超声测距在汽车倒车中的应用
利用超声波无接触测距的汽车倒车雷达系统
利用超声波无接触测距的汽车倒车雷达系统1 引言近年来，随着汽车产业的迅速发展和人们生活水平的不断提高，我国的汽车数量正逐年增加。
同时汽车驾驶人员中非职业汽车驾驶人员的比例也逐年增加。
在公路、街道、停车场、车库等拥挤、狭窄的地方倒车时，驾驶员既要前瞻，又要后顾，稍微不小心就会发生追尾事故。
据相关调查统计，15％的汽车碰撞事故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，研制汽车后部探测障碍物的倒车雷达便成为近些年来的研究热点。
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，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雷达系统。
2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。
2.1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；。
汽车倒车防撞系统超声波测距仪-文献综述
计算机12届毕业设计文献综述汽车倒车防撞系统超声波测距仪学生姓名庄连成学号 5011208217所属学院信息工程学院专业计算机科学与技术班级计算机12-3班指导教师孟洪兵汽车倒车防撞系统超声波测距仪摘要：分析了汽车倒车防撞系统的基本设计原理以及目前国内外此类防撞系统存在的问题，较详细的介绍超声波测距系统以及根据该系统设计原理、方法和步骤，研制的汽车防撞测距系统。
这种测距系统有效测量车尾5m以内障碍物的实时距离，在汽车倒车过程中，能自动检测车尾障碍物的距离；当达到极限位置的时候并发出声光警报，提醒司机刹车。
本系统主要在硬件方面，围绕单片机展开，设计了具有通信、预处理等接口的硬件电路，完成对回波数据的采集、处理、显示、报警等功能，并利用单片机片内的温度传感器采集环境温度，对声速做出修正。
关键词：超声、测距、报警、单片机Abstract: the author analyzes the back car crash the system of basic design principle and such crash at home and abroad and the problems existing in the system, a detailed introduction ultrasonic ranging system and according to the system design principle, method and procedure, the development of the automotive anti-collision distance measuring system. The effective measuring the distance measuring system within 5 m of real-time obstacle distance, in car back-draft process, can automatically detect the obstacles distance; When they reach the limit position of time and give out sound and light alarm, remind the driver brakes.This system mainly in hardware, around on single chip microcomputer, the design of communication, pretreatment, the interface hardware circuit and the completion of echo data collection, treatment, display and alarm functions, and the temperature inside the piece by SCM environment temperature sensors to collect, to make correction sound velocity.Keywords: ultrasound, ranging, alarm, microcontroller1.课题的意义和目的在测距方面，按测量范围或测量精度可分很多种类。
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。
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。
超声波测距仪的设计在倒车技术上的应用研究
超声波测距仪的设计在倒车技术上的应用研究作者：王淼儿李文龙孙伟峰来源：《卷宗》2016年第10期摘要：伴随我国交通事业的不断发展与进步，汽车已成为当前人们出行的常见交通工具之一。
但是，汽车的增多使得现代交通变得十分拥堵，交通事故时常发生，这使得汽车的安全性逐渐成为了当前人们关注的问题。
在交通事故中，追尾是汽车事故中的常见现象之一，按照常规交通行驶规则来说，汽车在行驶过程中需与其它车辆保持一定的车距，这是避免交通追尾事故发生的重要举措。
但是，许多驾驶者在驾驶车辆时，因视觉因素往往无法注意与后车之间的车距，在倒车时也因该问题时常发生意外，为解决这一问题，生产商开始研发了超声波测距仪技术，该技术能够有效测量车与车之间的距离，使车辆行驶更安全。
关键词：超声波；倒车技术；应用研究超声波测距仪是一项具有指向性的超声技术，该技术能够帮助汽车测量与其他物体之前的距离，使车辆在倒车时能够防止与其它障碍物体发生意外。
超声波是一项能量消耗少的技术，其在介质中能够达到较远距离的传播，将其应用于车辆测距仪中能够使技术变得更灵敏与简单，同时，该技术还具备倒车防撞警报系统，能够使车辆在倒退时通过超声检测后方各个障碍物，若检测显示在安全范围内，则可继续进行倒车运行，当车辆倒车至一定距离时，警报系统会发出相应的提示警报，使车辆停止下一步倒退，这是当前保障车辆倒车安全的重要技术。
1 超声波测距仪的设计在倒车技术上的应用1.1 设计方法本次设计选择使用TCT40-16T/R超声波传感器，对超声波测距仪的各个运行原理进行研究，在了解理论知识的基础上掌握各个操作方法。
对超声波测距仪的各个电路走向进行研究，并了解不同硬件的作用，设计出具有超声波的电路，使测距仪能够对超声波的感应有所接收，使超声波测距仪能够对一定范围内的障碍物距离进行测量。
在设计使，其首先需设计一个超声波测距器，该器械主要包含单片机、超声波接收电路、超声波发出电路、警报系统LED电路[1]。
超声波测距汽车倒车防撞雷达
发展前景
• 倒车影像系统，经过多年的发展，从简单的倒车雷达系统 到可视倒车影像系统，已经实现了从原来光听声音来辨别 到视频可视化，无论从性能上，直观上，还是使用效果上 ，都是步入了历史性的实破，不管从结构和外观上，还是 从性能价格上，如今的倒车影像系统产品都各有特点， 该系统让倒车时，车后的状况更加直观可视，对于倒车安 全来说是非常实用的配置之一。当挂倒车挡时，该系统会 自动接通位于车尾的高清倒车摄像头，将车后状况清晰的 显示于液晶显示屏上，让你准确把握后方路况，倒车亦如 前迚般自如、自信。显然，倒车影像监视系统比起全方位 的倒车雷达更加直观和实用。倒车雷达是依靠回音探测距 离并以通过不同频率的声音迚行提示的，但光凭声音提示 显然没有视觉来得直观，而且对声音的判断也必然会存在 误差。
超声波测距原理
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作原理框图
• 倒车雷达和倒车影像都有弊端，因为倒车雷达只可以提醒 距离，但是看不到车后真实的图像，这样有些时候倒车雷 达也会产生误报的情况，那么我们在倒车的时候就会心里 没底，可是如果我们只装倒车影像而没有倒车雷达的提示 ，那么我们在倒车的时候只看影像没有提醒，有些时候也 会有看不到的盲区，所以这样两种方案配合在一起使用才 是最完美的组合，
国内外倒车雷达的发展现状
• 通常的倒车雷达主要由感应器（探头）、主机、显示设备 等三部分组成。感应器发出和接受超声波信号，并将接受 到的信号传输到主机，再通过显示设备显示出来。感应器 装在后保险杠上，以角45度辐射，检测目标，能探索到那 些低于保险杠而驾驶员从后窗又难以看见的障碍物并报警 ，如花坛、蹲在车后玩耍的儿童等；显示设备装在仪表板 上，提醒驾驶员汽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，提示驾驶员停车。根据感应器 种类不同，倒车雷达可分为粘贴式、钻孔式和悬挂式。粘 贴式感应器后有1层胶，可直接粘在后保险杠上；钻孔式 感应器是在保险杠上钻一个洞，然后把感应器嵌迚去；悬 挂式感应器主要用于载货车。
超声波测距主要应用于倒车雷达
超声波测距主要应用于倒车雷达超声波测距主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：液位、井深、管道长度等场合。
目前国内一般使用专用集成电路设计超声波测距仪，但是专用集成电路的成本很高，并且没有显示，操作使用很不方便。
本文介绍一种以AT89C2051或GSM97C2051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。
实际使用证明该仪器工作稳定，性能良好。
1 超声波测距原理超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离S=Ct/2，式中的C为超声波波速。
由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，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。
声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。
这就是超声波测距仪的机理。
其系统框图如图1所示。
2 AT89C2051的功能特点AT89C2051是一个2k字节可编程EPROM的高性能微控制器。
它与工业标准MCS-51的指令和引脚兼容，因而是一种功能强大的微控制器，它对很多嵌入式控制应用提供了一个高度灵活有效的解决方案。
AT89C2051有以下特点：2k字节EPROM、128字节RAM、15根I/O线、2 个16位定时/计数器、5个向量二级中断结构、1个全双向的串行口、并且内含精密模拟比较器和片内振荡器，具有4.25V至5.5V的电压工作范围和12MHz/24MHz工作频率，同时还具有加密阵列的二级程序存储器加锁、掉电和时钟电路等。
此外，AT89C2051还支持二种软件可选的电源节电方式。
空闲时，CPU停止，而让RAM、定时/计数器、串行口和中断系统继续工作。
可掉电保存RAM的内容，但可使振荡器停振以禁止芯片所有的其它功能直到下一次硬件复位。
AT89C2051有2个16位计时/计数器寄存器Timer0t Timer1。
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。
论超声波在倒车雷达中的应用
２ ０ １ ５ 年第 ３ 期
论超声 波在 倒车 雷达 中的应 用
李 卓
（ 咸 阳师范学院物理 与电子工程 学院 ，陕西 咸 阳 ７ １ ２ ０ ０ ０ ）
［ 摘 要】 超声波测距是一种利用声波特性、 电子计数、 光电开关相结合来实现非接触式距 离测量的方法。本文论述 了 超声波在倒车 雷达装 置中的应 用。 并分析 了超声 波传感 器的优势。
状况， 来判别工件内部质量的 方法。 穿透｝ 去 甩两个探头， 置于 工件相对 面， —个 发身 寸 键 圭 啵， — 收超声波。发 ｆ 泼可以是菇 续波， 也可 以 是脉冲。在探测中， 当工件内无缺陷时， 接收能量大， 仪表指示值大； 当 工件内有缺陷时， 因部分能量破反射， 接收Ｉ ； 量 小， 仪表指示值小。根 据这／ ｆ 化， 就可以把工件内部缺陷险测出来。 ２ 反 身 寸 ｛ 去 探伤。 反 射法拐 伤是以超 臼［ 件中 反身 寸 情况的不同， 来探测缺陷的方法 。以—欢 底波为依接越阡撇 的方法。高 ． 脉 冲发 生器产生的脉冲 制波］ ［ ｂ 啼Ｅ 探头上， 激励压电晶体振荡， 使之产生超 声波。 超 茸 波以・定的速 渡 向工件内匍§ 传播 。 —暗 锄言 波ｉ 邑 到够 潞 Ｆ 时反 射回来； 另—部分超声波继续传至工件底面， 也反射回 来 。由 缺 陷及底面反射回来的超声波被探头接收时， 又变为电脉冲。通过分析 计算得到损伤情况。 （ 二 滤庐波测液位 超声波测液位是利用回声原强 阡 亍 工作的， 当超声波探头向液面 发射短促的超声脉冲， 探 接 收到从 液面反射回 来的回 音脉冲。 只要 知道超声波的速度 ，通过精确测量 时间的方法，就可以测量 出距
片、 楔块、 接头等组成， 是超声检测中最常用的实现电能和声能相互转 换盼 钰簖晕 件， 是超声 崮 的重要组成邬分。压电杏 撑｝ 分
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。
基于超声波测距的汽车倒车报警器设计
收稿日期:2005-10-08基于超声波测距的汽车倒车报警器设计戴曰章(潍坊学院信息与控制工程系 山东潍坊,261061)摘 要:详细介绍了一种超声波测距系统及根据该系统设计、研制的汽车倒车防撞测距报警器。
它能在汽车倒车时自动检测并显示车尾与最近障碍物之间的距离。
当到达安全极限距离时,它能发出声光报警,提醒司机刹车。
另外,在倒车过程中它还能发出“倒车,请注意”的报警声提醒行人注意。
关键词:超声波;测距;汽车倒车;报警器Abstract :This paper int roduces minutely an ult rasonic distance measurement system and a kind of alarm designed and developed according to t his system 1When a car ’s backing up ,it can detect and display automatically t he distance between t he tail of t he car and t he nearest obstacle 1If t he distance is to be safe value limited ,t he device will give a sounding and light alarm to warn t he driver braking 1Additionally ,it can announce :"Attention please ,car ’s backing up"to remind t he pedest rians when backing 1K ey w ords :Ult rasonic ;Distance measurement ;Car ’s back up ;Alarm 中图分类号:TB559 文献标识码:B 文章编号:1001-9227(2006)03-0027-030 引 言随着汽车的日益普及,停车场越来越拥挤,车辆常常需要在停车场穿行、掉头或倒车。
超声波测距离在汽车上的应用
目录摘要........................................................ I II Abstract ...................................................... I V 第一章绪论. (1)1.1课题背景 (1)1.2国内汽车倒车雷达预警系统的现状 (1)1.3本课题研究内容 (2)第二章超声波倒车雷达测量仪的测量原理 (3)2.1超声波 (3)2.1.1超声波概念及特点 (3)2.1.2超声波传播速度 (3)2.1.3超声波频率 (3)2.2超声波传感器 (4)2.3超声波倒车雷达测量原理 (5)第三章系统硬件设计 (7)3.1硬件电路整体结构说明 (7)3.2电源设计 (7)3.2.1 复位电路设计 (8)3.3超声波发射电路 (9)3.3.1 MSP430单片机 (9)3.3.2发射电路方案选择 (10)3.4超声波接收电路 (12)3.4.1运算放大器NE5532简介 (13)3.4.2 LM567及锁相环电路 (13)3.4.3光电隔离电路及光耦6N136 .................... 错误！未定义书签。
3.5 温度补偿电路..................................... 错误！未定义书签。
3.5.1数字温度传感器DS18B20 ...................... 错误！未定义书签。
3.5.2 DSl8B20工作过程及时序...................... 错误！未定义书签。
3.5.3 DS18B20与单片机接口电路................... 错误！未定义书签。
3.6 LCD显示电路 ..................................... 错误！未定义书签。
3.6.1 LCD模块LCM12864H ......................... 错误！未定义书签。
基于超声波测距的倒车报警系统设计
基于超声波测距的倒车报警系统设计一、本文概述Overview of this article随着汽车工业的快速发展和智能化技术的进步，车辆安全性能越来越受到人们的关注。
倒车安全作为其中的重要环节，直接关系到驾驶员和行人的安全。
因此，设计一种高效、可靠的倒车报警系统显得尤为重要。
本文旨在探讨基于超声波测距技术的倒车报警系统设计。
With the rapid development of the automotive industry and the advancement of intelligent technology, vehicle safety performance is receiving increasing attention from people. Reverse safety, as an important aspect, directly affects the safety of drivers and pedestrians. Therefore, designing an efficient and reliable reverse alarm system is particularly important. This article aims to explore the design of a reverse alarm system based on ultrasonic ranging technology.超声波测距技术以其非接触、高精度、响应速度快等优点，在倒车报警系统中具有广泛的应用前景。
通过发射超声波并接收其回波，可以精确测量车辆与障碍物之间的距离，从而及时提醒驾驶员，避免发生碰撞事故。
Ultrasonic ranging technology has broad application prospects in reverse alarm systems due to its non-contact, high precision, and fast response speed advantages. By emitting ultrasonic waves and receiving their echoes, the distance between the vehicle and obstacles can be accurately measured, thereby timely alerting the driver and avoiding collision accidents.本文将详细介绍基于超声波测距的倒车报警系统的设计原理、硬件组成、软件编程以及实际应用效果。
超声波测距仪(汽车倒车距离的检测)
附录1 总设计电路图............................................................................................................17
3.2.1STC89C52单片机系统概述..............................................................................5
3.2.2STC89C52单片机的主要特性..........................................................................5
7成品效果展示.....................................................................................................................13
8结论.....................................................................................................................................14
1.3总体方案的设计.........................................................................................................1
超声波传感器用于倒车的工作原理
超声波传感器用于倒车的工作原理超声波传感器是一种用于倒车的常见传感器。
本文将详细介绍超声波传感器的工作原理以及其在倒车中的应用。
一、超声波传感器的工作原理超声波传感器是一种利用超声波进行测距的传感器。
它主要包括发射器、接收器和控制电路。
发射器将电能转化为超声波能量，通过气体、液体、固体介质传输到目标物体表面，然后被反射回来。
接收器接收反射回来的超声波信号，将其转换为电能，通过控制电路处理后输出距离信息。
超声波的传播速度和介质的密度、刚度和压缩性有关。
对于介质密度和刚度相对较小、压缩性相对较大的气体来说，声速和声阻抗都比较小，因此超声波可以在空气中传播并反射。
而对于液体和固体来说，声速和声阻抗都比较大，超声波可以在液体和固体中传播并反射。
超声波传感器的发射器和接收器通常是共用的，即同一个传感器既可以发射超声波信号，又可以接收反射回来的超声波信号。
发射器发射的超声波信号经过传播和反射后，到达接收器的时间和距离与目标物体的距离成正比。
通过测量发射和接收信号之间的时间差，可以算出目标物体到传感器的距离。
二、超声波传感器在倒车中的应用超声波传感器常见的应用之一是倒车雷达，其主要作用是帮助驾驶员在倒车时避免碰撞。
倒车雷达通常由多个超声波传感器组成，安装在汽车的后保险杠上。
当车辆倒车时，传感器会发射超声波信号，测量车后的距离，并将距离信息传回控制电路。
倒车雷达的控制电路会根据不同的车速和距离信息来计算出车与障碍物之间的距离以及相对速度，当距离过于接近或速度过快时，控制电路会发出警报声，提醒驾驶员注意避让障碍物。
一些高端的倒车雷达甚至可以辅助驾驶员进行倒车，并在接近障碍物时自动减速或停车。
除了倒车雷达，超声波传感器还可以用于其他安全系统中，例如自动制动系统、自动泊车系统等。
在这些系统中，超声波传感器的作用与倒车雷达类似，主要用于检测车辆与障碍物之间的距离，并根据距离信息来控制车辆的速度和方向，以减少碰撞风险。
超声波传感器是一种常见的倒车雷达和安全系统传感器。
超声波测距应用
摘要分析了汽车倒车防撞系统的基本设计原理以及目前国内外此类防撞系统存在的问题，较详细的介绍超声波测距系统以及根据该系统设计原理、方法和步骤，研制的汽车倒车防撞报警器。
这种报警器在汽车倒车过程中达到极限位置的时候，能自动检测车尾障碍物的距离并发出声光警报，提醒司机刹车。
本设计利用超声波传感器进行信号的发射和接收，包括发射、接受以及报警电路三个部分。
超声传感器的主要元件是采用压电元件锆钛化铅，具有很强的方向性，报警电路部分是利用声光报警器，将信号传递之后，可实现声音报警，本设计利用国内生产假的通用元件，成本低，性能可靠。
有利于推广。
关键字：超声波，防撞，汽车倒车，报警器，传感器。
目录第1章绪论 (3)1.1超声波检测技术发展综术 (3)1.2 研究的目的及意义 (3)第2章超声波测距 (4)2.1 超声波传感器的介绍 (4)2.2 超声波测距的原理及实现 (5)第3章单片机的测距系统 (6)3.1 单片机的选择 (6)3.2 超声波发射与接受电路设计 (7)3.3 显示与报警单元方案设计 (17)3.3.1 系统显示电路 (17)3.3.2 系统报警电路 (18)3.4 单片机复位电路 (19)3.5稳压电源 (20)第4章系统的硬件及软件设计 (21)4.1单片机A T89C51介绍 (21)4.2 运算放大器 (24)4.3探头UCM介绍 (25)4.4系统软件设计 (25)4.5主程序 (27)第5章系统调试与优化 (30)5.1 发射器探头对接收器探头的影响 (30)5.2 补偿温度.............................................................................................................................................30.5.3 相关优化 (31)第6章参考文献 (32)第1 章绪论1.1 超声波检测技术发展综述众所周知，关于超声波的研究起始于1876年，这是人类首次有效产生的高频声波，这些年来，随着超声波技术的不断深入，再加上其具有高精度，无损，非接触等优点，超声波的应用变得越来越普及，多年来已在一些领域的要应用，而用于汽车防装却是近年的事情。
超声波测距在汽车倒车防撞系统中的应用--开题报告
毕业论文（设计）开题报告选题的目的、意义(理论意义、现实意义):本产品将会是汽车驾驶员的好帮手,可有效地减少或避免些后视野不良的大型汽车的如冷藏车、集装厢车、圾车、食品车、载货汽车、公共汽车等倒车交通事另外还特别适于夜间辅助倒车、倒车入库及进入停场停车到位,甚至还能防止盗贼扒车。
由于本仪器能多,成本低廉,性能优良,目前处于国内领先水平又是国家八·五重点开发项目,市场极其广阔,对高我国汽车电子工业水平,具有较大的实际意义。
基于激光测距，电磁波测距，毫米雷达测距，摄像系统测距，红外线测距，超声波测距有以下优势:1、超声波指向性强，穿透能力强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远2、超声波的速度相对光速的要小的多，其传波时间就比较容易检测，并且易于定向发射，方向性好，强度好控制选题的研究现状（理论渊源及演化、国外相关研究综述、国内相关研究综述）：超声波检测技术是我国重点发展和推广的新技术，其具有高精度，无损，非接触等优点。
目前，已经广泛地应用在机械制造，电子冶金，航海，宇航，石油化工，交通等工业领域。
此外，在材料科学，医学，生物科学等领域中也占具重要地位。
目前国内外在超声波检测领域都向着数字化方向发展，数字式超声波检测仪器的发展速度很快。
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。
国际上对超声波检测数字化技术的研究非常重视，国外生产类似产品和研究的公司有美国的泛美（PANAMETRICS）公司、METEC公司，加拿大的R/D TECH公司，德国的K-K公司、法国的SOFRA TEST公司和西班牙的TECNA TOM公司等等，上述这些公司生产的超声波检测采集、分析和成像处理系统的技术水平较高，在世界上处于领先水平。
随着检测技术研究的不断深入，对超声检测仪器的功能要求越来越高，单数码显示的超声检测仪测读会带来较大的测试误差。
进一步要求以后生产的超声仪能够具有双显及内带有单板机的微处理功能。
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超声测距在汽车倒车中的应用蓝土庆（湛江师范学院实验教学管理处，广东 湛江 ５２４０４８）摘 要：为了帮助汽车驾驶员实现安全倒车的目的，根据超声波测距的工作原理，采用ＡＴ８９Ｃ５２单片机系统、温度传感器及超声波传感器为硬件核心，采用单片机Ｃ语言编写程序，设计出一套具有实时超声波速度修正及可多方位进行检测扫描的超声波测距系统。
实现汽车在倒车过程中一旦接近有障碍物时，立刻自动报警并显示出汽车尾部到障碍物距离的功能。
关键词：超声波；测距仪；单片机系统；倒车中图分类号：ＴＨ７６１．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２０１１）０４－００８７－０４The Application of Ultrasonic Ranging in Car ReversingLAN Tu-qing( Department of Experiment Teaching management.Zhanjiang Normal University, Zhanjiang 524048 China ) Abstract: To help the driver to reverse the car safely, a real-time ultrasonic velocity correction and detection can be multi-directional scanning of ultrasonic ranging system is designed. The system accords to the working principle of ultrasonic distance measurement, uses AT89C52 microcontroller system, temperature sensors and ultrasonic sensors as the hard-ware core, and uses C language programming. This design has the function that the automatic alarm will show the distance from the end of the car to the barrier, if the car closes to the barriers when reversed.Key words: ultrasonic; rangefinder; microcontroller system; car reversing１ 引言随着人们生活水平的提高，越来越多人拥有了汽车。
给人们生活带来了很大的便利，但与此同时，汽车的安全倒车问题也越来越困扰着车主，许多驾驶员在倒车时经常出现汽车被撞伤、划伤或撞人事件。
为了解决类似的安全问题，基于超声波测距的原理，利用单片机技术设计了一种可以实现实时声速修正及多方位检测的测距仪，帮助车主准确了解汽车尾部周围的阻碍情况。
通过声音和ＬＥＤ显示提示车身与障碍物之间的距离，从而实现对碰撞防患于未然。
在倒车过程中，一旦车尾距离障碍物小于设定的安全距离，系统自动报警，并显示出距离值。
所以，通过本设计可实现安全倒车的功能。
２ 超声测距的原理及特色超声测距是一种非接触式的检测方式，它不受光线、被测对象颜色等影响，对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾等恶劣的环境下都有一定的适应能力［１］，因而超声测距可适合应用于汽车倒车提醒的场合中。
超声波是指频率高于２０ｋｈｚ的机械波。
本测距仪的工作原理是通过温度的监测计算得到超声波在空气中的传播速度Ｃ，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间Ｔ，根据发射到接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。
测距的公式表示为：()2÷×=TCS （１）式中Ｓ为测量的距离长度（单位为ｍ）；Ｃ为超声波在空气中的传播速度（单位为ｍ／ｓ）；Ｔ为测量距离超声波传播的时间长度（单位为ｓ）。
本设计具有以下两大特色：（１）超声波发射头采用以转动方式进行发射信号，以锅形天线来搜集返回的信号，以此方法实现了多方位的检测［２］，避免检测汽车尾部环境时留下盲区。
（２）设计中采用数字式温度传感器实现收稿日期：２０１１－０１－１８图１ 系统整体框图对超声波测距系统的温度测量，对声速进行补偿修正，从而大大地提高了测量的准确度。
３ 系统总体框图系统整体框图如图１所示，硬件系统主要由ＡＴ８９Ｃ５２单片机系统、发射电路、接收电路、温度补偿电路、数字显示及报警电路等６部分电路组成。
系统工作原理是：采用单片机ＡＴ８９Ｓ５２来实现对超声波传感器的控制。
单片机通过Ｐ１．０引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测ＩＮＴ０引脚，当ＩＮＴ０引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。
计数器所记录的数据就是超声波所经历的时间。
另外通过温度补偿电路中所获取到的温度，根据温度修正声速计算出测试的距离，判断是否需要发出报警信号并通过ＬＥＤ显示所测的结果。
其中单片机ＡＴ８９Ｓ５２采用１２ＭＨｚ高精度的晶振，可获得较稳定的时钟频率，减少测量误差。
３．１ 报警电路报警电路是采用蜂鸣器进行报警。
在汽车倒车的过程中，利用软件控制单片机系统产生方波信号并通过放大来驱动蜂鸣器发出声音，当车尾距离障碍物大于设定的安全距离（本系统设置的安全距离为０．５Ｍ）时，不做处理直接跳出中断服务程序即是不发出报警信号。
当距离小于或等于安全距离时，发出报警信号并通过控制输出方波的占空比来达到控制报警声的大小，随着离障碍物越接近，则报警声音就越大，以达到安全倒车警示的作用。
３．２ 温度补偿电路由于在不同地域和不同季节，其温度的差异比较大，而超声波在空气中传播速度Ｃ与环境温度是密切相关的。
因此在硬件上采用了温度补偿电路，实时测量环境温度，从而可得出实时的声波速度，提高测试仪的精确度。
波速与温度的关系可表示为：T C 607.045.331+= （２）式中：Ｔ为实际温度（℃），Ｃ为该温度下的波速（ｍ／ｓ）本设计的测温芯片是数字温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０，它是美国ＤＡＬＬＡＳ公司生产的串行数字温度传感器，不需要进行模数换。
它的电源可以由数据线本身提供，而不需要外部电源。
ＤＳ１８２０数字温度计提供９位（二进制）温度读数，指示器件的温度。
温度输出以１６位符号扩展的二进制形式提供，低位在先，以０．０６２５℃／ＬＳＢ形式表达。
１６位温度读数形式中，高５位为扩展符号位，如果测得的温度＞０℃，这５位为０，只要将测到的数值乘于０．０６２５℃即可得到实际温度；如果温度＜０℃，这５位为１，测到的数值需要取反加１再乘于０．０６２５℃，即可得到实际温度［３］。
３．３ 超声波传感器超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波进行相互转换，它包括１个发射头（Ｔ）和１个接收头（Ｒ），配对使用。
当发射超声波时，发射头将电能转换为４０ｋｈｚ的超声波发射，而接收头当收到回波时，将超声波转换为电信号。
作为应用在汽车倒车的测距仪，超声波传感器应符合防止泥尘及水污染这一条件，故应选用防水型结构。
由于车后障碍物或人的反射面积或大或小，为提高检测的可靠性、避免留下盲区［４］。
本设计采用以转动的超声波探头发送信号，通过采用锅形天线来会聚返回的信号。
通过此方法，可很好地提高测量的强度，只需要在车尾安装一个传感器即可实现了多方位检测车后是否有障碍物的功能，大大地降低了设备的成本。
３．３．１ 超声波信号发射电路超声波发射电路原理图如图２所示。
发射电路主要由反向器ＣＤ４０６９和超声波发生换能器Ｔ构成，单片机Ｐ１．０端口输出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。
用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端，可以提高超声波的发射强度［５］。
输出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。
图２ 超声波信号发射电路３．３．２ 超声波信号接收电路超声波信号接收电路如图３所示。
集成电路ＣＸ２０－１０６Ａ是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。
考虑到红外遥控常用的载波频率３８ＫＨＺ与测距的超声波频率４０ｋｈｚ较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路。
实验证明用ＣＸ２０１０６Ａ接受超声波（无信号时输出高电平），具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力［６］。
总增益大小由２脚接收器Ｒ１３和Ｃ９决定，能够对接收探头拾取到的信号进行放大增益达８０ｄｂ。
适当更改电容Ｃ９的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力，Ｒ１４操纵带通滤波器的中心频率。
４ 系统软件设计４．１ 工作流程分析本系统设计采用Ｃ语言进行编写。
系统程序流程如图４所示。
主程序如图（Ａ），首先对系统环境初始化，设置定时器工作模式为１６位定时计数器模式，置位总中断允许位并给显示端口清０；测温并修正声速（调用公式［２］即可计算出实际环境的波速）；启动超声波传感器发射超声波（调用超声波发射子程序），同时启动内部定时器／计数器开始计时。
然后当检测到超声波信号已经返回并且判断到计时没有溢出时，系统进入中断关闭定时图３ 超声波信号接收电路器。
ＩＮＴ０中断服务程序如图（Ｂ），主要任务是根据传感器所获得的计时数据，调用公式［１］计算出车尾距障碍物的距离数据。
该数据一方面返回给主程序驱动ＬＥＤ显示，另一方面与设定的０．５ｍ安全距离值进行比较，如果小于０．５ｍ，接通蜂鸣器报警，否则关闭报警。
４．２ 定时器溢出中断处理分析因为采用１２ＭＨｚ的晶振，所以可知机器周期ｆ０为１ｓ，而定时器采用１６位定时计数器的工作模式，故可得到定时器最长的定时时间为：msfT5.65162max=×=则根据公式［１］可计算出超声测距的最大距离值：()mTCS1.113105.651702maxmax=−××=÷×=（式中Ｃ为取１５℃ 时的声速为３４０ｍ／ｓ）故从上分析可知：在常温情况下，如果车尾距离障碍物的距离较远（＞１１．１ｍ），则超声波往返时间超出了定时器的一次性最长定时时间（６５．５ｍｓ），则Ｔ０发生溢出而中断返回，这时将程序设置为不进行距离计算，并显示“一一．一一”，以示车后无障碍物，可放心倒车［４］。
５ 结束语本测试系统通过软件与硬件的合理设计，具有实时声速修正及多方位检测的特点，完全能满足汽车倒车场A 主程序 B T0中断程序图４ 程序流程图（下转第１０７页）按照数控车床进给方式的要求，选择步进电机作为动力源，根据车削过程中走刀抗力计算，横向进给和纵向进给分别选用二相混合式８６ＢＹＧ２５０ＢＮ和５７ＢＹＧ２５０Ｃ型号的步进电机。
２．２．８ 步进电机驱动根据步进电机的型号和驱动电流，选用４Ａ和２．４Ａ以上与之匹配的驱动器，考虑到旋转精度和传动比的要求，设置步距角为４５度，即８００步／转的驱动方式。