基于AVR单片机超声波测距在倒车防撞中应用①
基于单片机的倒车防撞预警系统毕业设计
基于单片机的倒车防撞预警系统毕业设计倒车防撞预警系统是一种能够帮助驾驶员在倒车过程中避免碰撞的设备。
本文基于单片机设计了一种倒车防撞预警系统，并进行了详细的介绍。
该系统主要由倒车传感器、控制电路、显示屏和蜂鸣器组成。
其中，倒车传感器用于检测车辆周围的障碍物，通过将传感器输出的数据传给控制电路进行处理。
控制电路根据接收到的传感器数据，计算出障碍物与车辆的距离，并控制显示屏和蜂鸣器发出相应的警报。
在设计中，我们选择了超声波传感器作为倒车传感器，因为它能够准确地测量障碍物与车辆的距离。
我们将超声波传感器固定在车辆的后部，并将其与单片机相连。
当车辆开始倒车时，超声波传感器开始工作，并将检测到的障碍物距离传给单片机。
单片机接收到传感器数据后，根据一定的算法计算出车辆与障碍物的距离，并根据距离的大小决定是否发出警报。
为了方便驾驶员了解障碍物的距离，我们在车辆驾驶室内安装了一个显示屏，用于显示障碍物与车辆的距离。
当障碍物与车辆的距离小于一定值时，系统还会通过蜂鸣器发出警报，提醒驾驶员注意。
在系统的设计过程中，我们考虑到了多种因素。
首先，我们要确保传感器的数据准确性，要选择合适的传感器并进行校准。
其次，我们要考虑到驾驶员对系统的操作是否方便，要保证显示屏和蜂鸣器能够清晰地传达信息。
最后，我们还要考虑系统的可靠性和稳定性，要进行充分的测试和优化。
倒车防撞预警系统可以提高驾驶安全性，避免驾驶员在倒车过程中因为盲区而发生碰撞。
我们通过基于单片机的设计，实现了一个简单有效的倒车防撞预警系统。
通过这个设计，我们还深入了解了单片机的应用和原理。
希望这个设计能够对相关领域的研究和开发工作提供一些参考和启示。
超声波测距在汽车倒车防撞系统中的应用
摘要：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。
本文主要介绍超声波在汽车倒车防撞报警系统中的应用，以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。
关键字：超声波发生器；超声波换能器；测距1 引言近年来随着微电子技术发展而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。
2 超声波测距的工作原理与方式2.1 超声波测距的工作原理人能听到的声音频率为：20Hz~20kHz，即为可听声波，超出此频率范围的声音，即20Hz以下的声音称为低频声波，20kHz以上的声音称为超声波。
超声波是一种只有少数生物（如蝙蝠、海豚）才能感觉的机械波，其频率在20kHz以上，波长短，绕射小、能定向传播。
超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力越弱，但反射能力越强。
为此，利用超声波的这种性能就可制成超声波传感器。
超声波测距的原理就是利用超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。
超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 。
2.2 超声波测距的工作方式利用超声波测距的工作，就可以根据测量发射波与反射波之间的时间间隔，从而达到测量距离的作用。
其主要有三种测距方法：（1）相位检测法，相位检测法虽然精度高，但检测范围有限；（2）声波幅值检测法，声波幅值检测法易受反射波的影响；（3）渡越时间检测法，渡越时间检测法的工作方式简单，直观，在硬件控制和软件设计上都非常容易实现。
基于单片机的超声波测距汽车倒车防撞系统设计
基于单片机的超声波测距汽车倒车防撞系统设计作者：赵阅涵来源：《中文信息》2019年第01期摘要：随着我国的汽车数量正逐年增加，倒车时的防撞问题引起广泛重视。
为此设计了以单片机为核心，利用超声波实现无接触测距的倒车防撞警报系统。
关键词：超声波测量距离数码显示报警自动刹车中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2019）01-0-01一、绪论1.倒车雷达设计的意义与现状倒车雷达是一种辅助车主泊车或者倒车的装置，启动倒车雷达系统时，它能通过发射和接收超声波来探测周围障碍物的情况，并以声音或者影像告知车主，其利用的原理是超声波非接触测距技术。
本汽车防撞装置包含有单片机控制电路、超声波测距传感器、蜂鸣器报警电路及数码管显示部件等，装置将各部件有机地结合起来，实现超声波测距及蜂鸣器报警提示的功能。
2.电机工作原理本次设计以STC89C52单片机为核心，设计了超声波倒车防撞系统。
本系统实现了对倒车雷达测距及显示报警的要求，通过发射超声波，碰到障碍物返回后，接收超声波，计时往返时间，并计算出距离显示结果，当达到危险距离时报警且自动刹车。
二、数字超声波倒车防撞系统的设计1.系统设计要求本系统的主要功能是：当车挂入倒档后，超声波发射电路开始连续不断的发出超声波，遇到障碍物后反射，超声波接收电路接收，控制电路通过相应的计算，可以计算出相应的距离，并送至显示电路进行显示。
如果所测距离小于预先设置好的报警距离，则报警电路就会报警并且使制动系统停止工作完成自动刹车的功能。
具体指标为：警报触发最小距离为50cm；实时测距误差控制为5%-10%；工作电压5v；超声波产生的信号强度为40Khz；測距范围为2-500cm；6 超声波的发射频率为1s测量2-3次。
2.系统设计架构按照系统所需功能，系统硬件结构可以划分为：测距系统、控制系统、键盘电路、显示和语音报警系统以及制动系统。
其中，测距系统由超声波发射模块和超声波接收模块构成；控制系统设计主要对STC89C52单片机系统进行设计；显示报警系统设计要对数据通讯、数据转换、蜂鸣器和动态态显示电路进行设计；键盘电路主要用于控制报警系统的阀值；制动系统主要对小车电动机的控制。
基于单片机的超声波倒车雷达的实现设计
基于单片机的超声波倒车雷达的实现设计超声波倒车雷达是一种有效的辅助驾驶系统，可以在倒车时帮助驾驶员避免碰撞和减少事故的发生。
本文将介绍如何基于单片机实现超声波倒车雷达的设计。
首先，我们需要了解超声波倒车雷达的原理。
超声波倒车雷达通过发射超声波信号并接收反射信号来测量与障碍物的距离。
首先，超声波模块会发射一束超声波信号，然后该信号会与障碍物发生反射。
接下来，超声波模块会接收到反射信号，并根据信号的时间差计算出与障碍物的距离。
最后，将这个距离显示在LCD屏幕上，提醒驾驶员注意。
接下来，我们需要选择合适的硬件和软件来实现这个设计。
在硬件方面，我们需要一个超声波模块（包括超声波传感器和放大器）和一个LCD 屏幕来显示距离。
在软件方面，我们可以使用C语言编程来控制单片机，计算距离并将其显示在LCD屏幕上。
开始实施这个设计之前，我们首先需要连接硬件。
超声波模块的引脚需要连接到单片机的GPIO引脚。
LCD屏幕通常有自己的驱动器，我们需要查看其手册以了解如何连接到单片机。
接下来，我们需要编写程序来控制单片机。
首先，我们需要初始化超声波模块和LCD屏幕。
通过GPIO引脚向超声波模块发送触发信号，然后计算超声波信号的时间差并转换为距离，最后将距离显示在LCD屏幕上。
在编写程序时，我们还可以添加一些附加功能，例如设置距离阈值来触发警报，或者根据距离改变警报的频率。
这些功能可以通过使用if语句或循环来实现。
完成编写程序后，我们需要进行测试和调试。
我们可以通过在倒车时将板子连接到车辆上来测试超声波倒车雷达的功能。
如果一切正常，我们可以观察到LCD屏幕上显示出与障碍物的距离。
最后，在安装超声波倒车雷达之前，我们需要将设备进行封装，以保护电路板和传感器不受外部影响。
我们可以使用3D打印技术创建一个外壳，并将电路板和传感器固定在内部。
在本文中，我们介绍了如何基于单片机实现超声波倒车雷达的设计。
通过了解原理、选择合适的硬件和软件、连接硬件、编写程序、测试和调试以及封装设备，我们可以成功实现这个设计，并为汽车的倒车过程提供一个有效的辅助系统。
基于超声波测距的汽车倒车防撞报警系统设计
基于超声波测距的汽车倒车防撞报警系统设计一、本文概述本文针对汽车安全驾驶领域的重要需求，详细探讨并设计了一种基于超声波测距技术的汽车倒车防撞报警系统。
随着城市交通环境复杂性的增加以及人们对行车安全意识的提高，如何有效防止因驾驶员视线盲区和操作失误引起的倒车碰撞事故成为研究热点。
本系统利用超声波传感器作为主要探测元件，通过发射和接收超声波信号来精确测量车辆与后方障碍物之间的实时距离，并结合智能算法分析处理这些数据，以便在车辆靠近障碍物到危险距离时及时发出报警提示，辅助驾驶员做出正确决策，从而显著提升倒车安全性。
文章首先阐述了该系统的背景意义和技术原理，随后深入剖析超声波测距方法及其在汽车应用中的优势和挑战接着，详细介绍了系统架构设计，包括硬件组成（如超声波传感器模块、信号处理电路、报警装置等）及软件算法实现通过实验验证了系统的性能指标，探讨其在不同工况下的稳定性和准确性，并对未来可能的优化方向进行了展望。
通过本文的研究，期望能为汽车主动安全技术的发展贡献一份力量，推动相关产品的实际应用与普及。
二、超声波测距原理及技术超声波测距技术是利用超声波在空气中的传播特性来实现距离测量的方法。
超声波是一种频率高于人耳能听到的上限（约20kHz）的声波，它在空气中的传播速度相对恒定，约为343米秒。
这一特性使得超声波非常适合用于精确的距离测量。
超声波测距的基本原理是发射器发射出一定频率的超声波，当这些波遇到障碍物时会发生反射，反射波被接收器接收。
通过测量超声波发射和接收之间的时间差，可以计算出超声波传播的距离。
由于超声波的传播速度是已知的，因此可以通过以下公式计算距离：这里的“时间差 2”是因为超声波需要从发射器传播到障碍物，再从障碍物反射回接收器，所以总时间是往返时间。
在汽车倒车防撞报警系统中，超声波传感器通常被安装在汽车的尾部。
当驾驶员开始倒车时，系统会自动激活传感器，传感器开始发射超声波。
超声波遇到车辆后方的障碍物时反射回来，被传感器接收。
基于超声波测距的汽车倒车防撞报警系统设计
基于超声波测距的汽车倒车防撞报警系统设计汽车倒车防撞报警系统是一种基于超声波测距技术的安全辅助设备，能够帮助驾驶员在倒车时避免与障碍物发生碰撞，提高行车安全性。
本文将对该系统的设计进行详细介绍。
首先，该系统主要由超声波传感器、控制器和报警器组成。
超声波传感器负责探测车辆周围的障碍物距离，传输给控制器进行处理。
控制器根据传感器的数据判断是否存在碰撞的风险，并通过报警器向驾驶员发出警告信号，提醒其采取正确的行动。
在系统的设计过程中，首先需要选择合适的超声波传感器。
传感器的选择应考虑其测距范围、精度和对环境的适应性等方面。
一般来说，超声波传感器在测距范围内可以提供较高的测量精度，并且对大多数障碍物均有良好的适应性。
接下来，控制器的设计是系统中的关键部分。
控制器需要实时接收传感器上传的距离数据，并进行数据处理和决策。
控制器可以使用嵌入式系统来实现。
在数据处理方面，可以使用一些常见的算法，如滤波算法、虚拟线算法等，来进行数据处理和障碍物的识别。
在决策方面，可以设置适当的距离阈值，当距离低于该阈值时触发警报。
最后，报警器的设计需要考虑其音量和可靠性。
对于音量，报警器应具备足够的声音大小，以确保驾驶员能够听到警报并及时做出反应。
对于可靠性，报警器应具备较长的寿命和稳定的性能，以确保系统能够长时间稳定运行。
此外，为了提高系统的可用性，还可以考虑加入其它功能，如图像显示功能。
通过搭载摄像头和显示器，可以将车辆周围的情况实时显示在显示器上，使驾驶员更加直观地了解障碍物的位置和距离。
总之，基于超声波测距的汽车倒车防撞报警系统是一种重要的安全辅助设备。
通过合理选择超声波传感器、设计有效的控制器和报警器，并加入其它功能，可以实现对倒车过程的有效监控和警示，提高驾驶员的行车安全性。
基于单片机超声波测距仪汽车防撞系统方案说明书
2015届毕业生毕业设计说明书题目: 基于单片机超声波测距仪汽车防撞系统院系名称：信息学院专业班级：电信1108学生姓名：顾豪贝学号： 201116910817 指导教师：杨铁军教师职称：教授2015年 5 月29日目次1绪论 (1)1.1所选题目背景 (1)2 方案设计和论证 (1)2.1方案设计 (1)3×××××（正文第3章）………………………………………………Y ………………………………………（略）X ×××××（正文第X章）……………………………………………………… Y 结论…………………………………………………………………………………… Y 致谢…………………………………………………………………………………… Y 参考文献………………………………………………………………………………Y 附录 A ××××（必要时）………………………………………………………… Y 附录 B ××××（必要时）………………………………………………………… Y图 1 ×××××（必要时）………………………………………………………… Y 图2×××××（必要时）………………………………………………………… Y表 1 ×××××（必要时）………………………………………………………… Y 表 2 ×××××（必要时）………………………………………………………… Y注：1. 目次中的内容一般列出“章”、“条”二级标题即可；2．Y表示具体的阿拉伯数字；3. 目录前的页码采用罗马数字。
基于单片机的车辆倒车防撞系统的设计文献综述
超声波技术的应用摘要：近年来随着人们生活水平的提高，出门代步的工具越来越高级，小汽车可以说已经很普及了，但出行的安全特别重要，汽车在倒车时的安全问题尤为突出，所以本课题旨在研究汽车倒车防撞系统，主要利用的是超声波测距技术，这是目前在汽车领域倒车时普遍应用的技术。
关键字：超声波测距；倒车防撞；倒车雷达1.前言近年来由于电子技术的飞跃发展,使得相关技术日新月异。
尤其是信息产业的迅速发展,使得研制高度信息化的车辆有了基础,许多先进技术将被引入汽车的设计。
汽车安全设计要从整体上考虑,不仅要在事故发生时尽量减少乘员受伤的几率,而且更重要的是要在轻松和舒适的驾驶条件下帮助驾驶者避免事故的发生。
然而,目前车辆上的一些安全装置,如安全带,安全气囊,保险杠等均为被动式系统,从本质上讲,其功能只能减轻事故的程度,并不能有效的防止事故的发生。
近年来人们越来越认识到,如何利用先进技术,辅助汽车驾驶者对影响公路交通安全的人、车、路等环境进行实时监控和报警,在危急情况下由系统主动干预驾驶操纵、辅助驾驶者进行应急处理、防止汽车碰撞事故的发生,显得尤其重要。
由此也可预见,车辆安全系统的研究将朝着智能化、主动型的安全系统及其技术方向的发展,因此本课题的研究具有重要的意义。
[3]2. 基本原理2.1 超声波介绍人们能听到声音是由于物体振动产生的,它的频率在20–20KHZ范围内称为可闻声波，低于20HZ的机械振动人耳不可闻称为次声波，高于2OKHZ的机械振动称为超声波。
常用的超声波频率为几十KHZ至几十MHZ，超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，有两种形式，横向振荡(横波)和纵向振荡(纵波)，工业中的应用常采用纵向振荡。
超声波可以在气体、液体及固体中传播，但传播速度不同。
另外它也有折射和反射现象，且在传播过程中有衰减。
在空气中传播超声波频率较低，一般为几十KHZ，但衰减较快。
在固液体中传播频率较高，但衰减较小、传播较远。
[2]超声波的指向性好，不易发散，能量集中，因此穿透本领大。
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基于AVR单片机的超声波测距在倒车防撞中的应用①
摘要:以avr单片机atmega16作为主控制器,结合超声波发射、接收模块dyp-me007,巧妙地利用avr单片机特有的输入信号捕捉功能,实现3cm～3.5m的非接触式距离感测,并实时显示距离和报警。
分析了dyp-me007模块的超声波测距原理,给出了测距系统的整体设计和硬件组成结构图,并具体阐述了系统软件设计过程并提供了程序框图。
经实际测试证明本系统实现了超声波测距和报警功能。
关键词:avr单片机超声波测距倒车防撞
中图分类号:u463 文献标识码:a 文章编
号:1674-098x(2011)07(b)-0113-01
1 引言
据相关调查统计,15%的汽车撞车事故都是因倒车时汽车的后视
能力不良造成的。
因此,增加汽车的后视能力显得尤为重要。
安全避免障碍物的前提是快速准确地测量障碍物与汽车之间的距离。
为此,本设计基于avr单片机,利用超声波实现了无接触测距的倒车雷达系统。
可以快速准确地测量障碍物与汽车之间的距离,帮助驾驶员扫除视野的死角和视线模糊的缺陷,使驾驶员的倒车操作更加安全有效。
2 系统整体设计
本设计采用以avr单片机atmega16[1][2]为核心,用超声波发射、接收模块dyp-me007进行测距,用4位数码管实时显示所测的距离,配合其他硬件电路和软件设计方法来实现。
atmega16采用cmos技
术和risc构架,具有高速、低功耗等优势,而且具有定时器输入捕
捉模式。
本文充分利用这些优势,配合实现了快速准确测距功能。
本系统的单片机采用4mhz计数时钟。
测距开始时由pd.7(oc2)引脚向dyp-me007模块发出发射超声波测距触发信号,dyp-me007模块内部将检测回波,一旦检测到有回波信号则输出回响信号送到单片机
的pd.6(icp1)引脚。
单片机对接收到的回响信号进行输入捕捉并测算出从超声波信号发射到单片机接受到反射信号所花费的时间t值, 经处理后计算出被测距离s并送数码管显示和报警。
本系统工作过程及实现的功能为:由pc.0引脚控制的测距控制开关按下时启动测距,再按一次则停止测距;正常工作时,由pd.1引脚控制的测距控制开关指示灯会亮,停止工作时,指示灯灭;由pa和pb 端口控制的四位数码管用来显示所测的距离,以cm为单位,若该距
离小于预置的汽车低速安全刹车距离(150cm),由pd.0引脚控制的
蜂鸣器发出报警提示音,同时数码管上显示的数字开始闪烁,以加
强警示作用。
3 超声波测距原理
超声波测距是本系统的关键环节。
本系统的超声波模块
dyp-me007采取收发分离方式,使收发信号不会混叠,提高了系统的
可靠性。
模块中用到的传感器为压电型超声波传感器,包括一个发射传感
器和一个接收传感器。
超声波传感器由压电晶片和共振板构成,当
它的两电极加上脉冲信号时,若其频率等于晶片的固有频率,压电
晶片就会发生共振从而产生超声波。
相反,当共振板收到回波信号时,将压迫压电晶片振动,从而将机械能转化为电能。
为防止发射信号影响回响信号,触发信号周期一般要大于60ms。
pic控制器收到触发信号后会产生8个周期的电压为5v,频率为
40khz的脉冲信号,经电压驱动器st232cd驱动超声波发射传感器发射超声波。
同时输出的回响信号被升至高电平作为pic内部计时的开始,同时关闭st232cd。
超声波遇障碍物返回,回波信号由超声波接收传感器转化为40khz电信号。
经两级lmc6032集成放大器放大后送入lp311比较器进行检波,滤掉与超声波发射器直接耦合的信号,然后送入pic控制器,将输出的回响信号降为低电平。
如果没有检测到回波信号,模块将在30ms后自动停止上一个周期检测。
故回响信号的高电平持续时间即为超声波到达障碍物并返回所用的时间t。
4 系统软件设计
系统软件部分分为三层结构:测距控制开关部分、数据缓冲区部分、定时器测距部分。
定时器t2用来产生模块dyp-me007的触发信号,置为fast pwm模式,产生周期为60ms,高电平持续时间为1ms 的脉冲,由pd.7(oc2)引脚输出。
dyp-me007模块内部接到触发信号后将发出8个40khz周期电平并检测回波,由echo端口输出回响信号到单片机的pd.6(icp1)引脚。
定时器t1用来对回响信号的高电平计时,置为下降沿触发输入捕捉模式,预分频器对时钟源64分频,作为定时器t1的计数脉冲信号
源。
输入捕捉模式是avr定时/计数器的一个非常有特点的功能,能够准确记录输入信号电平的变化。
pd.6(icp1)引脚接收的回响信号上升沿(对应超声波信号发射起始时刻)到来时,定时器t1将计数器tcnt1中的值清零并开始计数。
当回响信号下降沿(对应超声波反射信号结束时刻)到来时,定时器t1进行输入捕捉,自动将tcnt1中的计数值写入输入捕捉寄存器icr1。
输入捕捉寄存器icr1中的计数值与回响信号的高电平持续时间t 的关系为t=icr1/(4mhz/64),被测的距离为s=v×t/2=170×
t(m)=170×t×1000(cm),式中v=340m/s为声速。
将测得的距离s送入数据缓冲区。
当测距控制开关按下时,数码管即从数据缓冲区读取数据并显示。
若s<150(cm),则数码管闪烁且蜂鸣器发出声音报警提示。
当测距控制开关再次按下时,将数码管共阴极置高,停止显示;将蜂鸣器输入端置低,停止报警。
5 结语
该设计充分利用了avr单片机atmega16高速、低功耗、输入捕捉等优势,配合超声波模块dyp-me007实现了3cm～3.5m范围内的快速准确测距功能,并将测量结果通过数码管显示。
当障碍物小于安全距离1.5m时,蜂鸣器将发出报警提示,同时数码管的数字闪烁,及时提醒司机停止倒车,从而起到倒车防撞的作用。
经实际测试表明,该系统结构简单,灵敏度高,工作稳定可靠。
参考文献
[1] 周俊杰.嵌入式c编程与atmel avr[m].北京:清华大学出
版社,2003.
[2] 马潮.avr单片机嵌入式系统原理与应用实践[m].北京:北京航空航天大学出版社,2007,10.。