美观，实用，直观，方便。通过对预警提示方式的分析，综合其特点，采用声音、1602液晶和二极管指示灯相结合的提示方式。2.1.1 测距方式选择测距方
