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.