超声波车辆倒车防撞报警装置研究
超声波测距汽车倒车防撞报警器设计
超声波测距汽车倒车防撞报警器设计摘要本设计采用超声波测距，可用作汽车泊车安全辅助装置，能以声音和更为直观的LED 显示告知驾驶员汽车周围障碍物的情况，解除了驾驶员在泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的烦扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了泊车安全性。
本设计硬件部分主要由单片机控制电路、超声波发射电路、超声波接收电路、数码管显示电路、电源电路和报警电路组成，软件部分主要由主程序、超声波发射接收子程序、距离计算子程序及显示子程序等部分组成。
本设计由AT89C2051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，利用超声波在空气中的传输速度，从而得到实测距离。
该设计的电路设计合理简单、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量误差方面能够达到简单工业实用的要求。
关键词：AT89C2051、超声波、数码管、汽车倒车Auto reverse bull alarm designAbstractThis design uses the ultrasonic ranging, can be used for car parking safety auxiliary devices, to sound and more ocular LED display told the driver of the car around obstacles, lifting the driver in the parking and starting vehicles around when visiting caused the trouble, and help eliminate the vision blind Angle and the driver of sight fuzzy defects, improve the safety car parking.The design of hardware mainly by single-chip microcomputer control circuit, ultrasound circuit, ultrasonic receiving circuit, digital circuit, the pipe display circuit and alarm circuit composition, the software of mainly by the main program, ultrasound receiving interruption program, distance subroutines and display subroutines components. This design by single chip microcomputer AT89C2051 control time count, the calculation to receive from launch ultrasonic round-trip time, use of ultrasonic transmission speed in the air, so as to get the distance. The design of the circuit design simple, reasonable stable and good performance, test speed, simple calculation, easy to do real-time control, and in the measurement error can achieve simple industrial practical requirement.Key words: AT89C2051 ,Ultrasonic, Digital tube,Automobile reverse1. 绪论 (1)1.1课题研究背景及目的 (1)1.2课题国内外研究状况 (2)1.3课题研究方案比较 (3)1.4论文构成及研究内容 (4)2.超声波基本发展史及原理 (5)2.1超声波发展简史 (5)2.2超声波的应用 (6)2.3超生波测距方法 (9)3.系统整体设计 (10)3.1系统整体设计框图 (10)3.2硬件选型 (11)3.2.1超声波探头的中心频率及主要参数 (11)3.2.2单片机的选择 (12)3.2.3其他元器件的选择 (13)4.硬件电路设计 (13)4.1单片机外围电路设计 (13)4.2超声波发射电路设计 (14)4.3超声波接收电路设 (15)4.3.1CX2016A简介 (15)4.3.2超声波接收电路 (16)4.4LED显示电路 (17)4.5报警电路设计 (18)5.软件系统设计 (19)5.1 程序流程设计 (19)5.2汽车倒车报警器程序的程序清单 (20)6.总结 (24)附录 (25)1.绪论1.1课题研究背景及目的随着社会经济的发展,交通运输业日益兴旺，我国汽车的数量逐年攀升。
基于超声波传感器的汽车倒车防撞报警器
基于超声波传感器的汽车倒车防撞报警器1.引言由于社会的进步，经济的发展和生活水平的不断提高，汽车数量逐年增长，造成道路交通拥挤不堪，交通事故频繁发生。
汽车倒车报警器：在倒车时不断测量汽车尾部与其后面障碍物的距离，并随时显示其距离，在不同的距离范围内发出不同的报警信号，以提高汽车倒车时的安全性的仪器。
本警器由单片机来控制。
整个控制系统由超声波发射电路、超声波接收电路、报警电路、复位电路、显示电路组成。
实行实时数字显示测得的距离，在不同的距离范围内发出不同的报警信号，驾驶员可根据个人需要调整设置报警距离，以减少事故的发生。
2．超声波传感器测距系统2.1 超声波测距原理及系统原理框图超声波是人耳听不到的一种声波，人耳的听音范围是20～20000Hz，本设计采用的超声波是40000Hz。
超声波的纵向分辨率较高，对色彩和光照度不敏感，对外界光线和电磁场不敏感，可以用于测量较近目标的距离。
本设计采用的超声波传感器往返距离为5m，在有灰尘、烟雾、强磁场干扰、有毒等各种环境下都能稳定工作。
图 1 超声波传感器内部结构本文采用的传感器模块是压电式超声波发射器。
压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。
超声波发生器内部有两个压电晶片和一个共振板。
当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。
反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器。
图2 超声波传感器的等效电路2.2 超声波传感器测距方法超声波发生器在某一时刻发出超声波信号，遇到被测物体后反射回来，被超声波接收器接收到。
只要计算出超声波信号从发射到接收到回波信号的时间，知道在介质中的传播速度，就可以计算出距被测物体的距离：d=s/2=(vt)/2其中d为被测物到测距仪之间的距离，s为超声波往返通过的路程，v为超声波在介质中的传播速度，t为超声波从发射到接收所用的时间。
超声波测距技术及其在倒车警报中的应用研究论文
1 研究背景世界各国汽车数量日益增多，车速逐年提高，尽管在车速、车距、制动和驾驶人员素质等多方面有很多规定，仍接连发生撞车事故，因此非常需要一种有效的防撞装置。
许多国家都在研究汽车防撞技术，至今仍无产品问世。
我国的汽车除了加装安全带、倒车发声警告以及很少一部分加装气囊外，没有其它防撞措施。
随着经济的发展，高速公路逐年增多，汽车交通愈来愈繁忙，汽车防撞已是一个十分值得重视的问题。
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，在测量精度方面能达到工业实用的要求，并且汽车防撞使用超声波控测技术有以下优点：1、超声波是机械波，波长短，绕射小，可形成射线定向传播；2、超声波穿透性好，可在浓雾、风沙、阴雨、污染环境中工作；3、超声波抗干扰能力强，不受空间电磁波干扰，也不受一般机械振动的干扰；4、超声波传播速度低，用于短距离探测如100米以内容易实现；5、稳定性好，可靠性高，造价低，便于推广。
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。
人能听到的声音频率为：20 Hz~20 kHz，即为可听声波，超出此频率范围的声音，即20 Hz以下的声音称为低频声波，20 kHz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20 kHz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。
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。
综上所述本系统我采用了超声波测距用声音和更为直观的显示来指示在倒车过程中汽车和周围障碍物的情况，这样有利于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，减少了事故的发生率。
超声波倒车探测系统设计
超声波倒车探测系统设计超声波倒车探测系统是一种用于辅助驾驶和车辆后方安全的装置。
该系统通过使用超声波传感器，可以实时检测后方障碍物，并向驾驶员提供准确的距离信息，以避免碰撞和事故发生。
本文将详细介绍超声波倒车探测系统的设计原理、硬件设备、信号处理和安装方式。
设计原理：超声波倒车探测系统的设计基于超声波的原理。
超声波是一种高频的声波，使用超声波传感器可以发射和接收到这种声波。
当超声波遇到障碍物时，会产生回波。
通过测量回波的时间和强度，可以计算出障碍物与传感器的距离，并通过显示器或报警器等方式提供给驾驶员。
硬件设备：1.超声波传感器：超声波传感器负责发射超声波和接收回波。
传感器通常安装在车辆的后保险杠或车尾部分，以便于检测后方障碍物。
传感器的数量可以根据需要进行调整，但通常为4个或6个，以覆盖整个后方区域。
2.控制单元：控制单元是超声波倒车探测系统的核心部分，负责接收传感器发回的信号，并进行信号处理和计算距离。
控制单元还可以与车辆的倒车灯或后视镜等部件进行连接，以实现自动开关和显示功能。
3.显示器/报警器：显示器/报警器负责向驾驶员提供距离信息。
显示器通常安装在汽车仪表盘上，可以显示障碍物的距离和位置。
报警器可以设置不同的声音和灯光信号，用于警示驾驶员注意障碍物的存在。
信号处理：在超声波倒车探测系统中，信号处理是一个重要的步骤。
当超声波传感器发射超声波时，控制单元会开始计时，并当接收到回波时停止计时。
通过测量回波的时间，可以计算出障碍物与传感器之间的距离。
同时，控制单元还会对回波的强度进行分析，以判断是否存在障碍物。
安装方式：1.确定传感器的位置：根据车辆的形状和后方的障碍物情况，确定传感器的安装位置。
传感器通常安装在车辆的后保险杠或车尾部分，以便于检测后方障碍物。
同时要确保传感器的位置是稳固的，并且不会受到损坏或干扰。
2.安装传感器：使用螺丝将传感器固定在车辆上。
安装传感器时要注意避免传感器的位置被车辆的其他部件挡住，以保证传感器能够正常发射和接收超声波。
超声波汽车倒车警示器设计毕业论文
超声波汽车倒车警示器设计毕业论文目录摘要....................................................................................... 错误!未定义书签。
目录.. (1)第1章绪论 (1)1.1选题背景 (1)1.2 设计目的 (1)1.3 设计意义 (1)1.4设计内容 (2)第2章方案比较与选择 (3)第3章超声波测距原理 (6)3.1 超声波的原理及应用 (6)3.1.1超声波的物理特性 (6)3.1.2超声波的衰减 (6)3.1.3超声波的波形 (7)3.2 测距原理 (7)3.2.1超声波的传播速度 (7)3.2.2超声波的测距原理 (8)3.3超声波传感器 (8)第4章超声波发射电路 (10)4.1超声波发射电路工作原理 (10)4.2元件选择 (11)4.2.1 UCM--T40K1简介 (11)4.2.2 LM567简介 (12)4.2.3 S9013简介 (13)第5章超声波接收电路 (14)5.1超声波接收原理 (14)5.2元器件选择 (15)5.3 锁相环电路部分 (16)5.4元器件选择 (18)第6章语音提示电路 (20)6.1电路工作原理 (20)6.2电路组成 (20)6.3 元器件选择 (20)6.3.1 LM386介绍 (20)6.3.2 HFC5214语音集成电路 (22)6.3.3 扬声器BL (23)第7章倒车警示器电路 (24)7.1电路工作原理 (24)7.2元器件清单 (25)致谢 (26)参考文献 (27)第1章绪论1.1选题背景随着科技发展的不断进步，自动测量的技术不断更新，非接触式测量技术也有了长足的发展。
在很多工控场合，测量的物体是不能够直接接触到的，或者测量的物体不宜直接接触。
这时要用到非接触式测量仪器。
自发现压电效应和逆压电效应后，人们解决了利用电子学技术产生超声波的方法。
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报警器设计
基于超声波测距的汽车倒车报警器设计引言：随着汽车保有量的不断增加，交通事故的发生频率也在逐年上升。
据统计数据显示，导致交通事故的常见原因之一就是倒车操作不当。
为了减少倒车事故的发生，汽车倒车报警器应运而生。
其中，基于超声波测距的汽车倒车报警器成为一种常见的解决方案。
本文将对基于超声波测距的汽车倒车报警器进行设计。
一、原理介绍超声波测距是利用超声波在空气中传播到达障碍物后反射回来的时间差来计算与障碍物的距离的一种技术。
在汽车倒车报警器中，通过将超声波传感器安装在车辆的后部，可以测量车辆与障碍物之间的距离。
当距离过近时，报警器会发出声音或者光信号来提醒驾驶员。
二、硬件设计1.超声波传感器：选择一款高性能的超声波传感器，它能够发送超声波信号并接收反射回来的信号，测量距离。
2.控制器：选用一款可编程的微控制器，用于处理和控制超声波传感器的信号，以及控制报警器的工作。
3.报警器：可选用蜂鸣器、LED灯或者液晶屏等报警装置，用于向驾驶员发出警告信号。
4.电源：选用稳定的直流电源供给整个系统，包括超声波传感器、控制器和报警器等。
三、软件设计1.初始化：在系统上电后，初始化控制器和超声波传感器，设置相应的参数，如采样率、测量范围等。
2.超声波测距：控制器通过超声波传感器发送超声波信号，测量信号反射回来的时间差，然后利用速度乘以时间差的一半来计算距离。
3.距离处理：将测得的距离与设定的安全距离进行比较，如果距离过近，则控制报警器发出声音或者光信号。
4.报警模式：可以设计多种报警模式，如声音频率逐渐加快、LED灯闪烁等，以提醒驾驶员注意。
四、优化设计1.多传感器设计：可以将多个超声波传感器分布在车辆周围，以提高测距的准确性，并增加障碍物的识别能力。
2.声音控制：可以引入声音控制模块，当车内有人讲话或者发出声音时，报警器暂时关闭，避免误报。
3.防水设计：考虑到汽车经常遇到雨水等恶劣环境，对超声波传感器和控制器进行防水设计，以保证系统的稳定性和可靠性。
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。
汽车倒车防撞装置的设计
汽车倒车防撞装置的设计汽车倒车防撞装置是指安装在汽车车身后部，用于在倒车过程中检测到障碍物并及时发出警报或采取控制措施的一种安全装置。
随着汽车保有量的增加和交通拥堵情况的加剧，汽车倒车事故不断发生，造成了人员伤亡和财产损失。
开发一种有效的汽车倒车防撞装置具有重要意义。
1. 检测方法：汽车倒车防撞装置可以采用雷达、超声波或摄像头等多种方式进行障碍物检测。
超声波检测的方式应用最为广泛，原因是超声波具有成本较低、检测精度较高、适应性较强等优点。
超声波探头可通过发射长至47.5kHz频率的无害超声波，并接收回波信号，通过计算回波时间来判断距离。
2. 报警系统：当检测到有障碍物靠近车辆时，倒车防撞装置应能及时发出警报，提醒驾驶员存在危险。
报警方式可以采用声音、灯光、震动或群显等多种方式，以确保驾驶员能够及时反应。
3. 控制系统：在检测到障碍物后，倒车防撞装置还可以采取控制措施，如自动刹车、调整方向等，以防止碰撞发生。
控制系统可以通过与汽车现有的安全系统进行整合，实现自动化控制。
4. 显示器：倒车防撞装置的设计还可包括一个显示器，用于显示障碍物的距离和位置。
显示器可以采用液晶显示屏或HUD（抬头显示）等技术，以便驾驶员清晰地了解周围环境。
除了上述几个方面，汽车倒车防撞装置的设计还需要满足以下特点：1. 灵敏度：装置应具有高灵敏度，能够及时检测到距离车辆较远的障碍物，并在必要时发出警报。
2. 可调性：装置应具有可调节的敏感度，以适应不同情况下的倒车需求。
在停车场等较狭窄的空间中，可以增加敏感度，提前发出警报，以防止碰撞。
3. 低功耗：装置应具有低功耗的特点，以避免对汽车电池的过度消耗。
特别是对于电动汽车等使用电池驱动的汽车而言，低功耗设计显得尤为重要。
4. 兼容性：装置应具有兼容性，可以与多种车型进行适配，以便广泛应用于不同类型的汽车上。
汽车倒车防撞装置的设计需要综合考虑检测方法、报警系统、控制系统、显示器等多个方面，以满足不同需求和环境条件下的倒车安全要求。
基于超声波测距的倒车防撞报警系统研究
2、误差分析：对比实际测量距离与系统显示距离，发现误差在5%以内，满足 实际应用要求。
3、实用性评估：在多种不同类型的车型上进行测试，结果表明该系统具有良 好的通用性，可适用于不同车型。
3、实用性评估：在多种不同类 型的车型上进行测试
1、拓展测量范围：目前本系统的测量范围主要集中在20-60厘米，对于更远 距离的障碍物无法检测。因此，未来研究可考虑拓展测量范围，提高系统的实 用性。
超声波是一种频率高于赫兹的声波，人类的听力无法察觉。超声波具有方向性 好、反射能力强、能量集中等特点。本系统利用超声波的这些特点，通过测量 超声波从发射器发出到障碍物反射回来的时间，计算出车与障碍物之间的距离， 从而判断是否有可能发生碰撞。
本系统主要包括超声波发射器、接收器、微处理器和报警装置。 1、超声波发射器：产生高频超声波，向车后发射。
基于超声波测距的倒车防撞报 警系统研究
目录
01 超声波测距倒车防撞 报警系统研究现状
03 参考内容
02 研究方法
超声波测距在倒车防撞报警系统 中的应用与研究
随着汽车技术的不断发展，倒车安全问题越来越受到人们的。倒车时，驾驶员 常常无法全面观察到车后的障碍物，很容易发生碰撞事故。因此，倒车防撞报 警系统应运而生，成为汽车安全领域的研究热点。本次演示将探讨基于超声波 测距的倒车防撞报警系统研究，以期为提高汽车倒车安全性提供有力支持。
3、软件实现部分：采用C语言编写程序，实现超声波的发射、接收及数据处理 等功能。根据不同的障碍物距离，设置不同的报警等级，以便驾驶员根据警报 等级采取相应的措施。
3、软件实现部分：采用C语言编 写程序，实现超声波的发射、接 收及数据处理等功能
1、稳定性测试：在不同速度下进行倒车测试，发现本系统能够稳定地测量障 碍物距离，不受车辆速度影响。
毕业设计-汽车倒车防撞报警系统超声波倒车雷达-论文[管理资料]
![毕业设计-汽车倒车防撞报警系统超声波倒车雷达-论文[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/fa35e01caeaad1f347933fdd.png)
超声波倒车雷达摘要倒车雷达又称泊车辅助系统，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。
一般由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器等部分组成，现在市场上的倒车雷达大多采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒车时做到心中有数，使倒车变得更轻松。
倒车雷达的提示方式可分为液晶、语言和声音三种；接收方式有无线传输和有线传输等。
本方案采用语音提示的方式，本文介绍了以SPCE061A单片机为核心的一种低成本、高精度、微型化，并有数字显示和声光报警功能的倒车雷达系统。
利用SPCE061A 单片机所具备的单芯片语音功能，外接三个超声波测距模组，组成一个示例的倒车雷达系统，语音提示报警（~）范围内的障碍物。
关键词：倒车雷达超声波单片机SPCE061A目录第1章前言 (1)第2章实现功能 (2)第3章核心器件简介 (3)SPCE061A (3)SPCE061A简介 (4)芯片特性 (4)SPCE061A精简开发板 (4)超声波测距模组 (5)转接板 (9)第4章系统总体方案 (11)第5章系统硬件设计 (12)SPCE061A精简开发板电路原理 (12)SPCE061最小系统 (12)电源模板 (12)放音模板 (13)超声波测距模组电路原理 (13)超声波谐振频率发生电路、调理电路 (13)超声波回波接受处理电路 (14)超声波测距模组电源接口 (14)超声波测距模式选择跳线 (15)超声波测距模组接口 (15)转接板电路 (15)显示电路 (16)第6章系统软件设计 (17)超声波测距原理 (17)软件结构 (18)各模块程序说明 (18)超声波测距程序 (18)语音播放程序 (22)显示刷新程序 (23)主程序 (25)第7章连接与操作说明 (26)参考文献 (29)致谢 (30)第一章前言倒车雷达又称泊车辅助系统，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。
[论文]超声波测距倒车报警
![[论文]超声波测距倒车报警](https://img.taocdn.com/s3/m/e566437d27284b73f242504a.png)
一、整体设计及原理超声波一般指频率在20 kHz以上的机械波，具有穿透性强，衰减小，反射能力强等特点。
工作时，超声波发射器不断发射出一系列连续脉冲，给测量逻辑电路提供一个短脉冲。
最后由信号处理装置对接收的信号依据时间差进行处理，自动计算出车与障碍物之间的距离。
超声波测距原理简单，成本低，制作方便，但其传输速度受天气影响较大，不能精确测距；另外，超声波能量与距离的平方成正比衰减，因此，距离越远，灵敏度越低，从而使超声波测距方式只适用于较短距离。
目前，国内外一般的超声波测距仪，其理想的测量距离为4～5 m，因此大都用于汽车倒车雷达等近距离测距中。
该倒车雷达系统采用单片机控制，如图1所示。
利用超声波实现无接触测距，并考虑测量环境温度对超声波波速的影响，而且通过温度补偿法对速度进行校正。
使用由集成数字传感器DS18B20构成的温度测量电路，可直接读取温度值，再根据温度补偿得出超声波在某一温度下的波速，由单片机计数脉冲个数获得传播时间，根据超声波测距原理测得并显示距离，再根据显示的距离控制蜂鸣器的发声频率。
1、超声波测距原理目前，利用超声波测距的方法有相位检测法、声波幅值检测法、渡越时间检测法三种。
相位检测的精度高，但检测范围有限；声波幅值检测易受反射波的影响；渡越时间检测工作方式简单、直观，在硬件控制和软件设计容易实现，其原理是检测从发射传感器发射超声波到经气体介质传播后接收传感器接收超声波的时间差，即渡越时间t。
距离s=ct／2(c为声速)，t可由单片机计脉冲个数的方法实现。
2、温度与声速的关系由于超声波也是一种声波，其声速v与温度T有关。
表1列出了几种不同温度下的声速。
使用时，若温度变化不大，则可视声速基本不变；若测距精度要求很高，则应通过温度补偿法予以校正。
一般情况下，利用v=331+0.60T进行温度补偿，以适应不同温度下的工作要求。
表2给出补偿后声速与温度的关系。
可以看出，0℃以下时声速值完全吻合；0℃以上最大误差不超过5％。
汽车倒车防撞报警装置
汽车倒车防撞报警装置1.设计思路利用超声波测距原理，用超声波传感器发射和接收超声波。
用单片机计算出超声波发射和接收的时间差，从而算出距离，当小于这个距离时实施报警。
2．设计方案2.1报警装置工作原理图1 系统框图超声波发射传感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停止计时。
常温下超声波在空气中的传播速度为 C=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=C*t/2=C*t0 其中，t0就是所谓的渡越时间。
如果距离小于0.5m，则单片机AT89C51便给P20口一个信号，使得报警电路工作，实现报警。
其中，接收电路的组成有：前置放大电路，带通滤波电路，检测电路。
单元电路的主要功能有：(1) 发射电路：供应电能的脉冲发生器；；(2) 前置放大电路：接收放大器，可以使微弱的回声放大到一定幅度，并使回声激发记录设备；(3) 带通滤波电路：在传感器接收的信号中，除了障碍物反射回来的回波信号外，还混有杂波和干扰脉冲等环境噪声。
而前端放大电路在放大有用信号的同时，会将一部分的噪声信号同时放大，对输入信号的信噪比的作用不大。
噪声产生主要包括50Hz的工频干扰和高频段的接收机内部噪声。
可用运算放大器构成带通滤波器(4) 检测电路：检测电路要求保证每次接收信号都能被准确地鉴别出来，通常利用比较器将输入信号与某一固定电平进行比较，输出不同的电平来产生上升或下降沿触发，转换成数字脉冲去触发单片机的外中断引脚。
(5) 报警电路：实现报警。
2.2主要芯片的选择2.2.1单片机的选择由于本系统中单片机的作用是产生40kHz的方波，和接收回波，以及对电路反馈回来的信息处理计算以及后续的控制，环境也不是很恶劣，故我们选择性价比比较高的AT89C51单片机2.2.2超声波传感器的选择超声传感器是一种将其他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他形式的能的器件。
超声波倒车报警器
超声波倒车报警器第一章课题任务设计一个车用超声波倒车报警器，实现距离的检测，可自定义报警距离和车的宽度，在车尾与障碍物距离小于设定值时驱动蜂鸣器和发光二极管报警。
第二章方案设计与论证2.1 整体设计思路2.1.1 超声波介绍声波是物体机械振动状态通过媒质向四面八方传播。
声音的传播速度与介质的种类、温度有关，一般说来，介质的密度越高传播的速度越大；温度越高传播的速度越大。
超声波是指振动频率大于20KHz以上的声波，我们的耳朵只能分辨频率为二十至二万赫的声音，人在自然环境下无法听到和感受到的超声波。
超声波发生器可以分为两大类；一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。
电气方式包括压电型、电动型等；机械方式有加尔统笛、夜哨和气流旋笛等，它们所产生的超声波的频率，功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。
目前在近距离测量方面较为常用的是压电式超声波换能器。
2.1.2 超声波测距原理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，因而超声波常用于距离的测量。
利用超声波检测距离，设计比较方便，技术处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到日常使用的要求。
利用超声波测量距离的原理可简单描述为：超声波定期发送超声波，遭遇障碍物时发生反射，发射波经由接收器接收并转化为电信号，这样只要测出发送和接收的时间差，然后按照下式即可求出距离：S=CΔt/2 （2-1）式中，C为超声波在空气中的传播速度。
0℃时为331m/s，25℃时为347m/s，其与环境温度T(℃)的关系如下式：C=331.4+0.61×T （2-2）由此可见，声速与温度密切相关。
在应用中，如果温度变化不大，并且无特殊精度要求，可认为声速是基本不变的，否则，必须进行温度补偿。
2.2 系统整体方案设计根据设计要求并综合考虑各方面因素，决定采用STC89C52RC单片机作为主控器，用LCD1602实现实时距离显示。
测距方面，选用HC-SR04超声波测距模块，测量距离2cm-450cm，探测精度0.3cm以下，供电电压5V，可与单片机共用同一电源。
超声波倒车防撞系统
超声波倒车防撞系统0 引言随着中国汽车数量的不断增多，道路拥堵，交通事故频发，给人们生活带了诸多不便，安全成为了第一要素，汽车防撞系统的设计和需求也迫在眉睫。
因此，设计了一种利用超声波测距，通过单片机实现的倒车防撞报警系统，主要考虑它的设计简单，易于操作。
1 超声波测距原理超声波是指频率高于20 kHz 的机械波。
而倒车时，为了防止撞上障碍物，需要测量障碍物到车之间的距离，这就需要使用超声波传感器。
超声波传感器又称为超声波换能器或超声波探头。
超声波传感器包括超声波发送器和超声波接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。
超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换成振动发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。
超声波测距的原理一般采用渡越时间法 （TOF,time offlight）。
超声波发射传感器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，传播的途中碰到障碍物就立刻返回来，超声波接收器接收到反射回来的波就立即停止计时，计算出超声波从发射到遇到障碍物返回时所用的时间t，常温下超声波在空气中的传播速度为V=340 m/s，根据公式S =V × t / 2，就可以计算出障碍物到超声波传感器之间的距离。
2 系统总体电路单片机AT89C51 编写程序产生方波，通过P1.0 口输出40 kHz 的脉冲信号，经超声波发射电路中CD4069 放大后驱动超声波发射探头UCM40T，产生超声波。
传播过程中遇到障碍物后产生回波送入超声波接收器，接收探头采用和发射探头配对的UCM40R，将超声波调制脉冲变为交流电压信号，经超声波接收电路中CX20106A 进行处理，通过7 脚输出，作为一个中断请求信号，送至单片机进行处理。
在单片机发射方波的同时，也就是超声波发射电路发射超声波的同时开启单片机内部定时器T0，通过定时器来记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。
1用超声波传感器设计一个倒车报警装置
内部资料：设计文档用超声波传感器设计一个倒车报警装置一：方案设计与论证1.任务分析：本设计任务要求用超声波传感器设计一个倒车报警装置，此装置要求能通过超声波传感器测定倒车时轿车与障碍物之间的距离。
点火状态下挂入倒档后，可听到轿车发出一短促声音，表明该装置进入工作状态。
若此时无该提示音，则表明倒车报警装置未被激活。
倒车时，轿车距后障碍物约1．2米时，装置开始发出警报声，距离障碍物越近，警报声越急促。
当轿车倒至与障碍物之间的距离小于0．3米时，装置将发出连续警报声。
此时如果继续倒车则障碍物将不能被有效识别。
2.设计思路与可行性：为了达到上述要求，整个系统应该包括：（1）超声波传感器及其控制电路。
（2）LED指示灯。
（3）蜂鸣器。
（4）与汽车挂入倒档后的联动装置（超声波传感器系统开关）。
3.方案设计与比较：优点缺点超声波便宜，技术成熟，维修方便反应速度较慢，范围0.3-1.2m。
激光速度快，范围广，价格贵，维修不便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。
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。
现在比较新的技术是采用了激光探测技术（激光测距仪）。
激光测距仪，是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。
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第３ Ｏ卷 第 ３期
Ｖｏ１ ０ Ｎｏ． ．３ ３
河 南 职 业 技 术 师 范 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｎ Ｖｏ ａ ｉｎ Ｔｅ ｈ ｉａ ａ ｈ ｒ ｌ ｇ ｏ ｒ ａ ｆＨｅ ａ ｃ ｔｏ — ｃ ｎｃ ｌＴｅ ｃ ｅ ｓＣｏｌ ｅ ｅ
２０ ０ ２年 ９月
Ｓｅ ｐ． ２ ０２ ０
超 声 波车辆倒 车 防撞 报警 装置 研究
董 杰
（ 乡医学 院设 备科 ， 新 河南 新 乡 ４ ３ ０ ） ５ ０ ３
摘要 ： 论述了利用超声波及超声波传感器的特性进行车辆倒车防撞报警装置的设计原理， 并对车辆倒车防撞报警
装 置 进 行 了设 计 ， 安 装 调试 ， 经 效果 很 好 。
Ａｂｓ ｒ ｔ：Ｔｈ ｓａ ｔ ｌ ｉｃ ｓ ｅ ｈ ｈｅ ｒ ｆｄ ｓｇ ｉｇ ｏ ｒ ｉｇ ｉｓａｌｔｏ ｏ ｅ ｉｌｓ ｂ ｍｐ ａ ｏｄｎ ｔ ａｃ ｉ ｒｉ ｅｄｓ ｕ ｓ ｓｔ ｅ ｔ ｏ ｙ ｏ ｅ ｉｎｎ ｆｗａ ｎｎ ｎ ｔ ｌ ｉｎ ｆ ｒｖ ｈ ｃｅ ｕ — ｖ ｉｉ ｇ ｃ ａ
ｗｈｉ ｅ ｃｅ ａ ｋ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｓ ｐ ｒ ｏ ｉ ｗａ ｅ ａ ｄ ｄ ｓｇ ｓａ ｗａ ｎ ｎ ｎ ｔ ｌ ｔ ｎ Ｗ ｅ ｆｎ ｈ ｆｅ ｔｉ ｌ ｖ ｈｉ ｓ ｂ ｃ ｉ ｇ ｗｉ ｔ ｅ ｈ ｌ ｕ ｅ ｓ ｎ ｃ ｅ ｌ ｈ ｖ ｎ ｅ ｉ ｎ ｒ ｉ ｇ ｉ ｓａ ｌ ｉ ． ｉ ｄ ｔ ｅｅ ｆ ｃ ｓ ａ ｏ ｖ ｒ ｏ ｄ ａ ｔ ｒ ｉ ｓ ａ ｌ ｇ ａ ｄ ｒ ｇ ｌｔｎ ｅ ｙ ｇ ｏ ｆｅ ｎ ｔ ｌ ｎ ｎ ｅ ｕ ａ ｉｇ． ｉ
Ｖｅ ｃ ｅ ｍ ｐ－ ｖ ｉ ｎｇ ｗｈ ｌ ｈｉ ｌ ｓ Ｂａ ｋ ｎｇ ｈｉ ｌ ｓ Ｂｕ ａ ｏ ｄｉ ｉｅ Ｖｅ ｃ ｅ ｃ ｉ
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（ ｅ ｆ ｃ ｌ ｙ ｏ ｑ ｉ ｍｅ ｔｏ ｎ ｉ ｎ ｅ ｉａ ｌ ｇ ， ｎ ｉ ｎ Ｈ ｅ ａ Ｔｈ ａ ｕ ｔ ｆｅ ｕ ｐ ｎ ｆＸｉ ｘ ａ ｇ Ｍ ｄ ｃ ｌＣｏ ｌ ｅ Ｘｉ ｘ ａ ｇ， ｎ ｎ，４ ３ ０ ， ｉ ａ） ｅ ５ ０ ３ Ｃｈ ｎ
２ 装 置 的设 计
本装置安装在 车辆尾部 ， 利用 反射的超声波来进行 检测报警 ， 提醒司机注意 ， 以保安 全 。 装置的 电路原 该
理 图见 图 ２。 ２ １ 工 作 原 理 ．
Ｄｓ Ｄ 和 以及 ＲｓＲ 、 构成 低频脉 冲振荡 器 ， 出的正 脉冲作用 于 ＲＳ触发 器 的 Ｓ端 ， ＲＳ触 发器 、 Ｃｚ 输 将
发出超声波 ； 另＿方面作用 于十进 制脉冲分配器 Ｃ ０ ７ １的 Ｄ４ １ — Ｃ Ｐ端 ， 使其 作加计数 ， 其输 出端 Ｑ。 ～Ｑ。 依次输 出高 电平 。当 Ｑ 出高 电平 时 ， Ｄ４ １ — 输 Ｃ ０ ７ １自行清零 ， 同时 ， 端输 出一个 Ｑ 正 向窄脉 冲 ， 用于 Ｒ 作 Ｓ触 发器 的 Ｒ 端 ， Ｃ ０ ３ 使 Ｄ４ １ ａ复 位 ， Ｑ 图 ２ 车辆倒 车防撞报警装 置电路
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ：ｓ ｐ ｒ ｏ ｉ ｖ ， ｅ ｉｌ ｓ ｗａ ｎ ｎ ｎ ｔ ｌ ｔｏ ｕ ｅ ｓ ｎ ｃ ｗａ ｅ ｖ ｈ ｃ ｅ ， ｒ ｉ ｇ ｉ ｓ ａ ｌ ｉ ｕ ａ
目前 ， 汽车的密集度 日益增 大 ， 汽车 追尾 、 车碰 撞等事 故时有发 生 。基于 此 ， 倒 作者 利用超声 波技术研制 成一 种防撞 装置 ， 可以有效的减少此类事故 的发生 ， 具有很 高 的实用价 值 。
发器 ） 置位 ， 端 输 出高 电平 。 由 Ｄ 、 以及 Ｒ 、 Ｃ Ｑ Ｄ Ｒ 、 构成
的超 声波信 号 振荡 器 起振 ， 振荡 频率 为 ４ ＫＨＺ（ Ｏ 目前 常见 的 超声波 发射与 接收 器件 的标称频率 一般 为 ４ ｋ ） Ｏ ０ Ｈｚ 。４ ＫＨＺ
的信 号一方 面通 过非 门 Ｄ 、 缓 冲后驱 动超 声发 射器 件 Ｂ 。Ｄ ，
１ 工 作 原 理
该 防撞装置 的原理见图 １ 。这是一体 的超声发射 与接收装置 。发射 电路包括超声 振荡器 、 ＲＳ触 发器 、 低频 振荡器 、 计数器 等 ４个部分 。 接收 电路包括前置放 大与整形 、 计数器 、 ＲＳ触 发器 、 报警 电路 ４个部分 。 电路
不 同于一般的超声 波发射 与接收 电路 ， 它采用计 数器保证 了电路 的工作 嚣
收 稿 日期 ：０ ２０ —０ ２ ９ —３２ ． 作 者 简介 ： 董 杰 （ ９ １） 男 ， 南 罗 山人 ， 理 实验 师 。 １７一， 河 助
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５ ０
河南职业技术 师范学院 学报
２０ ０ ２益
（ １２ 由 ／ＣＤ４ １ ０ ３构成 ， 利用 其直接 置位与 复位端 ， 构成 ＲＳ触
关键 词 ： 声波 ； 超 车辆 ； 警 报
中图分类号 ： ＴＮ８ ８ ３ 文献标识 码 ： Ａ 文章 编号 ： ０ ３４ ２ ２ ０ ） ３０ ４ — ２ １ ０ —８ Ｘ（ ０ ２ ０ —０ ９０
Ｔｈｅ Ｄｉ ｃ ｓ ｆ Ｓｕ ｅ ｓ ｎｉ ａ ｅ Ｗ ａ ｎｉ ｎｓ ａ ｌ ｔｏ ｏ ห้องสมุดไป่ตู้ ｕ ｓｏ ｐ ｒ ｏ ｃ Ｗ ｖ ｒ ｎｇ Ｉ ｔ ｌａ ｉ ｎ ｆ ｒ
可靠 ， 具有较 强的抗干扰 性能 。其工作过 程如下 ： 通 电源 ， 接 低频振荡 器
输 出正脉 冲作用 于 ＲＳ触 发器的 Ｓ端 ， Ｒ 将 Ｓ触发 器置 位 ， 使之输 出高电
平， 超声 波信号振荡 器起振 ， 产生 的振荡 信号驱 动超 声波发射 器 Ｂ 发出 超声波 。若 遇到反射 物 ， 超声 波接收器件 Ｂ 收 到超声 波信号 ， 将其转换 为电信号 ， 经放 大 、 整形后 的脉 冲作用 于计 数器 ， ＲＳ触发器 输 出高 电 使 平 ， 动报警 电路 ， 驱 使报警 器报警 ； 如无反射 物 ， 则不会报警 。 图 １ 车辆倒车 防撞装置方框 图