1、浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告班 級(jí)10自動(dòng)化2班姓 名 課題名稱基于單片機(jī)的倒車預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開題報(bào)告（包括選題意義、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題、總體研究思路與可行性分析及預(yù)期研究成果、研究工作計(jì)劃等內(nèi)容，非藝術(shù)類不少于3000字）目 錄1 選題的背景與意義1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.2 倒車?yán)走_(dá)研究的意義2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題2.1 基本內(nèi)容2.2 擬解決的主要問題3 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題3.1 研究思路方案3.2 可行性分析3.3 預(yù)期研究成果4 研究工作計(jì)劃參考文獻(xiàn)（開題報(bào)告全文附后）成績：答 辯意 見（從選題、任務(wù)工作量、質(zhì)量預(yù)期、可

2、行性等幾個(gè)方面）答辯組長簽名： 年 月 日系主任審核意見簽名： 年 月 日倒車?yán)走_(dá)預(yù)警嚴(yán)團(tuán) (09自動(dòng)化2班 B09330224）1 選題的背景與意義隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)汽車安全與舒適性的要求越來越高。為了提高汽車的安全性，汽車生產(chǎn)過程中常給汽車裝上倒車?yán)走_(dá)，使得汽車的安全性大為提高。目前，國內(nèi)外的高檔汽車幾乎都裝有倒車?yán)走_(dá)，并且倒車?yán)走_(dá)的應(yīng)用也正逐漸在汽車行業(yè)普及1。1.1超聲波倒車?yán)走_(dá)定義超聲波倒車?yán)走_(dá)也叫“倒車防撞雷達(dá)”，是汽車在停車或者倒車時(shí)的輔助設(shè)備，由超聲波傳感器（俗稱探頭）、電腦微處理器和顯示設(shè)備等部分組成。能顯示距離障礙物的距離或發(fā)出報(bào)警聲，告知駕駛員周圍障礙物的情況，提高駕

3、駛的安全4。 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀近十年內(nèi)，國內(nèi)外研究人員主要研究超聲波回波信號(hào)的處理方法，新型超聲波換能器、超聲波發(fā)射脈沖選取等方面做了大量的研究，并針對(duì)超聲波的干擾提出了各種解決方法，這些方法使得超聲波的測量距離精度大大提高，對(duì)應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域汽車倒車?yán)走_(dá)也進(jìn)行了各項(xiàng)改進(jìn)，使得汽車的安全性能大幅提高。目前汽車的倒車?yán)走_(dá)的高端應(yīng)用領(lǐng)域是自動(dòng)泊車系統(tǒng)，倒車?yán)走_(dá)結(jié)合倒車攝像系統(tǒng)，倒車時(shí)車后的視野直觀的顯示在汽車的儀表盤上，讓倒車變得更容易10。2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題2.1 基本內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中主要完成的內(nèi)容包括超聲波倒車?yán)走_(dá)的原理分析與設(shè)計(jì)超聲波發(fā)射與接收的原理，超聲波發(fā)射與接收

4、的外圍電路以及外圍電路與單片機(jī)的接口處理。超聲波的發(fā)射與接收電路調(diào)試與裝配在確定正式電路之前必須對(duì)超聲波的發(fā)射與接收系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，并不斷的改進(jìn)，找出誤差的所在，確定最優(yōu)方案，最后進(jìn)行硬件裝配。距離測量與報(bào)警單片機(jī)對(duì)超聲波接收端的接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)換成距離進(jìn)行顯示。并可以設(shè)定安全距離，當(dāng)測量得的距離低于安全距離時(shí)進(jìn)行報(bào)警。2.2 擬解決的主要問題 1.超聲波傳播的速度不恒定 超聲波在介質(zhì)中的傳播速度隨周圍環(huán)境的變化而變化，其中溫度的影響最為明顯。常溫下，超聲波的傳播速度為340m/s，溫度每升高1，聲速增加約為0.6m/s8。2. 回波信號(hào)幅值隨傳播距離增大呈指數(shù)規(guī)律衰減5 回波信號(hào)幅值隨

5、傳播距離增大呈指數(shù)規(guī)律衰減，使得接收傳感器接收到的回波信號(hào)隨著測量距離的增大而大幅減小，給回波前沿的準(zhǔn)確定位帶來困難，造成測量精度降低6。3. 盲區(qū)發(fā)射超聲波時(shí)，超聲波換能器在驅(qū)動(dòng)脈沖結(jié)束后，會(huì)由于慣性繼續(xù)振動(dòng)，產(chǎn)生余振9。余振期間，由于無法區(qū)分回波信號(hào)與余振信號(hào)，因此必須等余振停止或衰減到足夠小后，才能允許接收傳感器接受信號(hào)。這段時(shí)間由于無法檢測超聲波傳播距離，從而出現(xiàn)盲區(qū)7。3 研究思路方案、可行性分析及預(yù)期成果3.1 研究思路方案3.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：倒車?yán)走_(dá)信號(hào)發(fā)射器倒車?yán)走_(dá)信號(hào)接收器蜂鳴器報(bào)警數(shù)碼管顯示單片機(jī)5 V電源圖1 系統(tǒng)框圖本系統(tǒng)主要由倒車?yán)走_(dá)信號(hào)發(fā)射器、倒車?yán)走_(dá)信號(hào)接收器、

6、單片機(jī)、數(shù)碼管顯示、電源蜂鳴器報(bào)警這六個(gè)部分組成。其工作原理是單片機(jī)發(fā)出短暫的40kHz信號(hào)，經(jīng)放大后通過超聲波換能器輸出；反射后的超聲波經(jīng)超聲波換能器作為系統(tǒng)的輸入，鎖相環(huán)對(duì)此信號(hào)鎖定，產(chǎn)生鎖定信號(hào)啟動(dòng)單片機(jī)中斷程序，讀出時(shí)間t，再由系統(tǒng)軟件對(duì)其進(jìn)行計(jì)算、判別后，相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果被送至LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示。3.1.2 硬件方案：3.1.2.1主控芯片選擇主控芯片選擇STC89C52RC，STC89C52RC是51單片機(jī)內(nèi)核，共32個(gè)I/O口，可以滿足我們對(duì)I/O口的要求，它可以采用電腦的串口燒寫程序，無須另外購買程序燒寫器，節(jié)約成本。3.1.2.2發(fā)射電路設(shè)計(jì)單片機(jī)IO的驅(qū)動(dòng)能力有限，發(fā)出40

7、KHz信號(hào)若不進(jìn)行功率放大，則傳輸?shù)木嚯x不遠(yuǎn)，所以我們選用集成芯片74HC04,該芯片內(nèi)部包含6個(gè)非門，每個(gè)非門的輸出電流（負(fù)載能力）是一定的。兩個(gè)并聯(lián)，輸出電流加倍，驅(qū)動(dòng)能力翻倍，最大功率輸出為60mW，滿足我們對(duì)功率放大部分的要求。3.1.2.3接收電路設(shè)計(jì)由于接收到的信號(hào)比較弱，必須加一個(gè)放大電路，對(duì)進(jìn)號(hào)進(jìn)行放大，我們選擇CX20106A對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，CX 20106A集成電路對(duì)接收探頭受到的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波。其總放大增益80db，滿足我們的設(shè)計(jì)要求。 3.1.2.4 顯示電路用4位共陽數(shù)碼管顯示汽車距離障礙物是多少米。 3.1.2.5 報(bào)警電路當(dāng)測量的值超出設(shè)定的范圍時(shí)，蜂鳴器發(fā)出

8、報(bào)警聲。3.2 可行性分析超聲波倒車?yán)走_(dá)是一個(gè)綜合系統(tǒng)，單片機(jī)發(fā)出超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波, 從而測出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差t，然后求出距離。本課題涉及單片機(jī)軟硬件以及傳感器應(yīng)用等方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)此系統(tǒng)時(shí)，必須要有扎實(shí)的單片機(jī)理論與傳感器知識(shí)。我們?cè)谇懊娴恼n程學(xué)習(xí)中，已經(jīng)學(xué)習(xí)了51單片機(jī)，傳感器應(yīng)用等方面的課程，還學(xué)習(xí)了模擬電子線路，數(shù)字電子線路等課程，通過上網(wǎng)查詢相關(guān)的資料，已經(jīng)對(duì)超聲波倒車?yán)走_(dá)原理有了初步的了解。本次設(shè)計(jì)中要用到的單片機(jī)和各種芯片都是我們非常熟悉的，而對(duì)于倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)，有歷年的各種設(shè)計(jì)可以參考。本設(shè)計(jì)的研究方法思路經(jīng)過深思熟慮，切實(shí)可行

9、，能夠確保畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成并取得預(yù)期的研究成果。3.3 預(yù)期研究成果設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)，可以發(fā)出40KHz的超聲波信號(hào)，接收電路可以接收到發(fā)出的超聲波信號(hào)，并可以轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，送到單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)對(duì)收到的數(shù)據(jù)處理，在數(shù)碼管上顯示出來，通過按鍵可以修改設(shè)定的安全距離。4 研究工作計(jì)劃起止時(shí)間內(nèi)容2012.12.152013.01.16調(diào)研、信息匯總，文獻(xiàn)查閱分析2013.01.172013.02.13并熟悉超聲波傳感器發(fā)射與接收原理等相關(guān)知識(shí)201302.142013.02.20提交開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述及外文翻譯2013.02.212013.02.28開題答辯2013.03.012013.03

10、.142013.03.152013.03.282013.03.292013.04.112013.04.122013.04.242013.04.252013.05.022013.05.032013.05.102013.05.112013.05.242013.05.252013.05.29參考文獻(xiàn)1 彭翠云，趙廣耀，戎海龍.汽車倒車系統(tǒng)中超聲波測距模塊的設(shè)計(jì)M.壓電與聲光，2008; 302 劉升平，王劍，葛紅超聲波測距系統(tǒng)的開發(fā)與研究M計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2009,45(25); 78-813 高飛燕基于單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)M信息技術(shù)，2005,29(7) 128-129.4 仇成群，胡天

11、云.基于超聲波的汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)N.傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2009，31-325 Yang Yichun, MaChizhou. Algorithm study of fast and accurate time-delay estimation with fine interpolation of correlation peakJ Acta Acustica 2003,286 汪恩軍，等.車轍檢測中超聲測距數(shù)據(jù)采集方法N.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30（1）7 QangLi Zhang, Y, P, Zheng, G.Gain.Flatness Consideration on the Ultra-Wideband Low-Noise Amplifi