汽车倒车雷达设计 - 图文

四川师范大学成都学院专科毕业设计

汽车倒车雷达系统设计

学生: 指导老师:

内容摘要：汽车倒车雷达作为泊车或者倒车时的安全辅助装置，能以声音或更为直观

的图形显示告知驾驶员周围障碍物的情况，在一定程度上减少了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时因前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除视野死角和视线模糊的障碍，提高了驾驶的安全性。本设计依托ATMEL公司的AT89C51单片机和超声波传感器，构架出汽车倒车雷达的感测系统；利用LED发光二极管表示传感器探测范围内是否有障碍物。当在探测范围内有障碍物时，发光管以一定频率闪烁，闪烁的频率和到障碍物距离成反比，距离越近频率越高；同时利用蜂鸣器提示报警，用声调的高低警示驾驶者与障碍物距离。

关键词：倒车雷达 超声波 测距 报警 单片机

I

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Design of warning system for Radar in Back Car

Abstract:Reversing Radar is the safety and assistant devices when parking or

reversing a vehicle, it can tell drivers circs about the around barrier with voice or a more intuitive display, release the surrounded visit puzzle from drivers when parking, reversing and start vehicles, and to help drivers clean off dead ends and the limitation of blur vision, improve the security of driving. The Design use Single Chip AT89C51 of ATMEL and Ultrasonic Sensor measure distance to achieve Ultrasonic Reversing Radar; Using LED Sensor to detect whether there are barriers, when detecting barriers within the scope, the LED will blink with a confirm frequency, the blink frequency of LED is determined by the distance of barrier, the nearer distance and the higher frequencies.At the same time, The Voice Alarm warning, detecting the distance, and demonstrate the distance of barrier.

Keywords: Reversing Radar Ultrasonic Measure Warning Microprocessor

II

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目 录

前言 .................................................... 错误！未定义书签。 一、超声波介绍 ........................................................... 1

（一）超声波的由来 .................................................... 1 （二）超声波传感器的特性 .............................................. 3 （三）超声波在各个行业的应用 .......................................... 4 二、倒车雷达的原理与总体设计 ............................................. 4

（一）超声波测距原理 .................................................. 4 （二）倒车雷达整体设计方案 ............................................ 5 （三）单片机控制芯片的选择 ............................................ 6 （四）超声波发送和接收元器件选择 ...................................... 7 三、硬件设计 ............................................................. 9

（一）超声波发射模块 .................................................. 9 （二）超声波接收模块 ................................................. 10 （三）声光报警模块设计 ............................................... 10 （四）单片机最小系统 ................................................. 11 四、软件设计 ............................................................ 12

（一）软件设计模块化 ................................. 错误！未定义书签。 （二）各个程序的流程图 ............................... 错误！未定义书签。 五、系统调试 ............................................ 错误！未定义书签。

（一）最小系统的调试 ................................. 错误！未定义书签。 （二）测距模块的调试 ................................. 错误！未定义书签。 （三）调试的结果 ..................................................... 18 （四）误差分析 ....................................................... 18 六、结束语 .............................................................. 19 七、致谢 ................................................................ 19 参考文献 ................................................ 错误！未定义书签。

III

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汽车倒车雷达系统设计

前言

随着汽车的迅速增加，停车难已经是个不争的事实，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，但不可避免地都存在一个后视盲区。因此迫切需要一个装置或系统来辅助倒车过程，提高驾驶员倒车时候的准确性与安全性。而这个装置，就是现在已经被汽车行业广泛运用的汽车倒车雷达。

倒车雷达（Car Reversing Aid Systems）的全称是“倒车防撞雷达”，也称“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图形显示告知驾驶员周围障碍物的情况，在一定程度上缓解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，提高了倒车的安全性。

本文所设计的倒车雷达预警系统主要是针对汽车倒车时人无法目测到车尾与障碍物的距离而设计开发的。该系统将微型计算机技术与超声波测距技术、传感器技术等相结合，可检测在汽车倒车时，障碍物与汽车的距离。若检测到距离在应报警范围内，则通过LED发光二极管闪烁频率的高低来表示两者之间的距离，车辆离障碍物越近，LED闪烁的频率越高，并可根据LED闪烁频率的高低，配合使用声音为驾驶员示警，闪烁频率越高，则蜂鸣器发出的声调越高，反之则越低或者不发出声音报警。

汽车倒车雷达虽然现在已经被广泛运用到汽车行业，但并不妨碍本课题研究的存在性和科学性，其一是目前的倒车雷达技术并不是尽善尽美的，它也有它的不足之处；其二是实现倒车雷达的方式多种多样，只有反复研究，才能设计出更简单更符合实际需要的倒车雷达系统。

一、超声波简介

（一）超声波的由来

超声波是指频率高于20KHz的机械波。它有两种形式：横向振荡及纵向振荡。超声波可以在气体、液体及固体中传播，其传播速度各有差异。另外，它也有折射和反射现象，并且在传播过程中会发生衰减。在空气中传播的超声波，其频率较低，一般为几十KHz，而在固体、液体中则频率较高。在空气中衰减较快，而在液体及固体中传播，衰减较慢，传播较远。为了以超声波作为检测手段，必须设法产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声

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波传感器有发送器和接收器，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。常用的超声波传感器可以分为二大类,一是用电气方式产生超声波,如压电式、磁致伸缩式超声波发生器；二是用机械方式产生超声波,有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。

压电式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，将电能转换成超声波发射出去；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。超声波发生器内部结构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。超声波发生器内部结构图如图1所示。

图1 超声波发生器内部结构图

如果两电极未外加电压，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。超声波接收器内部结构图如图2所示。

图2 超声波接收器内部结构图

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