超声波倒车雷达系统设计
郑州轻院轻工职业学院
专科毕业设计（论文）
题目超声波倒车雷达
系统硬件设计
学生姓名
专业班级
学号
院（系）机电工程系
指导教师(职称)
完成时间2017年 05月01 日
超声波倒车雷达系统的设计
摘要
基于超声波测距的汽车倒车雷达系统是在充分理解了超声波测距原理的基础上提出的。工作时，超声波传感器发出脉冲信号，经障碍物反射后由超声波接收装置接收并送至单片机处理，可实现倒车时障碍物距离的实时监测并通过语音报警提示驾驶员。本设计是以AT89C51单片机为主控制器的超声波倒车雷达系统，包括超声波发射和接收部分、单片机处理部分、LCD显示部分和语音报警部分等硬件系统以及软件程序设计。
关键词倒车雷达/单片机控制/超声波测距
Design of Ultrasonic Reversing Radar System
Abstract
Based on the ultrasonic distance measurement principle,this text put forward a design scheme of car reversing radar system based on ultrasonic distance measurement. Ultrasonic sensor sends a pulse signal when it is working,and the ultrasonic receiving decive send the reflected signal by the obstacle to the MCU,this system could achieve Real-time monitoring of the Obstacle distance when reversing and prompt the driver by voice alarm.The overall design of ultrasonic reversing radar system based on the AT89C51 single chip as main controller was detailed introduced,include Ultrasonic transmitting and receiving part,MCU processing part,display by LCD, V oice Alarm part and its programming in the software.
Keywords Reversing radar，single chip microprocessor，ultrasonic distance measurement
目录
中文摘要
英文摘要
1 引言 (1)
1.1 设计主要内容 (1)
2 系统的总体设计方案及理论基础 (1)
2.1 总体设计方案 (1)
2.2 超声波测距理论分析 (2)
2.2.1 超声波测距原理 (2)
2.3 超声波传感器 (3)
2.3.1 超声波传感器的原理及结构 (3)
2.3.2 超声波传感器的应用 (4)
2.2.3 超声波传感器的主要性能指标 (4)
3 系统的硬件设计 (5)
3.1 单片机主控系统电路设计 (5)
3.1.1 单片机选择 (5)
3.1.2 电源电路 (6)
3.1.3 复位电路 (6)
3.1.4 时钟电路 (7)
3.2 超声波发射电路 (7)
3.3 超声波检测接收电路 (9)
3.3.1集成电路CX20106A (9)
3.3.2 超声波接收电路 (10)
3.4 数码管显示模块 (10)
4 系统的软件设计 (11)
4.1 软件设计的要求 (11)
4.2 主程序设计 (12)
4.3 超声波测距模块设计 (12)
4.3.2 超声波发送和接收程序 (13)
5主程序 (14)
5.1 显示程序 (14)
5.2 超声波测距程序 (14)
实训主要元器件介绍 (17)
6 系统的仿真调试 (25)
6.1 系统仿真调试内容 (25)
6.2 实验的误差分析 (26)
结束语 (27)
致谢 (28)
参考文献 (29)
附录 (30)
原件清单 (31)
1 引言
倒车，是每位驾驶员都必须掌握的技能，如同前行一样需要小心谨慎，每年都有倒车引起事故的报道，轻则对自己的车和他人的财物造成损伤，重则可能危及人的性命，尤其是对儿童危害较大，他们体型较小，仅从后视镜来获取视野指导倒车仍有可能会对让们造成伤害。现如今后视镜已越来越不能满足人们安全倒车的需求了。据初步调查统计，15％的汽车事故是由汽车倒车后视不良造成的。因此，人们对汽车倒车操纵的便捷性提出了更高的要求，希望有种装置能够解决汽车倒车给驾驶员们带来的不便，消除安全隐患。由此，专为汽车倒车泊位设置的倒车雷达应运而生。
倒车雷达是汽车倒车停车时的安全辅助装置，能够以声音或者直观的显示来告知驾驶员驾驶车辆周围障碍物的情况，帮助驾驶员解决泊车倒车时前后左右探视所引起的困扰。超声波倒车雷达系统一般由超声波传感器、控制器和报警装置等部分组成。现如今市场上的倒车雷达大多采用超声波测距原理，驾驶员在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由超声波探头发送超声波，在遇到障碍物后产生回波信号，传感器接收到回波信号后经处理器进行数据处理，判断出障碍物的位置，通过声音、数据、图像等形式为驾驶员提供信息和警示来告知驾驶员周围情况，从而使驾驶员倒车时做到心中有数，提高了驾驶的安全性。
1.1 设计主要内容
为避免汽车在倒车过程中发生事故，本文设计了一种基于AT89C51单片机的超声波倒车雷达系统。介绍了超声波测距的基本原理，阐述了倒车雷达系统的结构组成、硬件电路设计以及软件设计。
该系统由单片机控制电路、超声波发射电路、超声波接收电路等几部分组成。AT89C51单片机是整个系统的核心部件，协调各部分电路的工作。单片机在超声波信号发射的同时开始计时，超声波信号在空气中传播，在遇到障碍物后发生反射，反射的回波信号经过处理后输入到单片机的外部中断口发生中断，单片机停止计时。通过单片机可得到超声波信号往返所需要的时间，再结合当地声速即可求得车体与障碍物之间的距离。超声波传感器选用CSB40T(R)超声波传感器，谐振频率为40KHz；超声波发射电路包括超声波发射器、驱动电路等组成；超声波接收电路包括集成电路CX20106A及外围电路组成。
2 系统的总体设计方案及理论基础
2.1 总体设计方案
本设计的应用背景是基于AT89C51的超声信号检测的。因此初步计划在实验室内
小范围的测试。超声波发射仪发出短暂的40KHz信号，反射后的超声波经超声波接收器作为系统的输入，单片机对此信号进行技术判断处理后，把相应的计算结果送到LED显示电路显示。系统硬件部分主要由单片机控制电路、超声波发射和接收电路、超声波接收电路、LCD显示电路等几部分组成。系统的总体结构框图如图1所示。
图1 系统总体结构框图
2.2 超声波测距理论分析
2.2.1 超声波测距原理
超声波是指频率高于20KHZ的机械波。为了以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波，完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯称之为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器两种，但是一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器利用压电效应的原理将超声波和电能相互转换，即在发射超声波的时候，将电能转换为超声波，而在收到回波的时候，则将超声振动转换为电信号。
超声波测距的原理一般采用渡越时间法。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的生源与障碍物之间的距离，超声波测距适用于高精度的中长距离测量，因为超声波在标准空气中的传播速度为332.45m/s。单片机使用12MHZ晶振，所以此系统的测量精度理论可以达到毫米级。
如下图超声波发生器T在某一时刻发出一段超声波信号，当超声波遇到障碍物（被测物体）后返回被接收器R接受。测距的原理如图2。
图2测距的原理
这样只要检测出发射超声波和接收到超声波之间的时间，就可以计算出超声发射器与反射物体的距离。距离计算公式为：2/)(2/t c s d ?==
其中：d 为被测物与测距器的距离
s 为声速的来回路程
c 为声速
t 为声波来回所用的时间
由于超声波也是一种声波，其声速v 与温度有关，下表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。
表1 超声波波速与温度的关系表
2.3 超声波传感器
2.3.1 超声波传感器的原理及结构
要利用超声波进行测距，首先要研究超声波传感器的工作原理。超声波传感器是利用超声波作为信息传递媒介的传感器，它是一种将其它形式的能转变为所需频率的超声能或是把超声能转变为同频率的其它形式的能的器件。总体上讲，超声波传感器可以分为两大类：一类是使用电气方式产生超声波；另一类是使用机械方式产生超声波。
压电式传感器属于电声型超声波传感器，一般采用双压电陶瓷芯片制成，需用的压电材料较少，价格低廉且非常适用于气体和液体介质中。它是利用压电材料的正、
逆压电效应来工作的，在压电陶瓷芯片上加有一定频率的电压脉冲，芯片就会产生同频率的机械振动。这种振动在介质中的传播，便会产生超声波。反之，如在压电陶瓷芯片上有超声波作用，将会使其产生机械变形，这种机械变形使压电陶瓷芯片产生频率与超声波相同的电信号[2]。
图2 超声波传感器结构示意图
图2为超声波传感器的结构示意图，其内部结构由压电陶瓷晶片、锥形辐射喇叭、底座、引线、金属壳及金属网构成，其中，压电陶瓷晶片是传感器的核心，锥形辐射喇叭使发射和接收超声波能量集中，并使传感器有一定的指向角，金属壳可防止外界力量对压电陶瓷晶片及锥形辐射喇叭的损坏。金属网也是起保护作用的，但不影响发射与接收超声波。
2.3.2 超声波传感器的应用
超声波传感技术应用在生产实践的不同方面，它在医学上的应用主要是诊断疾病，已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。超声波诊断的优点是：对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。因而推广容易，受到医务工作者和患者的欢迎。当然更多的超声波传感器是固定地安装在不同的装置上，“悄无声息”地探测人们所需要的信号。在未来的应用中，超声波将与信息技术、新材料技术结合起来，将出现更多的智能化、高灵敏度的超声波传感器。
2.2.3 超声波传感器的主要性能指标
超声波传感器按收发方式一般可分为两类：一类是发送和接收是两种不同的分体式超声波传感器，此类传感器测距有效范围比较大，但不具备防尘防水功能；另一类是具有双向的发射/接收功能的收发一体式超声波传感器，如TR40-16，不仅用于发射超声波，也用于接收超声波，此类超声波测距范围比较小，防尘、防水性能好。根据本设计所处的环境要求，本系统选用的超声波传感器为分体式超声波传感器CSB40T(R)，该型号探头各项参数为：频率为40KHz，阻抗500，灵敏度为103dB(min)，带宽在 -3dB 时为 1.5K，角度最大值为 (-6dB)，静电容 200010%PF，最大驱动电压150Vp-p(10%工作周期)，回波灵敏度为-70dB(min)，声压电平
0dB=1uvolt/bar[3]。
3 系统的硬件设计
本章主要内容是具体分析系统的硬件实现。整个系统以性能较好的AT89C51单片机为核心，控制超声波传感器的收发，并测算距离，同时根据倒车距离段的不同进行分段语音报警。硬件部分实现分四部分来阐述：第一是以AT89C51单片机为核心的主控系统电路；第二是超声波发射和接收电路；第三是显示电路。
3.1 单片机主控系统电路设计
3.1.1 单片机选择
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，它为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图3所示[4]。
图3 AT89C51外形及引脚排列图
5l系列单片机提供以下功能：4 kB存储器；256 BRAM；32条I/O线；2个16b定时/计数器；5个2级中断源；1个全双向的串行口以及时钟电路。
空闲方式：此时CPU停止工作，而让RAM、定时/计数器、串行口和中断系统继续工作。
掉电方式：保存RAM的内容，振荡器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件复位。
5l系列单片机为许多控制提供了高度灵活和低成本的解决办法。充分利用他的片内资源，即可在较少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统。
3.1.2 电源电路
在一般家用中小型汽车内部的电瓶为12V，单片机所需电压为5V，语音芯片所需电压为3.3V。所以本系统的电源电路主要由一个AC-DC的+12V电源适配器、两个三端稳压块（LM7805、LM1117-3.3）、一些滤波电容等组成，输出+5V电压[5]。电源电路如图4所示。
图4 系统电源电路图
3.1.3 复位电路
在单片机引用系统工作时，除了进入系统正常的初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键以重新启动。所以，系统的复位电路必须准确、可靠的工作。
在时钟电路工作后，只要在单片机的RET引脚上出现24个时钟震荡脉冲以上的高电平，单片机便实现初始化状态复位。为了保证应用系统可靠的复位，在设计复位电路时，通常使RET保持高电平，则单片机就循环复位。系统的复位电路如图5所示。
图5 系统复位电路
3.1.4 时钟电路
时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。
该时钟电路由两个电容和一个晶体振荡器组成。X1是接外部晶体管的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。输出端为引脚X2，在芯片的外部通过这两个引脚接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，构成一个稳定的自激振荡器。时钟电路如图6所示。
图6 系统时钟电路
3.2 超声波发射电路
超声波发射电路原理图如图所示。发射电路主要由反相器74ls04和超声波发射换能器T构成，单片机P1.0端口输出的40kHz的方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，用这
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1引言 (2) 1.1背景 (2) 1.2设计的要求和难点 (2) 2总体方案设计 (3) 2.1 系统构成图 (3) 2.2 工作原理 (3) 3硬件设计 (5) 3.1 超声波发射与接收电路 (5) 3.1.1 发射电路 (5) 3.1.2 接收电路 (7) 3.2 ADC0832转换器特点与接线图 (9) 3.3 传感器型号及说明 (12) 4软件设计 (13) 4.1 系统流程图 (13) 4.2 编程程序 (15) 5设计小结 (17) 参考文献 (18)
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1. 汽车倒车雷达的初步认识 1.1 汽车倒车雷达的原理 倒车雷达是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。探头装在后保险杠上，主要于前后保险杠上安装。探头能够以最大水平120度垂直70度范围辐射，上下左右搜寻目标。它最大的好处是能探索到那些低于保险杠而司机从后窗难以看见的障碍物，并报警，如花坛、路肩、蹲在车后玩耍的小孩等。 倒车雷达的显示器装在后视镜上，它不停地提醒司机车距后面物体还有多少距离，到危险距离时，蜂鸣器就开始鸣叫，以鸣叫的间断/连续急促程度，提醒司机对障碍物的靠近，及时停车。 倒车雷达就相当于超声波探头，从整体上来说超声波探头可以分为两大类：一是用电气方式产生超声波，其二是用机械方式产生超声波，鉴于目前较为常用的是压电式超声波发生器，它有两个电晶片和一个共振板，当两极外加脉冲信号，它的频率等于压电晶片的固有震荡频率时，压力晶片将会发生共振，并带动共振板振动，将机械的能转为电信号的这一过程，这就成了超声波探头的工作原理。为了更好地研究超声波和利用起来，人们已经设计和制造出很多超声波发声器，超声波探头加以运用在使用汽车倒车雷达上。 这种原理用在一种非接触检测技术上，用于测距来说其计算简单,方便迅速,易于做到实时控制，距离准确度达到工业实用的要求。倒车雷达用于测距上，在某一时刻发出超声波信号，在遇到被测物体后的射回信号波，被倒车雷达接收到，得用在超声波信号从发射到接收回波信号这一个时间而计算出在介质中的传播速度，这就可以计算出探头与被探测到的物体的距离。 1.2 汽车倒车雷达的组成 倒车雷达有这几部分构成： ★超声波传感器：用于发射及接收超声波信号，通过超声波传感器可以测量距离。 ★主机：发射正弦波脉冲给超声波传感器，并处理其接收到的信号，换算出距离值后，将数据与显示器通讯。 ★显示器或蜂鸣器：接收主机距离数据，并根据距离远近显示距离值和提供不同级别的距离报警音。
基于51单片机的超声波测距仪之倒车雷达作品设计毕业论文
基于51单片机的超声波测距仪之倒车雷达作品设计毕业论文
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
基于超声波汽车倒车雷达预警系统设计
万方数据
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基于超声波汽车倒车雷达预警系统设计 作者：高月华， GAO Yuehua 作者单位：重庆科技学院机械与动力工程学院,重庆,400042 刊名： 压电与声光 英文刊名：PIEZOELECTRICS & ACOUSTOOPTICS 年，卷(期)：2011,33(3) 被引用次数：2次 参考文献(5条) 1.吴琼;封维忠;马文杰汽车倒车雷达系统的设计与实现[期刊论文]-现代电子技术 2009(09) 2.王红云基于超声波测距的倒车雷达系统设计[期刊论文]-国外电子元器件 2008(8) 3.王守华基于温度补偿的超声波倒车测距仪的研制[期刊论文]-今日电子 2009(9) 4.朱维杰;于湘珍基于超声波测距的自适应倒车雷达设计[期刊论文]-汽车电器 2009(4) 5.鲁思慧基于微控制器超声波技术的倒车障碍检测系统 2008(08) 本文读者也读过(7条) 1.孙会楠基于单片机的倒车雷达研究[期刊论文]-科技创新导报2011(15) 2.陈学永具有语音提示和数码距离显示的超声波倒车雷达设计[会议论文]-2007 3.常雨芳.黄文聪.Chang Yufang.Huang Wencong基于超声测距的可视倒车雷达预警系统设计[期刊论文]-软件导刊2010,09(12) 4.滕志军基于超声波检测的倒车雷达设计[期刊论文]-今日电子2006(9) 5.张海鹰.高艳丽.张树团.ZHANG Hai-ying.GAO Yan-li.ZHANG Shu-tuan高精度超声倒车雷达的设计[期刊论文]-电子设计工程2011,19(9) 6.周超.ZHOU Chao具有声光提示双功能的倒车防撞系统设计[期刊论文]-传感器与微系统2011,30(5) 7.滕志军.陈莉.张宇帅.Teng Zhijun.Chen Li.Zhang Yushuai一种语音同步提示的倒车雷达的设计[期刊论文]-电子科技2007(11) 引证文献(3条) 1.苏延霞.杨胜兵基于超声测距的智能泊车系统仿真设计[期刊论文]-湖北汽车工业学院学报 2011(4) 2.孙敏.卢浩.赵伟.蒋碧珠.李晶.曹毓涵超声防撞技术的专利状况分析[期刊论文]-电声技术 2012(z1) 3.莫品光.刘艳红基于超声波的倒车防撞报警系统设计[期刊论文]-传感器世界 2012(6) 本文链接：https://www.360docs.net/doc/609382704.html,/Periodical_ydysg201103025.aspx
倒车雷达程序(超声波测距)
开发时间：2014年5月7日星期三姓名：杨言安地点：山西大学 //----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- // 名称：简易倒车雷达 //----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- //说明：单片机控制超声波模块时时测量汽车后面障碍物的距离（测量范围为3cm--4m），//并将距离值显示在数码管上。当汽车后面有障碍物时数码管会显示障碍物的距离同时告警//电路发出"嘀嘀嘀"的声音,当障碍物离汽车的距离小于0.5米时告警电路发出"嘀嘀嘀"的声//音的频率增加，以此提醒车主注意安全。（单片机型号STC89C52，晶振频率12MHz，超声波模块HC-SR04） //----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- //原理：超声波模块触发端口Trig受单片机P1.0口控制，在发送超声波时P1.0口至少维持10us高电平。当超声波接收到返回的超声波时，超声波模块的Echo端口（接单片机的INT0口）会输出高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到接收的时间，测试距离=（（高电平时间）*340m/s））/2。利用单片机的定时计数器T0来测量高电平持续的时间：定时/计数器T0使用GATE0门控卫和TR0双重控制来测量高电平持续的时间，当超声波接收到返回信号时，即TNT0口变为高电平时，此时让TR0=1开始计时，当INT0口变为低电平时，让TR0=0，即停止计时。这样高电平持续的时间保持在寄存器TH0和TL0中，即T=256*TH0+TL0；所以距离S=(T*340)/2，再将S在数码管上显示出来。告警部分是由蜂蜜器来控制，在计算完距离后还要判断所测的距离是否小于0.5米，如果是则蜂鸣器发出急促的告警声音，如果大于0.5则发出缓慢的告警声音，表示有障碍物。（本程序最大的亮点是只利用一个定时/计数器完成了超声波的测距。） //------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ #include
汽车倒车雷达设计论文成果
毕业设计成果 （产品、作品、方案） 设计题目：汽车倒车雷达设计___________________ 目录 1 绪论 (1) 1.1 课题设计的目的和意义 (1) 1.2 国内应用现状 (1) 2 总体方案 (2) 2.1 本设计的研究方法 (2) 2.2 系统整体方案的设计 (3) 2.3 系统整体方案的论证 (3)
3 系统硬件设计 (4) 3.1 AT89S51 单片机 (5) 3.2 超声波测距的系统及其组成 (6) 3.2.1 超声波测距单片机系统 (7) 3.2.2 超声波发射、接受电路 (8) 3.3.3 显示电路 (10) 3.3.4 供电电路 (11) 3.2.5 报警输出电路 (12) 4 系统软件设计 (13) 4.1 主程序设计 (13) 4.2 超声波测距子程序及其流程图 (14) 4.3 超声波测距流程图 (18) 5 倒车雷达电路及工艺的检测方案 (18) 5.1 电路的检测流程 (18) 5.2 硬件电路检测方法 (19)
参考资料 (21)
1 绪论 1.1 课题设计的目的和意义 随着汽车的普及，越来越多的家庭拥有了汽车。交通拥挤状况也随之出现，撞车事件也是经常发生，人们在享受汽车带来的乐趣和方便的同时，更加注重的是汽车的安全性，许多“追尾”事故都与车距有着密切的关系。为了解决这个安全问题，设计一种汽车测距防撞报警系统势在必行。 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单。所以超声波测距法是一种非常简单常见的方法，应用在汽车停车的前后左右防撞的近距离测量，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，具有声波传输的基本物理特性—折射，反射，干涉，衍射，散射。超声波测距是利用其反射特性，当车辆后退时，超声波测距传感器利用超声波检测车辆后方的障碍物位置，并利用LED 显示出来，当到达一定距离时，系统能发出报警声，进而提醒驾驶人员，起到安全的左右。 通过本课题的研究，将所学到的知识用在实践中并有所创新和进步。该设计可广泛应用在生活、军事、工业等各个领域，它需要设计者有较好的数电、模电知识，并且有一定的编程能力，综合运用所学的知识实现对超声波发射与接收信号进行控制，通过单片机程序对超声波信号进行相应的分析、计算、处理最后显示在LED 数码管上。 1.2 国内应用现状 近年来，由于导航系统、工业机器人的自动测距、机械加工自动化等方面的需要， 自动测距变得十分重要。与同类测距方法相比，超声波测距法具有以下优势：（1）相对于声波，超声波有定向性较好、能量集中、在传输过程中衰减较小、反射能力
倒车雷达毕业论文
倒车雷达毕业论文 基于单片机的超声波倒车雷达设计 1 绪论 1.1课题背景 随着我国经济的飞速发展，交通运输车辆的不断增多，由此产生的交通问题越来越成为人们关注的问题。其中倒车事故由于发生的频率极高，已引起了社会和交通部门的高度重视。倒车事故发生的原因是多方面的，倒车镜有死角，驾车者目测距离有误差，视线模糊等原因造成倒车时的事故率远大于汽车前进时的事故率，尤其是非职业驾驶员以及女性更为突出。而倒车事故给车主带来的许多麻烦，有鉴于此，汽车高科技产品家族中，专为汽车倒车泊位设置的“倒车雷达”应运而生，倒车雷达的加装可以解决驾驶人员后顾之忧，大大降低倒车事故的发生。 超声波倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，是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，解除了驾驶员泊车和启动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除视野的死角和视线模糊的缺陷,提高驾驶的安全性。倒车雷达的原理与普通雷达一样，是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。通过感应装置发生超声波，然后通过反射回来的超声波判断前方是否有障碍物，以及障碍物的距离、大小、方向、形状等。只不过由于倒车雷达体积大小及实用性的限制，目前其主要功能仅为判断障碍物与车的距离，并做出提示。 1.2国内外研究现状 一般认为，关于超声波的研究最初起始于1876年F.Galton的气哨实验，这是人类首次有效产生的高频声波。在之后的三十年中，超声波仍然是一个鲜为人知的东西，由
于当时电子技术发展缓慢，对超声波的研究造成了一定程度的影响。在第一次世界大战中，对超声波的研究逐渐受到重视。法国人Langevin使用一种晶体传感器在水下发射和接收相对低频的超声波。他提出的这种方法可以用来检测水中是否存在潜艇并进行水下通信。 1929年，Sokolov首先提出用超声波探查金属物内部缺陷的建议。相隔2年，1931年Mulhauser获准一项关于超声检测方法的德国专利，不过他并未做更多的工作。4年之后，1934年sokolov首次发表了关于在液体槽子里用穿透法作实物试验的结果，他用了各种方法做了实验，用来检测穿过试件的超声能量，其中之一是用简单的光学方法观察液体表面由超声波形成的波纹。德国人Bergrnann在他的论著《ULTRASONIC》中，详细的论述了有关超声波的大量早期资料，该论著一直被认为是该领域的经典之作。 美国的Firestone首次介绍了脉冲回波探伤仪，使超声波检测技术发展到了更重要的阶段。在各种系统中，这是最成功的一种，因为它有最广泛的通用性，其检测结果也最容易解释。这种方法除可用于手工检测外，还可与采用先进技术的自动系统联用，自第一种脉冲回波仪器问世以来，根据相同的原理，有无数种其他仪器得到了发展，并有许多改进和精化。目前，在超声无损检测中，脉冲回波系统仍是使用最为广泛的一种。 八十年代后期，由于计算机技术和高速器件的不断发展，使超声波信号的数字化采集和分析成为可能。目前国内也相继出现了各类数字化超声波测距设备，并已成为超声波检测的发展方向。厦门大学的某位学者研究了一种回波轮廓分析法。该方法在测距中通过两次探测求取回波包络曲线来得到回波的起点，通过这样处理后超声波传播时间的精度得到了很大的提高。另外，也有大量的文献研究采用数字信号处理技术和小波变换理论来提高传输时间的精度。这些处理方法都取得了较好的效果。 目前国内外在超声波检测领域都向着数字化方向发展，数字式超声波测距系统的发展速度很快。国内近几年也相继出现了许多数字式超声波仪器和分析系统。随着测距技术研究的不断深入，对超声测距系统功能要求越来越高，单数码显示的超声测距系统会带来较大的测试误差。进一步要求以后生产的超声测距仪能够具有双显及内带有单板机的微处理功能。随后具有检测，记录，存储，数据处理与分析等多项功能的智能化检测分析仪相继研制成功。超声仪研制呈现一派繁荣景象。其中，煤炭科学研究院研制的2000A型超声分析检测仪，是一种内带微处理器的智能化测量仪器，全部操作都处于微处理器的控制管理之下，所有测量值，处理结果，状态信息都在显像管上显示出来，并可接微型打印机打印。其数字和波形都比较清晰稳定，操作简单，可靠性高，具有断电
基于单片机的超声波倒车雷达文献综述
综合文献调研及综述 课题：基于单片机的超声波倒车雷达综述 学院 专业 年级班别 学号 学生姓名 指导教师 2015年1 月13日
一、文献调研部分 1. 中文切题期刊论文8篇 [1]刘海峰.汽车倒车雷达系统全接触[J].汽车电器,2007,12:5-8. 摘要：简要介绍倒车雷达的组成和工作原理,回顾倒车雷达的发展历程,就时下主流新车的倒车雷达安装状况以及非原车倒车雷达的性能检测结果进行报道,对倒车雷达的选购安装和使用过程中的注意事项进行总结,最后展望倒车雷达系统的未来发展。 [2]陈烁华,冯桑.倒车辅助系统的技术发展[J].城市车辆,2009,10:36-38. 摘要：倒车辅助系统,又称泊车辅助系统或可视倒车雷达,能够给驾驶员倒车、泊车操作带来极大的方便,现已越来越多配置于汽车当中。本文详细地介绍倒车辅助系统的产生背景、发展历程以及现有主流产品的种种特点;并对其缺陷做出了初步探讨,提出了新的解决思路。 [3]段现星.超声波传感器在倒车雷达上的发展[J].家电检修技术,2009,12:1. 摘要：<正>倒车雷达是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置,能以声音或者更为直观的视频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。 [4]刘鑫,朱靖玉.基于单片机的倒车雷达的设计[J].电子设计工程,2012,01:94-97. 摘要：为降低汽车倒车时的碰撞事故,提出了一种基于单片机的超声波测距倒车雷达的设计方案。该设计根据超声波测距原理,采用AT89S52单片机为控制核心,设计了超声波测距倒车雷达,并对测量距离误差进行了分析。测量距离为0.1～5.0 m,其精度经过校正后可达1 cm。该设计结构简单、工作可靠,有良好的测量精度和灵敏度。 [5]吴琼,封维忠,马文杰.汽车倒车雷达系统的设计与实现[J].现代电子技术,2009,09:191-194. 摘要：为避免汽车倒车过程中发生碰撞,设计一种基于单片机AT89C51的倒车雷达系统,介绍了超声波测距的基本原理,阐述了倒车雷达系统的结构组成、硬件电路设计以及软件设计,并在数据处理部分采用温度补偿消除温度对声速的影响,提高了测距精度。倒车距离采用LCD进行实时显示,并通过语音报警电路对不同距离段做出不同的语音提示。实验表明该倒车雷达系统在30~500 cm范围内可实现准确测距,具有可靠性较高、外围电路简单、实用性强等优点。 [6]高旭,朱军.基于AT89S52单片机的超声波倒车雷达系统的设计[J].电子技术,2010,01:60-61+56. 摘要：利用超声波测距原理,出于低成本、高精度的目的,提出了一种基于AT89S52的超声波倒车雷达系统的设计方案。硬件部分采用AT89S52单片机作为控制器,主要有超声波发射电路、超声波接收电路、温度检测电路、LCD显示电路和报警电路。本文在分析超声波测距原理的基础上,给出了实现超声波倒车雷达系统的软件设计流程图和硬件设计电路图。该系统测量精度为1cm,完全能够满足汽车倒车系统的设计要求。 [7]林勇.汽车倒车防撞雷达系统原理及优化的探讨[J].电脑知识与技术,2008,33:1498-1499. 摘要：文章概述了利用单片机控制的超声波测距应用于汽车倒车防撞雷达系统的基本原理,例如当汽车倒车时,启动单片机及外部传感器实现距离测量,单片机对超声波的发射与接收通过计时进行控制,当所测得的距离小于预设的安全距离时,启动声光报警,有效避开可能对倒车造成危害的障碍物和行人。同时文章对该系统存在的弊端及其优化思路进行详细阐述。
基于单片机的倒车雷达预警系统分解
分类号UDC 单位代码10644 密级公开学号2012090324 本科毕业设计 基于单片机通过蓝牙与手机交互的超声波倒车预警系统（硬 件） 学生姓名：叶辰阳 二级学院：计算机学院 专业：计算机科学与技术 班级：2012级03班 学号：2012090324 指导教师：蒲国林雷永辉熊敏 完成时间：2015年12月20日 中国 达州 2015 年12月
四川文理学院本科毕业设计 目录 1 绪论 (1) 1.1选题目的及意义 (1) 1.2拟解决的关键问题: (1) .1.2.1下位机方面拟解决的关键问题 (1) 1.2.2上位机方面拟解决的关键问题 (2) ２基于单片机通过蓝牙与手机交互的超声波倒车预警系统设计中的主要技术与分析 (3) 2.1总体方案设计 (3) 2.2主要技术 (5) 2.2.1 硬件技术 (5) 2.2.2 软件技术 (5) 3基于单片机通过蓝牙与手机交互的超声波倒车预警系统的详细设计与实现 (7) 3.1电路图绘制 (7) 3.1.1 电路原理图 (7) 3.1.2 实物图 (9) 3.2上位机设计 (9) 3.2.1天气查询APP (9) 3.2.2 硬件数据接收APP (10) 总结 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17)
1 绪论 本设计是一个为符合车联网概念的设计开发,本次设计主要是利用STC89C52RC单片机、US-100超声波测距模块以及5V有源蜂鸣器完成测距报警电路的制作，以STC89C52RC为主控芯片，US-100超声波模块不断发出超声波，返回信息由MCU进行处理，将距离信息在LCD1602上显示出来，当距离小于设定值时，STC89C5RC发出指令控制蜂鸣器报警，并且用DHT11数字式温湿度传感器收集温湿度数据给单片机，最后我们还使用HC-06从机蓝牙模块与手机进行信息交互。上位机手机应用将收集的温湿度和距离信息显示出来，以实现碰撞预警、路线规划、天气查询并能与社交网络分享信息的功能。 1.1选题目的及意义 自19世纪末到20世纪初，在物理学上发现了压电效应与反压电效应之后，人们解决了利用电子学技术产生超声波的办法，从此迅速揭开了发展与推广超声技术的历史篇章。 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人研制上也得到了广泛的应用。 如今汽车已经成为人们的基础代步工具，但是随着车辆的增多，停车空间变窄，倒车视野受限，倒车事故频频发生。利用超声波测距原理和基于单片机处理的倒车雷达报警系统可以帮助驾驶者判断倒车距离，增加倒车安全性。 自从1991年美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ash-ton教授首次提出物联网的概念。2009年8月，温家宝“感知中国”的讲话把我国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮，如今物联网产品层出不穷，原来的倒车雷达必定将被淘汰，所以为了顺应物联网中“智慧交通”的车联网的要求，一款基于单片机通过蓝牙与手机交互来实现碰撞预警、路线规划、天气查询并能与社交网络分享信息的超声波倒车预警系统成为了我这次的开发目标。 1.2拟解决的关键问题: .1.2.1下位机方面拟解决的关键问题 1、完成LCD1602显示电路的设计，显现距离信息的显示。 2、完成超声波测距电路的设计，让它准确测距。
超声波倒车雷达开题报告
浙江理工大学本科毕业设计（论文）开题报告
倒车雷达预警 严团 (09自动化2班 B09330224） 1选题的背景与意义 随着科技的发展，人们对汽车安全与舒适性的要求越来越高。为了提高汽车的安全性，汽车生产过程中常给汽车装上倒车雷达，使得汽车的安全性大为提高。目前，国内外的高档汽车几乎都装有倒车雷达，并且倒车雷达的应用也正逐渐在汽车行业普及[1]。 1.1超声波倒车雷达定义 超声波倒车雷达也叫“倒车防撞雷达”，是汽车在停车或者倒车时的辅助设备，由超声波传感器（俗称探头）、电脑微处理器和显示设备等部分组成。能显示距离障碍物的距离或发出报警声，告知驾驶员周围障碍物的情况，提高驾驶的安全[4]。 1.2 国内外的研究现状 近十年内，国内外研究人员主要研究超声波回波信号的处理方法，新型超声波换能器、超声波发射脉冲选取等方面做了大量的研究，并针对超声波的干扰提出了各种解决方法，这些方法使得超声波的测量距离精度大大提高，对应的应用领域汽车倒车雷达也进行了各项改进，使得汽车的安全性能大幅提高。 目前汽车的倒车雷达的高端应用领域是自动泊车系统，倒车雷达结合倒车摄像系统，倒车时车后的视野直观的显示在汽车的仪表盘上，让倒车变得更容易[10]。 2 研究的基本内容与拟解决的主要问题 2.1 基本内容 本次毕业设计中主要完成的内容包括 1)超声波倒车雷达的原理分析与设计 超声波发射与接收的原理，超声波发射与接收的外围电路以及外围电路与单片机的接口处理。 2)超声波的发射与接收电路调试与装配 在确定正式电路之前必须对超声波的发射与接收系统进行调试，并不断的改进，找出误差的所在，确定最优方案，最后进行硬件装配。
基于单片机的超声波倒车雷达
摘要 本文设计了一款基于AT89C51单片机的倒车雷达，它采用ATMEL公司生产的AT89C51单片机作为控制核心，片外结合T/R-40-12小型超声波传感器模块、LCD1602液晶显示器模块、报警模块、晶振电路模块以及复位电路等模块而构成本倒车雷达的硬件系统。当倒车雷达安装在汽车尾部时，通过系统上的超声波模块来采集使用者距离后方障碍物的距离，然后通过单片机对采集数据进行处理，当距离少于临界距离时，单片机将驱动蜂鸣器进行报警提示司机；当后方无障碍物时，倒车雷达处于待机模式。经过大量的实验测试，本倒车雷达性能稳定，携带便捷，能够做到随时随地地辅助司机倒车，从而预防事故的发生。不仅如此，它对单片机以及超声波技术的推广也具有一定的积极作用。 关键词：倒车雷达，AT89C51，超声波模块 Abstract ThispaperdesignsareversingradarbasedonAT89C51MCU,whichusesATMELtheAT89C51asth econtrolcore,theexternalbindingT/R-40-12smallultrasonicsensormodule,LCD1602li quidcrystaldisplaymodule,alarmmodule,crystaloscillatorcircuitmoduleandcomplex circuitmoduleandthecostofreversingradarhardwaresystemstructure.Whenreversingr adarisinstalledintherearofthevehicle,thedistanceoftheobstacleisacquiredbytheu ltrasonicmoduleofthesystem,andthedataisprocessedbythemicrocontroller.Themicro controllerwilldrivethebuzzertoalertthedriverwhenthedistanceislessthanthecriti caldistance.Afteralargenumberofexperimentaltests,theperformanceofthereversing radarisstable,easytocarry,canbedoneanytimeandanywheretoassistthedrivertorever se,soastopreventtheoccurrenceofaccidents.Notonlythat,italsohasacertainpositiv eeffectonthepromotionofSCMandultrasonic. Keywords:ReversingRadar,AT89C51,UltrasonicModule
倒车雷达系统的设计
倒车雷达系统的设计 【摘要】倒车雷达（Car Reversing Aid Systems）的全称是“倒车防撞雷达”, 也称“泊车辅助装置”,是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,解除了驾驶员泊车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,提高了安全性。本文介绍基于单片机控制的倒车雷达系统，由单片机控制时间计数，计算超声波自发射至接收的往返时间，利用声波在空气中的传输速度，从而得到实测距离。 再根据障碍物与车尾的距离远近情况发出警报。 【关键词】单片机，超声波测距，倒车雷达，超声波换能器。 【前言】随着我国汽车产业的高速发展，尤其是近几年来，我国开始进入私家车时代，汽车的数量逐年增加，造成公路、街道、停车场、车库等越来越拥挤。汽车驾驶员越来越担心车的安全了，其中倒车就是一个典型。本文设计的倒车雷达预警系统主要是针对汽车倒车时人无法目测到车尾与障碍物体的距离而开发设 计的。该系统将单片机技术与超声波的测距技术、传感器技术等相结合，可以测到汽车倒车中，其障碍物与汽车的距离，通过LED 显示屏显示距离，并根据远近发出警报。 一、超声波测距原理 超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。 测距的公式表示为：L=C×T 式中L 为测量的距离长度；C 为超声波在空气中的传播速度；T 为测量距离传播的时间差(T 为发射到接收时间数值的一半)。 超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。 由于超声波易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触的优点，是作为液体高度测量的理想手段。在精密的液位测量中需要达到