超声波倒车雷达系统设计

合集下载

基于超声波检测的倒车雷达的设计

基于超声波检测的倒车雷达的设计

基于超声波检测的倒车雷达的设计摘要:倒车时容易发生事故,因此开发出一种基于超声波检测的倒车雷达系统。

该系统通过发送超声波信号并接收其回波来检测后方的障碍物。

本文详细介绍了这种基于超声波检测的倒车雷达的设计原理和步骤。

一、引言随着交通工具的普及,倒车事故日益增多。

为了避免这些事故的发生,倒车雷达应运而生。

倒车雷达通过使用超声波检测技术来检测后方的障碍物,并向驾驶员提供警告信号,以减少事故的发生。

二、设计原理基于超声波检测的倒车雷达系统包括传感器、控制电路和显示器。

传感器用于发送超声波信号并接收其回波。

控制电路用于处理接收到的信号,并根据信号的强度来判断障碍物的位置和距离。

显示器用于向驾驶员显示检测结果。

三、设计步骤1.硬件设计:选择合适的传感器、控制电路和显示器。

传感器需要能够发射和接收超声波信号,控制电路需要能够处理接收到的信号,并根据信号的强度来判断障碍物的位置和距离,显示器需要能够向驾驶员显示检测结果。

2.电路连接:将传感器、控制电路和显示器连接起来,确保它们能够正常工作。

3.系统编程:编写程序来控制传感器的工作,并对接收到的信号进行处理。

程序应能够根据接收到的信号强度来确定障碍物的位置和距离,并向显示器发送相应的警告信息。

4.系统测试:对设计的倒车雷达系统进行测试,确保它能够正常工作并提供准确的检测结果。

四、设计考虑1.传感器选择:选择适用于倒车雷达系统的超声波传感器。

传感器应具有较高的灵敏度和稳定性,能够正常工作在车辆倒车时的环境下。

2.电路设计:设计一个合适的控制电路来处理传感器接收到的信号,并根据信号的强度来判断障碍物的位置和距离。

3.数据处理:根据接收到的信号强度,将其转换成可读的距离信息,并向驾驶员提供警告信息。

4.系统可靠性:确保设计的倒车雷达系统能够在各种环境条件下正常工作,并提供准确的检测结果。

五、结论。

基于超声波测倒车雷达系统设计

基于超声波测倒车雷达系统设计

基于超声波测倒车雷达系统设计一、引言随着汽车的普及和交通拥堵的加剧,倒车事故频繁发生,严重影响行车安全。

为了解决这个问题,倒车雷达系统应运而生。

本文将基于超声波测倒车雷达系统进行设计。

二、超声波测倒车雷达原理超声波测倒车雷达主要基于超声波达到障碍物后,反射回来的时间来计算与障碍物的距离。

其工作原理如下:1.发射器发射超声波信号。

2.超声波信号达到障碍物后,被障碍物反射回来。

3.接收器接收反射回来的超声波信号,并计算往返时间。

4.根据往返时间,计算出与障碍物的距离。

5.判断距离是否小于设置的安全距离,并作出相应警示。

三、系统设计1.传感器模块传感器模块主要负责发射超声波信号,并接收反射回来的超声波信号。

传感器模块需要考虑以下几个因素:(1)发射频率:选择合适的超声波发射频率,既要保证足够的测量距离,又要避免其他干扰频率。

(2)发射角度:确定超声波发射的角度,以确保能够覆盖到车辆后方的障碍物。

(3)接收灵敏度:传感器的接收灵敏度要足够高,能够有效地接收到反射回来的超声波信号。

2.控制器模块控制器模块主要负责接收传感器模块传回来的超声波信号,并计算距离。

控制器模块还需要进行以下操作:(1)时序控制:控制发射和接收的时序,确保能够准确计时,并保持连贯的测量过程。

(2)距离计算:根据往返时间,计算出与障碍物的距离。

(3)安全距离判断:判断距离是否小于设置的安全距离,如果小于,则发出警示信号。

3.显示器模块显示器模块主要负责显示车辆后方的障碍物距离。

显示器模块需要注意以下几点:(1)显示方式:可以选择数字显示或图形显示,根据实际需求确定。

(2)显示颜色:合适的颜色搭配可以提高显示的清晰度和辨识度。

(3)警示方式:当距离小于安全距离时,可以通过声音或者光线等方式进行警示。

四、系统优化为了提高系统的性能和安全性,可以进行以下优化:1.多传感器布局:在车辆后方布置多个传感器,可以提高测量准确性和可靠性。

2.数据处理算法优化:可以采用滤波算法和数据处理算法对测量数据进行优化,提高测量精度。

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。

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

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。

超声波倒车雷达报警系统

超声波倒车雷达报警系统

超声波倒车雷达报警系统一、设计需求倒车,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。

二、设计原理图超声波倒车雷达设计结构框图三、系统硬件设计1、单片机的电路设计(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位微处器。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

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所示.T89C51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 BRAM32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平为12V,单片机所需电压为5V,语音芯片所需电压为3.3V。

超声波倒车雷达系统设计--何光菊

超声波倒车雷达系统设计--何光菊
-5-
-
4.2.1 中断处理程序 ....................................... 4.2.2 语言器分段报警程序 ................................. 4.3 本章小结 ............................................. 5 硬件组装及调试 ......................................... 5.1 硬件组装及调试 ....................................... 5.2 测量结果 ............................................. 5.3 误差分析 ............................................. 5.4 本章小结 ............................................. 结 论 .................................................. 说明书 .................................................. .1 本设备的实际用途、功能特点 ............................. .2 系统工作原理简介....................................... .3 使用与维护注意事项 ..................................... 致 谢 .................................................. 参 考 文 献 ............................................. 附录 A 程序清单 .......................................... 图 1 单片机整体电路原理图 ................................ 图 2 超声波测距模块原理图 ................................

10汽车倒车雷达系统设计

10汽车倒车雷达系统设计

10汽车倒车雷达系统设计汽车倒车雷达系统是一种非常重要的汽车安全辅助系统,它能够有效地帮助驾驶员在倒车时避免碰撞和保护车辆周围的行人和物体免受损害。

本文将介绍汽车倒车雷达系统的设计原理、工作流程以及如何选择和安装倒车雷达系统。

一、设计原理汽车倒车雷达系统的设计原理是利用超声波传感器来探测车辆周围的障碍物,通过测量超声波反射的时间来计算障碍物的距离和位置。

当系统检测到障碍物距离车辆过近时,会发出警告声或显示警告信息,提醒驾驶员及时采取行动。

二、工作流程汽车倒车雷达系统的工作流程通常包括以下几个步骤:1.探测障碍物:当车辆进入倒车状态时,倒车雷达系统开始工作,探测车辆周围的障碍物。

2.计算距离:系统通过测量超声波反射的时间来计算障碍物离车辆的距离,并将距离信息显示在车载显示屏上。

3.发出警告:当系统检测到障碍物距离车辆过近时,会发出持续的警告声或显示警告信息,提醒驾驶员及时采取行动。

4.辅助倒车:一些高端的倒车雷达系统还配备有辅助倒车功能,可以通过声音提示或图像指引帮助驾驶员完成倒车动作。

三、选择和安装选择适合自己车辆的倒车雷达系统非常重要,以下是选择和安装倒车雷达系统的一些建议:1.选择适合车辆尺寸和需求的倒车雷达系统,一般应选择覆盖车辆四周的全方位探测系统,以确保倒车时能够全面监测周围环境。

2.选择品质可靠的倒车雷达系统品牌,尽量选择有着较好口碑的品牌产品,保证系统的稳定性和可靠性。

3.在安装倒车雷达系统时,确保传感器位置合适,能够覆盖到车辆四周的障碍物,避免“盲区”出现。

4.确保电源连接正确,传感器安装牢固,避免在行驶过程中因传感器脱落或松动而影响系统的正常工作。

5.使用前仔细阅读使用说明书,熟悉系统的操作方法和功能,以充分发挥倒车雷达系统的作用,并提高倒车时的安全性。

综上所述,汽车倒车雷达系统是一种非常有效的汽车安全辅助系统,可以有效地帮助驾驶员在倒车时避免碰撞事故。

选择适合自己车辆的倒车雷达系统并正确安装和使用,将为您的驾驶带来更多的安全保障和便利。

超声波倒车雷达课程设计

超声波倒车雷达课程设计

超声波倒车雷达课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生了解超声波倒车雷达的基本原理,掌握其工作流程及组成部分。

2. 使学生理解超声波在介质中的传播特性,掌握超声波的反射、折射、衰减等基本概念。

3. 帮助学生掌握超声波倒车雷达的安装、调试及使用方法。

技能目标:1. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力,能够独立完成超声波倒车雷达的安装与调试。

2. 提高学生的动手实践能力,学会使用相关工具和仪器进行超声波倒车雷达的检测和维护。

3. 培养学生的团队协作能力,能够与他人共同完成超声波倒车雷达的安装与调试任务。

情感态度价值观目标:1. 培养学生热爱科学、勇于探索的精神,激发对物理学科的兴趣和热情。

2. 增强学生的安全意识,认识到安全驾驶的重要性,养成文明驾驶的良好习惯。

3. 培养学生的环保意识,了解超声波倒车雷达在降低交通事故、保护环境方面的积极作用。

本课程针对初中年级学生设计,课程性质为理论联系实践的应用型课程。

学生在学习过程中需具备一定的物理知识和动手能力。

教学要求注重理论与实践相结合,以学生为主体,充分调动学生的积极性、主动性和创造性。

通过本课程的学习,使学生能够将所学知识应用于实际生活,提高解决实际问题的能力。

同时,培养学生在团队合作中发挥个人特长,养成良好的学习态度和价值观。

二、教学内容1. 理论知识:- 超声波基本概念:超声波的定义、产生、传播特性等。

- 超声波倒车雷达原理:超声波发射、接收、距离计算等。

- 安全驾驶知识:倒车注意事项、安全距离判断等。

2. 实践操作:- 超声波倒车雷达的安装与调试:安装位置选择、调试方法等。

- 超声波倒车雷达的使用:操作步骤、注意事项等。

- 故障排查与维护:常见故障分析、维护方法等。

3. 教学大纲:- 第一课时:超声波基本概念、安全驾驶知识。

- 第二课时:超声波倒车雷达原理、实践操作(安装与调试)。

- 第三课时:超声波倒车雷达的使用、故障排查与维护。

4. 教材章节:- 第四章:超声波及其应用。

基于超声波倒车雷达系统设计3205670

基于超声波倒车雷达系统设计3205670

基于超声波倒车雷达系统设计3205670安徽机电职业技术学院毕业设计说明书基于超声波倒车雷达系统系(部)电气工程系专业机电一体化本方案分析了超声波倒车雷达的原理,介绍了利用SPCE061A单片机配合三个V2.0的超声波测距模组实现超声波倒车雷达的方案设计。

方案中采用凌阳的SPCE061A单片机,并利用其丰富的资源,实现对多路传感器的控制;并结合其独有的语音特色,将语音提示的功能结合到方案当中。

关键词:单片机、SPCE061A 、超声波测距、倒车雷达、语音提示摘要 (2)前言 (4)第一章设计任务及要求 (5)1.1 任务 (5)1.2 技术要求 (5)第二章总体方案设计 (6)第三章模块设计 (7)3.1 各单元模块设计 (7)3.2 超声波测距模组V2.0电路原理 (8)3.3转接板电路和显示电路 (11)3.4 系统连线图 (12)第四章系统软件设计 (13)4.1 超声波测距原理 (13)4.2 软件架构 (13)4.3 各模块程序说明 (14)第五章系统组装、调试与测试 (20)5.1 调试所用的基本仪器清单 (20)5.2 把各部分电路连接起来组成完整电路 (20)5.3设计发挥 (20)设计总结 (21)参考文献 (22)前言倒车雷达又称停车辅助系统,一般由超声波传感器,控制器和显示器部分组成.车在倒车时,启动倒车雷达,在控制器的控制下,由装在车尾的探头发送超声波,遇到障碍物,产生回波信号,传感器在接收到回波信号后,经控制器进行数据处理,判断出障碍物的位置,由显示器(即3个发光二极管) 发出警告,得到及时警示,从而使驾驶者倒车时变得更为轻松,另外,车体的左右各有一个探头,与车尾的探头同样原理,当车在左右拐时可以发出警告.第一章设计任务及要求1.1 任务利用SPCEE061单片机.,三个超声波测距模组实现超声波倒车雷达;可以语音提示模组探测范围内的0.31米~1.5米范围内的障碍物;语音提示可指明哪一个方向有障碍物;利用三个LED发光二极管表示三个传感器探测范围内是否有障碍物.,当在探测范围在没有障碍物时,三个二极管以一定的频率周期性的闪烁;当在探测范围内有障碍物时.,发光二极管以一定的频率闪烁.,闪烁的频率以离障碍物的距离定.,距离越进频率越高.1.2 技术要求方案所需所有代码、资源都存放在一颗SPCE061A单片机当中.第二章总体方案设计本系统以SPCE061A为核心,使用凌阳教育推广中心的61板,三个超声波测局距摸组V2.0依次排布,组成线阵的传感器阵列;另外,接有转界板,发光二极管显示模块,系统组成以下图所示.图 2-1 系统硬件结构图1.SPCE061A弹片机作为主控心片,通过I/O端来控制CD4052,以选择不同的传感器通道;本方案采用IOB0和IOB1控制CD4052的A0和A1,而IOB2作为检测超声波摸组作为返回的信号,IOB9为SPACE061A的TIMERB复用,产生40KHZ的脉冲信号,作为控制超声波模组发射超声波的信号端口,这样通过CD4052的通道切换,就可以用最少的端口来完成多个模组的切换使用了.2.在显示控制方面,系统分别利用IOA8、IOA9、IOA10三个端口控制三个发光二极管.第三章模块设计3.1 各单元模块设计3.1.1SPCE061A最小系统SPCE061A最小系统包括SPCE061A芯片及其外围基本模块,外围基本模块有:晶振输入模块(OSC)、锁相环外围电路(PLL)、复位电路(RESET)、指示灯(LED)等,如下图所示.图 3-1 SPCE061A最小系统3.1.2 电源模块SPCE061A的内核供电为3.3V,而I/O端口可接3.3V也可以接5V,所以在电源模块(61板上)中有一个端口电平选择跳线,如图中的J5,但是为了本系统可以可靠的工作,需要给61板外接5V的电源,并将61板的端口电平选择为5V,即J5用跳线帽将V5和VDDH短接.下图为61板上的电源模块图.图3-2 板上的电源模块图由于本系统需要的端口高电平为5V,所以图3-2当中的J5跳线需要跳到1和2上.3.1.3放音模块语音提示.放音利用的是SPCE061A内部的DAC,电路如图3-3所示.图中的SPY0030是凌阳公司的产品.和LM386相比,SPY0030还是比较有优势的,比如LM386工作电压需在4V以上,而SPY0030仅需2.4V (两颗电池)即可工作;LM386输出功率100mW以下,SPY0030约700mW.图3-3 放音模块电路3.2 超声波测距模组V2.0电路原理图3-4 结构示意图一般应用时,只需要用两条10PIN排线把J5与SPCE061A的IOB口低八位连接,J4与IOB口高八位连接,同时设置好J1、J2跳线就完成硬件的连接了.不同测距模式的选择只需改变测距模式跳线J1的连接方法即可.3.2.1 超声波谐振频率调理电路由单片机产生40KHz的方波,并通过模组接口(J4)送到模组的CD4049,而后面CD4049则对40KHz频率信号进行调理;以使超声波传感器产生谐振.3.2.2超声波回波接收处理电路超声波接收处理部分电路前级采用NE5532构成10000倍放大器,对接收信号进行放大;后级采用LM311比较器对接收信号进行调整,比较电压为LM311的3管脚处,可由J1跳线选择不同的比较电压以选择不同的测距模式.图 3-5 超声波回波接收处理电路3.2.3 电源接口J3为外部电源接口,最高电压不要超过12V,J2为电源选择跳线,VCC_5即为由61板通过10PIN排线引入模组的电源;VCC即为模组的放大器、调理电路供电电源.当用户使用61板为其供电时,要把VCC与VCC_5V短接;而使用外部电源时,要把VCC与VCC_IN短接.图 3-6 外部单独电源输入接口及选择跳线J3为外部电源接口,最高电压不要超过12V,J2为电源选择跳线,VCC_5即为由61板通过10PIN排线引入模组的电源;VCC即为模组的放大器、调理电路的供电电源.当用户使用61板为其供电时,要把VCC与VCC_5V短接;而使用外部电源时,要把VCC与VCC_3.2.4超声波测距模式选择跳线模组提供了测距模式选择跳线J1,可以选择短距测量模式、中距测量模式,或距离可调模式.跳线选择LOW时为近距测量模式,选择HIG时为中距测量模式;选SET 时为距离可调模式.本方案采即可,即将J1跳线跳到LOW端.图3-7 测距模式选择跳线3.2.5 超声波测距模组V2.0接口本方案采用的三个超声波测距模组都是利用其J4、J5接口,每个模组接出两个控制、检测端口,然后会通过CD4052模拟开关进行选通,所以在实际使用当中,是分时地对每一个模组进行操作.超声波测距模组的J4、J5接口如所图3-8示;图中的VCC_5在本方案当中由61板供电,即5V.图3-8 超声波测距模组接口3.3转接板电路和显示电路3.3.1 转接板电路前面已简单介绍了转接板的作用了,这里介绍一下它的原理图,图中J1直接与61板的J6相接,即与61板的IOB口低八位接口相接,可知图中的VDD为61板供电,5V;而A0和A1分别接SPCE061A的IOB0和IOB1,以控制CD4052的两个地址位,以控制通道的选通.IOB2接PLUS_B,作为回波信号的检测输入,不过经过CD4052的选通,接到哪一个模组,由IOB0和IOB1的输出决定;J2与61板的J7相连,即COM_EN 接入IOB9,将会由SPCE061A的TimerB产生40KHz的信号为超声波测距模组的提供超声波信号.CD4052的另外一端,接出COM_EN1/2/3分别接三个模组的发射使能,另外还用三个10K的电阻下拉到地,以保证没有选通的模组不会发射出超声波信号.J3、J4为一组,接一个超声波测距模组V2.0板上的J4和J5接口;而转接板上的J5、J6、J7、J8分别对应另外两个模组图3-9转接板电路原理图3.3.2 转接板示意图由于本系统对电源有一定的要求,所以在制作时,需要给61板接入5V的电源(并非使用电源盒),并将61板上的端口电平选择跳线J5跳到5V一端,使端口的高电平为5V,并通过61板的I/O接口(J6)给转接板、超声波测距模组进行供电.本方案当中,可将转接板设计如图3-9所示;图中,J1接61板的J6,J2接61板上的J7,作为CD4052选通的控制端口,以及超声波测距的接口;J3~J8分别接三组V2.0版本的超声波测距模组而在使用超声波测距模组时,J1测距模式选择选在短距测距模式选项.另外,还需要将J2跳线设置在5V一端图3-10 转接板示意图3.3.3 显示电路显示电路较为简单,直接使用三个I/O口控制三个发光二极管.如图3-11所示:图3-11 显示电路3.4 系统连线图3.4.1整个系统的连线示意图如图3-12所示:图3-12 整个系统的连线示意图第四章系统软件设计4.1 超声波测距原理超声波脉冲法测距原理:声波在其传播介质中被定义为纵波.当声波受到尺寸大于其波长的目标物体阻挡时就会发生反射;反射波称为回声.假如声波在介质中传播的速度是已知的,而且声波从声源到达目标然后返回声源的时间可以测量得到,那么就可以计算出从声波到目标的距离.这就是本系统的测量原理.这里声波传播的介质为空气,采用不可见的超声波.假设室温下声波在空气中的传播速度是335.5m/s,测量得到的声波从声源到达目标然后返回声源的时间是t秒,距离d可以由下列公式计算:d=33550(cm/s)×t(s)因为声波经过的距离是声源与目标之间距离的两倍,声源与目标之间的距离应该是d/2.软件控制脉冲发射、检测回波信号:模组配套的Demo程序采用的是脉冲测量法,由SPCE061A控制模组发生40KHz 的脉冲信号,每次测量发射的脉冲数至少要12个完整的40KHz脉冲.同时发射信号前要打开计数器,进行计时;等计时到达一定值后再开启检测回波信号,以避免余波信号的干扰.采用外部中断对回波信号进行检测(回波信号送到单片机的为一序列方波脉冲).接收到回波信号后,马上读取计数器中的数值,此数据即为需要测量的时间差数据.为避免测量数据的误差,Demo程序中对测距数据的处理方法是:每进行一次测距,测量多次,即取得多组数据,经过处理后得到这一次测距值.4.2 软件架构本方案的软件系统主要包含下列模块:1.超声波测距程序:负责超声波测距的控制、结果计算等,另外有部分代码在中断服务程序当中,主要代码在ultrasonic.App.c以及IRQ.c文件.2.语音播放程序:语音播放控制,主要代码在Speech.h,而语音中断服务程序在isr.asm文件中,但为了使语音播放程序在初始化时不影响用户的其它中断,在isr.asm当中还有一个中断初始化程序.3.中断程序:主要指IRQ.c文件,包括超声波测距的中断服务代码,以及用于显示刷新的IRQ4中断服务程序.4.系统程序:主要指system.c文件,包含系统端口初始化、测量结果处理、以及显示刷新程序.5.主控程序:负责控制整个系统的工作流程.4.3 各模块程序说明4.3.1 超声波测距程序1.单次测距控制程序:超声波测距的功能函数流程图见4-1.用户需要先调用模组接口初始化函数void Initial_ult(void),再调用该函数unsigned int measure_ult(unsigned int type)即可进行一次测距操作,函数返回值为测量结果.在单次测距函数当中,进入该函数进行测距,都会利用TimerB生成近似40KHz的波形,通过IOB9口输出,而这样的波形输出仅会持续0.5毫秒左右(实际上保证发送出去的40KHz脉冲信号超过二十个以上,具体的时长或个数由测距模式定),然后将TimerB设置为计数器模式,用来计量超声波从发射到接收的时间间隔长度,并启动TimerB的计时;当TimerB计时达到一定值时(具体的时间值由测距模式定)打开EXT1外部中断,等待回波反射的接收.当EXT1外部中断检测到回波信号的脉冲时,会在中断服务程序当中读取TimerB的计数值,并通过全局变量通知单次测距函数已接收到回波信号,以及所读取的当次计数值.每次测量接收到回波信号后,都会对测量的结果进行处理、换算,用户可以根据不同的应用对数据处理部分的程序作适当的调整.其中等待一定时间才开启EXT1外部中断的原因:压电式的电声传感器存在余波干扰,而有部份声波会沿电路板直接传到接收头,经接收电路的放大后,系统就有可能把它误认为是反射回来的回波信号.图4-1 超声波测距子函数流程图②EXT1外部中断程序当回波触发控制器的外部中断后,程序会转到EXT1外部中断服务子程序中,读取测量结果,并作数据的初步处理.流程图见:图4.3.2图4-2 EXT1外部中断流程图4.3.3 语音播放程序全方案采用A2000的语音压缩算法,播放A2000格式的语音资源,作为语音提示的功能;为了让系统在语音播放期间,其它的中断能照常工作;因此在每一次语音播放前,进行中断的初始化操作,实际上是利用了SACM语音库当中使用到的一个中断设置变量:R_InterruptStatus.该变量在语音库支持文件:hardware.asm当中定义;每次进行语音播放的初始化操作时,语音库当中会从该变量读取之前用户设置的中断,并以此为基础设置语音库进行语音播放所需要打开的中断.所以,中断的初始化操作,也就是将当前中户的中断设置情况写入变量:R_InterruptStatus当中即可.另外,为了防止语音播报过于频繁,本方案采用2Hz时基进行计数,每次播放语音提示前,先判断距离上一次语音提示的播放是否超过3秒(即2Hz中断当中计数6次以上)?如超过则可以进行这次的播放,如果不符合要求,则退出.图4-3为语音播放程序的流程图:图4-3 语音播放程序流程IRQ5的2Hz中断服务程序当中,对一个用于计数(时)的变量进行累加,以配合语音播放程序当中对两次播放的时间间隔的判断.为了避免出现不断累加,而溢出清零,在中断服务程序当中加入了限制,即当计数的变量计数值大于6(即超过了3秒),则关闭IRQ5的2Hz中断;等待下次播放语音时再打开2Hz中断.2Hz中断服务程序的流程图如图4-4图4-4 IRQ5的2Hz中断服务程序语音播放程序还需要在FIQ的TimerA中断当中,调用语音播放的中断服务程序;4.3.5显示刷新程序本方案使用IOA8、IOA9、IOA10三个端口控制三个发光二极管(LED)作为显示,每一个LED对应一个超声波测距模组,当探测到0.35~1.5m的范围内没有障碍物时,对应的LED是以一定的频率周期性的闪烁的;当探测到0.35~1.5m的范围内有障碍物时,对应的LED则以与原来不同的频率闪烁,而且距离越近则闪烁的频率越高.系统以IRQ4的1KHz中断对显示进行扫描,并设置有三个变量保存对应传感器模组的频率设置数据,即Show_Freq_Set[0]、Show_Freq_Set[1]、Show_Freq_Set[2].当频率设置数据的值为0时,系统则不对对应的LED进行显示翻转,则对应的LED 不会闪烁;此外,系统还定义有三个变量(Show_Counter_1KHz[x]., x=0~2)作为1KHz的计数器,对应用个LED,而当频率设置数据不为0时,计数器会不断地计数(以1KHz),当计数器的计数值累加到与频率设置数据一样时,则会使对应的LED显示状态进行输出翻转,并对计数器进行清零,周而复始.由此可知,当频率设置数据非零时,该数据越小,则对应LED的闪烁频率越高.图5.6为在IRQ4的1KHz中断程序当中调用的显示刷新程序流程图.注:图4-4当中仅给出了针对一路传感器模组状态显示的流程图,即Show_Freq_Set[0]的,其它两个LED的显示刷新程序流程图也一样类似,这里就不再给出.图4-5 显示刷新程序主程序由于很多处理操作在中断当中完成了,所以本方案的主程序并不复杂,图4-5为本方案的主程序流程图.图中,系统使用的中断主要指IRQ4的1KHz中断,而测量通道选择即通过I/O端口选通CD4052的通道,以决定当前的测量是对哪一个超声波测距模组.通过主程序流程图可看出,系统是在不断的对三组超声波测距模组进行测距操作,并将每次测距的结果进行处理,以更新对应的LED显示频率设置,以及在符合要求的条件下进行语音提示播放.图4-6主程序流程图在测距结果处理程序当中,系统会针对每一个通道的测距结果进行判断、处理;当某一通道的测距结果大于1.5m时,则让对应的LED保持灭的状态,并将该通道的显示频率设置数据设为0;当测距结果小于1.5m时,则设置对应的显示频率设置数据,数据的大小与测量的结果按一定比例成正比即可.此外,由于超声波测距模组V2.0版本的接口程序定义,当测量超时时,返回值为0,即当超声波模组测量的目标超出最大测量范围时,测量结果为0;所以程序里面可以对这个结果处理一下,将测量值为0时当作>1.5m处理.当测距结果处理程序会对当前的三组超声波测距模组所探测到的障碍物的距离进行判断,当有某一组或者一组以上的模组探测到障碍物在0.35~1.5m的范围内时,会进行语音提示的播放.图4-7为测距结果处理程序.图中,后方、左后方以及右后方,表示的是三个不同通道的超声波测距模组所测量的区域图4-7测距结果处理程序流程图第五章系统组装、调试与测试5.1 调试所用的基本仪器清单数字电路实验仪、数字万用表、计算机、直流稳压电源.5.2 把各部分电路连接起来组成完整电路对电路进行抗干扰能力检测.把雷达传感器模块的LOW接口短接,接通单片机电源开关,把三个雷达的接收/发射端口分别对准障碍物进行检测,同时观察对应发光二极管的闪烁频率,可得到如表6.1的调试结果:表6-1情况一情况二情况三情况四情况五条件无障碍物两个方向及其以上以上有障碍物仅后方有碍物仅左后方有障碍物仅右后方有障碍物语音提示不提示后方后方左后方右后方发光二极管提示三个二极管以一定的频率(该频率较有障碍物时小)周期性的闪烁能同时提示三个方向的障碍物.,离障碍物远.,闪烁频率小;离障碍近.,闪烁频率大绿色二极管的闪烁频率增加黄色二极管的闪烁频率增加红色二极管的闪烁频率增加注:(左后方:黄灯.右后方:红灯.后方:绿灯.)我们实现了、语音控制和声音播报等功能,同时具有发光二极管显示效果,显示亮度有明显的变化.调试效果能够满足题目基本要求和发挥部分的要求,而且效果良好.5.3设计发挥我们将小车和雷达结合在一起,组成了超声波倒车雷达系统,让雷达可以方便灵活地探测周围的障碍物.设计总结设计感言:对我们来说这是一项具有挑战性的工作,通过这么多天的努力,我们最终完成了项目的制作.这次活动让我们增长了见识,丰富了知识,磨练了意志.这期间有失败时的痛苦,也有成功时的喜悦.遇到问题时有老师和同学的帮助,这增强了我们的团队合作能力,在此,要特别感谢给我们提供帮助的老师和同学,离开他们的帮助我们的项目是不会成功的.设计结果:如表6-1参考文献[1].谭浩强《.C程序设计[M]》.北京:清华大学出版社.1999年12月第2版[2].杨素行著《模拟电子技术简明教程》第二版高等教育出版社[3]、沈美明、温冬蝉.《IBM-PC汇编语言程序设计[M].》北京:清华大学出版社.2001年8月第二版[4]、凌阳科技大学《61板傻瓜教程》。

6级自动化 —超声波倒车雷达系统的设计

6级自动化 —超声波倒车雷达系统的设计

摘要采用超声波测距原理,驾驶者在倒车时,将汽车的挡位推到R挡,启动倒车雷达,在控制器的控制下,由装置于车尾保险扛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,从而计算出车体与障碍物之间的距离,判断出障碍物的位置,再由LED显示器和蜂鸣器声发出警示信号,从而使驾驶者倒车时不至于撞上障碍物。

整个过程,驾驶者无须回头便可知车后的情况,使停车和倒车更容易,更安全。

本文在查阅、分析国内外倒车雷达系统相关技术的基础上,结合最新研究成果,对基于超声波测距的倒车雷达预警系统的研制进行了深入探讨和研究。

该系统分为测距模块、系统控制模块和显示报警模块,并分别对其进行方案分析,构建了倒车雷达预警系统的系统构架和设计方案;在硬件电路中,详细阐述了运用单片机技术实现的可视倒车雷达预警系统的测距实现原理,分析了以AT89S52单片机为主控单元的系统硬件设计,并通过系统仿真研究,验证了系统的可靠性和可行性。

关键字:超声波;倒车雷达;传感器;AT89S52单片机ABSTRACTThe ultrasonic distance principle, drivers in reverse, the gears to push the car back and start against R radar, under the control of the controller, the device to carry on the rear insurance send ultrasonic probe, obstacle, sensor, echo signal after receiving echo signal controller, which calculated data processing, the distance between the body and the obstacles and obstacles, then LED by a warning signal and noise, thus make the drivers reverse not mask obstacles. The whole process, without turning and car drivers that after, parking and reverse easier, more safety.Based on the analysis of domestic consulting, reverse radar system on the basis of relevant technology, combining the latest research results of the based onultrasonic ranging back-draft radar warning system is discussed and studied. This system is divided into rangefinder module, the system control module and display alarming module, and carries on the analysis, to construct the backing of the early-warning radar system architecture and design scheme, In the hardware circuit, this paper expounds the application of visualization technology realization of location back-draft radar warning system, and analyzes the realization principle for the control unit of AT89S52 SCM system hardware and software design, and through the system simulation verified the feasibility andreliability of the system.Key words: ultrasonic sensors, radar, reversing AT89S52 SCM.目录1 绪论11.1倒车雷达防撞的意义11.2倒车雷达的发展过程21.3本文主要内容42 系统构建与方案设计52.1系统设计要求52.2系统构建52.3系统方案设计62.3.1测距系统方案设计62.3.2控制系统方案设计102.3.3显示报警系统方案设计112.3.4系统探测范围及传感器布点的确定112.4本章小结133 系统硬件设计143.1系统硬件设计思想143.2测距系统设计153.2.1超声波发射模块电路设计153.2.2超声波接收模块电路设计183.2.3测温电路设计213.3控制系统设计233.3.1 AT89S52单片机最小系统设计243.3.2串行通信接口设计253.3.3换向选通电路设计262.3.4电源模块电路设计273.3显示报警模块电路设计293.3.1显示模块电路设计293.3.2报警模块电路设计303.4本章小结313 仿真324.1系统模糊控制器设计334.2建立输出与输入变量的数学关系模型364.3 SIMULINK仿真及参数的调整384.4仿真效果分析394.5本章小结415 总结与展望42致谢43参考文献44附录461 绪论自2002年以来,家用轿车成为继购房之后的又一大消费热点。

超声波检测系统倒车雷达的设计(传感器的设计)

超声波检测系统倒车雷达的设计(传感器的设计)

超声波检测系统倒车雷达的设计一、设计背景。

项目来源、需要解决的问题等。

随着社会的不断发展,尤其是近几年来,汽车已逐渐成为人们不可或缺的交通工具。

然而,由于汽车的普及,汽车所萌生的一系列问题正渐渐凸显出来。

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人们造成伤害。

现如今后视镜已越来越不能满足人们安全倒车的需求了。

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。

本系统介绍了一种基于51单片机的超声波测距倒车系统的设计,该系统可以精确测得车尾与障碍物的距离,指导司机安全倒车。

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。

二、设计指标要求。

(1)测量距离40—400cm(2)倒车距离大于150cm时,报警器不响;倒车距离在80—150cm时,报警器断续的响;倒车距离在40—80cm时,报警器较急促的响;倒车距离小于40cm时,报警器连续响,并且发光二极管发光。

三、设计过程。

超声波倒车雷达的系统设计

超声波倒车雷达的系统设计

超声波倒车雷达的系统设计摘要倒车雷达是针对日益拥挤的道路交通状况、以及在停车场、车库、街道等比较狭窄区域,避免车与车,车与人以及车与墙壁等障碍物发生碰撞,摩擦而出现的一种着眼于倒车防护的汽车防撞系统。

随着越来越多的高科技产品逐渐融入了日常生活中,倒车雷达系统发生了巨大的变化。

仿生学、声学等前沿学科的技术的日趋成熟与实用化,赋予了倒车雷达系统新的的研究方向与意义。

本文描述了一个由三个超声波测距模块构成的,提供语音报警功能的超声波倒车雷达系统。

该系统采用凌阳16位单片机SPCE061A 为核心,分别控制三个超声波模块,每一个超声波测距模块都被设定面向不同方向,以探测不同方向的障碍物。

本系统采用单片机控制时间计数和超声波的发射和接收,利用超声波回波的间隔时间,得出实测距离。

结果表明该系统具有结构简单、工作可靠、精度高等特点。

关键词:SPCE061A单片机;超声波测距;语音提示Ultrasonic Parking Sensor System DesignABSTRACTThe back-draft radar is aims at day by day the crowded road traffic condition, as well as in the parking lot, the garage, the street and so on the quite narrow region, avoids automobile and automobile, obstacle and so on Automobile and person as well as vehicle and wall has the collision, one kind which the friction appears focuses to the back-draft protection automobile collision avoidance system.As well as the high-tech products gradually integrated into the daily life, the Parking Distance Control system has undergone tremendous changes. The Parking Distance Control system has been given the new direction of the research and significance by the developed of the Bionics, Acoustic, etc. This article describes a Parking Distance Control system which contains three ultrasonic ranging modules and the results can be pronounced in real-time. The three ultrasonic ranging modules are set to three different directions to detect the roadblock .This three modules are control by the system which is based on sunplus SPCE061A microprocessor. The time counting and both the transmitting and receiving of the ultrasonic wave are controlled by the microprocessor. The measured distance can be calculated and displayed by the echo time by the code. The features of the simple hardware, stable operation and high precision are incarnated in the proposed system.Key Words: SPCE061A microprocessor ;Utrasonic ranging ;Vice prompts目录第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.1.1 倒车雷达的发展历史 (1)1.1.2 倒车雷达的发展方向与展望 (3)1.2课题任务及要求 (3)1.3课题的主要内容及目的 (3)第二章超声波倒车雷达系统的总体方案论证 (5)2.1超声波测距PWM信号方案论证 (5)2.1.1超声波测距PWM信号硬件实施方案 (5)2.1.2超声波测距PWM信号软件实施方案 (6)2.1.3超声波测距PWM信号实施方案比较 (6)2.2超声波倒车雷达系统硬件方案论证 (7)2.3超声波倒车雷达系统软件方案论证 (9)第三章超声波倒车雷达系统的硬件设计 (10)3.1 SPCE061A精简开发板电路原理 (10)3.1.1 SPCE061A简介 (10)3.1.2电源模块 (11)3.1.3放音模块 (11)3.2 超声波测距模块电路的设计 (12)3.2.1超声波谐振频率调理电路的设计 (12)3.2.2超声波回波信号处理电路的设计 (13)3.2.3超声波测距模式选择电路的设计 (14)3.3 转接板电路的设计 (15)3.4 显示电路的设计 (16)3.4.1二极管闪烁报警电路的设计 (16)3.4.2 LCD显示报警电路的设计 (16)3.5 各模块接口分配 (17)第四章超声波倒车雷达系统的软件设计 (19)4.1 超声波测距原理 (19)4.2 μ'nSP IDE的项目文件管理的组织结构 (19)4.3 软件架构 (20)4.4 各模块程序的设计 (21)4.4.1 主程序的设计 (21)4.4.2 超声波测距程序的设计 (22)4.4.3语音播放程序的设计 (24)4.4.4 二极管闪烁程序的设计 (25)4.4.5 LCD初始化及驱动程序的设计 (26)第五章总结 (27)参考文献 (28)附录程序清单 (29)致谢 (46)第一章绪论超声波雷达又称泊车辅助系统,是一种利用超声波原理,由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波撞击障碍物后,反射此声波探头,从而计算出车体与障碍物之间的距离。

倒车雷达系统设计

倒车雷达系统设计

倒车雷达系统设计引言倒车雷达是一种汽车安全设备,通过使用超声波技术来检测并警示驾驶员物体的位置和距离。

倒车雷达系统可以有效地帮助驾驶员避免倒车时的碰撞事故,提高行驶的安全性。

本文将对倒车雷达系统的设计进行详细的介绍。

一、倒车雷达系统的原理1.超声波传感器超声波传感器是倒车雷达系统的核心部件。

它通过发射超声波波束,然后检测反射信号的方式来确定物体的距离。

超声波传感器通常安装在车辆的后保险杠上,并以一定的角度向后方发射超声波。

当超声波遇到障碍物时,会产生回波,通过检测回波的时间和强度,可以确定物体的距离和位置。

2.控制单元控制单元是倒车雷达系统的中枢。

它接收超声波传感器发出的信号,并进行信号处理和解析。

控制单元可以计算出物体的距离和位置,并将结果发送给警示装置。

3.警示装置警示装置是倒车雷达系统的输出装置,它通常是一个由多个LED灯组成的显示器。

根据物体的距离,警示装置会发出不同颜色或者声音的警报,提醒驾驶员注意。

二、倒车雷达系统的设计考虑因素在设计倒车雷达系统时,需要考虑以下几个因素:1.障碍物检测范围2.精度和准确性3.可靠性和稳定性4.警示装置的清晰度警示装置应具备清晰的显示效果,以便驾驶员能够清楚地看到距离和位置的变化。

因此,在选择警示装置时,需要考虑其亮度和视觉效果。

三、倒车雷达系统的工作流程1.超声波传感器发射超声波信号。

2.超声波信号遇到障碍物后产生回波。

3.控制单元接收回波信号,并通过计算回波的时间差和强度来确定障碍物的距离和位置。

4.控制单元将结果发送给警示装置。

5.警示装置根据接收到的结果显示相应的警报,提醒驾驶员注意。

四、倒车雷达系统的应用和发展倒车雷达系统已经广泛应用于汽车领域,成为汽车安全设备的重要组成部分。

随着车辆制造技术的不断进步,倒车雷达系统的性能和功能也得到了不断的提升。

目前,一些高端车型已经开始采用更先进的激光雷达技术来替代传统的超声波传感器,以提高倒车雷达系统的精度和灵敏度。

「基于超声波测距倒车雷达系统设计」

「基于超声波测距倒车雷达系统设计」

「基于超声波测距倒车雷达系统设计」基于超声波测距的倒车雷达系统设计一、引言随着汽车的普及,倒车事故也日益增多,给人身和财产带来了巨大的损失。

为了避免倒车事故的发生,倒车雷达作为一种常用的辅助装置得到了广泛的应用。

本文就基于超声波测距的倒车雷达系统进行设计,以实现对车辆周围环境的监测和警示。

二、系统设计1.硬件设计(1)传感器部分:选用超声波传感器来实现对车辆周围环境的测量。

超声波传感器工作原理是通过发射超声波信号并接收回波信号来计算距离。

将超声波传感器安装在车辆的后部,能够探测到后方物体的距离并将测量值传输给控制器。

(2)控制器部分:选用单片机作为控制器。

单片机通过控制超声波传感器的工作,触发测距并接收测量值,然后根据距离值判断是否发出警示信号。

同时,还需将距离值通过显示屏显示给驾驶员。

(3)警示器部分:选用发光二极管(LED)作为警示器。

当超声波传感器测量到的距离低于一定阈值时,控制器将触发警示信号,使一些或一些发光二极管发出红色的光,提醒驾驶员停车或变换方向。

2.软件设计(1)单片机程序设计:根据超声波传感器返回的测距数据,单片机需要对其进行处理并判断是否触发警示信号。

在程序中,需设定一个合理的阈值来判断距离是否过近,一般根据实际情况来设定。

(2)人机界面设计:与单片机连接的显示屏需要实时显示超声波测量的距离值,驾驶员可以通过检查显示屏的数值来了解车辆周围环境。

三、系统实现四、系统测试与调试对于系统的测试与调试,首先需要在实验室中进行距离测量的准确性测试,以确保超声波传感器的测距功能正常。

然后,通过修改单片机程序中的阈值来测试警示器的触发准确性。

最后,通过模拟倒车环境进行实际测试,观察警示器是否能够及时有效地提醒驾驶员。

五、结论通过基于超声波测距的倒车雷达系统的设计与实现,可以更好地帮助驾驶员避免倒车事故的发生。

超声波传感器能够检测到车辆后方的距离,单片机可以根据距离值触发警示信号并通过显示屏显示给驾驶员。

超声波倒车雷达系统的设计说明

超声波倒车雷达系统的设计说明

超声波倒车雷达系统的设计目录第1章绪论1第2章总体方案与原理22.1总体设计方案22.2超声波测距32.2.1 超声波测距原理32.2.2 温度对超声波影响32.2.3 超声波测距计算方法4第3章硬件设计53.1 STC89C5253.1.1 芯片简介53.1.2 主要功能53.1.2 引脚介绍63.1.3 单片机控制模块83.2 LED数码管93.2.1 LED数码管概述93.2.2 LED数码管显示93.3 蜂鸣器电路103.4 超声波电路11第4章软件设计124.1 程序整体思路124.2 主程序流程设计134.2 超声波测距的算法设计134.4 超声波发送与接收中断程序144.5 显示子程序和蜂鸣报警子程序164.6 系统的软硬件调试17第5章设计总结18参考文献19第1章前言雷达,又称泊车辅助系统,是汽车泊车安全的辅助装置。

它可以通过声音或更直观的显示告诉驾驶员周围的障碍物,解除驾驶员停车和启动汽车时前后左右拜访带来的麻烦,帮助驾驶员消除盲点和视线模糊,从而提高安全性。

超声波测距以其非接触测量和相对较高的测量精度越来越受到重视。

就目前情况来看,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从进口高档车向中低档车发展。

技术向更高灵敏度和单片功能可视化发展,设备趋向小型化、人性化和智能化。

因此,超声波汽车倒车雷达系统将在人类未来的生活中发挥越来越重要的作用,为人类的发展做出重要贡献。

超声波倒车雷达系统一般由超声波传感器(俗称探头)、控制器和显示器等组成。

现在市面上大部分倒车雷达都是采用超声波测距的原理。

当司机倒车时,他会启动倒车雷达。

在控制器的控制下,安装在后保险杠上的探头发出超声波,遇到障碍物时产生回波信号。

传感器接收到回波信号后,控制器进行数据处理,确定障碍物的位置,显示器显示距离并发出报警信号,及时报警超声波是指频率为20kHz~106kHz,波速为1500m/s,波长为0.01cm~10cm 的机械波。

超声波倒车雷达系统设计

超声波倒车雷达系统设计

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。

超声波测距由于其能够进行非接触测量和相对较高的测量精度,越来越被人们所重视。

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。

技术上向着单芯片功能成灵敏度更高、可视化发展,设备趋于小型化、人性化、智能化等方向发展。

由此可见,超声波汽车倒车雷达系统将会在人类今后的生活中扮演越来越重的角色,为人类的发展作出重要贡献。

超声波倒车雷达系统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。

随着汽车的迅速增加,停车难已经是不争的事实,狭小的停车场地常常令有车一族无所适从,稍不慎,则闯祸,烦事又烦人。

虽然每辆车都有后视镜,但不可避免的都存在一个后视盲区。

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显示告知驾驶员驾驶车辆周围障碍物的情况,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使用死角和视线模糊的缺陷,提高驾驶的安全性。

倒车雷达的发明是迫在眉睫的,是必不可少的设备。

1. 总体设计方案1.1 倒车雷达方案该设计的应用背景是基于AT89C51的超声信号检测的。

因此初步计划实在室内小范围的测试,限定在2.5米左右。

单片机(AT89C51)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,锁相环对此型号进行技术判断后,把相应的计算结果送到LED显示电路显示,并进行声光报警。

超声波测距倒车雷达系统的设计【开题报告】

超声波测距倒车雷达系统的设计【开题报告】

毕业设计开题报告电子信息工程超声波测距倒车雷达系统的设计一、选题的背景、意义随着经济的飞速发展的进程,作为交通运输的车辆的不断增多,由此产生的交通问题越来越成为人们关注的问题。

在享受汽车给我们带来的便利同时,由于倒车而产生的问题也日益突出。

车的数量逐年增加,公路、街道、停车场和车库拥挤不堪,可转动的空间越来越少;另一方面,新司机及非专职司机越来越多,因倒车引起的纠纷越来越多,车辆之间、车辆与人、车辆与墙壁等障碍物之间的碰撞时有发生。

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。

在2006年汽车事故的发生比例中,倒车引起的事故占28%,倒车已成为令人们头痛的一项任务,即使是经验丰富的司机也在抱怨倒车是件费力费神的事。

据统计,危险境况时,如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间,则可分别减少追尾事故的30%,路面相关事故的50%,迎面撞车事故的60%。

改善倒车遇到的窘境被越来越多的人所关注,人们对汽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人们带来的不便,消除驾驶中的不安全因素,可将车快速准确地停放到指定的位置。

因此,提出了基于超声波测距的汽车用倒车雷达的设计。

汽车倒车雷达全称为“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,解除驾驶员泊车和起动车辆时因前后左右探视所引起的困扰,并帮助驾驶员克服视野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。

通过感应装置发出超声波,然后通过反射回来的超声波来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。

超声波倒车雷达系统设计

超声波倒车雷达系统设计

摘 要: .......Abstract ....第一章 绪 论 引言 ............... 超声波测距原理以及理论分析 第二章 系统概述 ........................方案选择 ..................方案一 ................ 方案二 ................ 系统设计原理 .............. 系统组成 ..................主控制器 .............. 显示电路 ..............HC-SR04 超声波模块 ...第 3 章 系统硬件设计 ............主控芯片 STC89C51 ........单片机特点 : ......... 内部结构 .............. 引脚图以及部分引脚功能 液晶显示模块 ..................模块简介: ............ 引脚功能说明 : ....... 系统显示模块电路 ...... 超声波测距模块 ............模块简介 .............. 模块工作原理: ........ 模块电气参数 .......... 系统超声波模块电路 .... 报警电路模块 ..............蜂蜜器简介 ............ 系统报警电路模块 ......第四章 系统软件设计 .............主程序设计 ................主程序简介 ............ 程序代码 ..............LCD 显示模块程序设计 ......模块简介 .............. 程序代码 .............. 超声波测距模块程序设计 ... 模块简介 ..................模块代码 ..............目录错误! 未定义书签。

错误! 未定义书签。

错误! 未定义书签。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

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 SystemAbstractBased 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。

相关文档
最新文档