基于單片機倒車雷達設開題報告一、課題背景和意義隨著我國經濟的飛速發展，交通運輸車輛的不斷增,此產生的交通問題越來越成為人們關注的問題中車事故于發生的頻率極高引了社會和交通部門的高度重視。倒車事故發生的原因是多方面的，倒車鏡有死角，駕車者目測距離有誤,視線模糊等原因造成倒車時的事故率遠大于汽車前進時的事故率是職業駕駛員以及女性更為突出倒車事故給車主帶來許多麻,例如撞上別人的車防籠頭,如果傷及兒童更是不堪設想有于汽車高科技產品家族中專為汽車倒車泊位設置的“倒車雷達應運而生雷的加裝可以解決駕駛人員的后顧之,大大降低倒車事故的發生汽車倒車雷達全稱為倒車防撞雷達”叫“泊車輔助裝置”是汽車泊車安全輔助裝置以音或者為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況除駕駛員泊車和起動車輛時因前后左右探視所引起的困擾助駕駛員克服視野死角和視線模糊的缺陷提駕駛的安全倒車雷達的原理與普通雷達一樣是根據蝙蝠在黑夜里高速飛行而不會與任何障礙物相撞的原理設計開發通過感應裝置發出超聲波,然后通過反射回來的超聲波來判斷前方是否有障礙物障礙物的距離小向形狀等只過由于倒車雷達體積大小及實用性的限制，目前其主要功能僅為判斷障礙物與車的距離，并做出提示。二、課題任務的主要內容此次設計采用超聲波測距原理，當汽車與障礙物的距離小于所設定的安全距離,系統能發出聲光報警，并隨著距離的不斷縮近，報警頻率不斷提.超聲波測距儀器一般由發射器、接收器和信號處理器三部分組成。工作時，超聲波發射器發出超聲波脈沖，超聲波接收器接收遇到障礙物反射回來的反射,準確測量超聲波從發射到遇到障礙物反射返回的時間，根據超聲波的傳播速度，可以計算出障礙物距離。三、已具備條件應用電子技術專業的畢業生已完成電子線路、數字電路基礎、單片機原理、單片四、設計思路與方案1。系模塊系統以微控制器AT89C51為心外電路由超聲波發射模塊、超聲波接收模塊、聲光報警電路、顯示模塊四部分組成2．系統工作過程駕駛員將手柄轉到倒車檔后統自動啟動聲波發送模塊向后發射40kHz的超波信號經障礙物反射由聲波接收模塊收,行放大和比較片AT89C2051將信號送入顯示模塊，同時觸發語。音路，發出同步語音提示，當與障礙物距離小于1m、0.5m、0。25m時，出不同的報警,醒駕駛員停車。

3．各個模塊的介紹（1超波發射模塊選用軟件生超聲波,利用軟件產生40kHz的超聲波信號通過輸出引腳輸入至驅動器，經驅動器驅動后推動探頭產生超聲波。(2超波接收器包括超聲波接收探頭號放大電路及波形變換電路三部分探頭變換后的正弦波電信號經放大電路放大并進行波形變.(3)聲光報警是指當倒車雷達探到的距離小于所設定的安全值時，發出聲音、點亮發光二極管提醒駕駛員。五、預期目標設計制作一個基于單片機的倒車雷達。超聲波倒車雷達的設計引言據美國的最新統計表明，因各種原因造成的車輛碰撞追尾事故占公路交通事故總量的90左右。因此,要降低公路交通事故，必須大力降低車輛碰撞事故，而汽車碰撞技術的發展及應用有助于減少汽車碰撞事故的發生.著我國公路等級的不斷提高,別是高速公路的飛速發展，汽車的行駛速度越來越快，車流量也越來越大,車碰撞事故越來越多造成汽車碰撞的原因十分復雜有車輛自身的因素也有人為的因素，還有公路、氣象等環境因素。在上述諸多因素中，人為因素是造成汽車碰撞的主要原因。因內外都在研究如何利用先進的技術即汽車避撞技術,助汽車駕駛者對影響公路交通安全的人車、路環境進行實時監控,危急情況下由系統主動干涉駕駛操縱、輔助駕駛者進行應急處理、防止汽車相撞事故的發生。汽車避撞技術首先需要解決的問題是汽車之間的安全距離車與汽車之間的距離超過了這個安全距離應該能夠自動報警,采取制動措施.何測定汽車之間的安全距離呢？目前一般采用的技術有三種：超聲波測距；微波雷達測距；激光測距。本文著重研究超聲波測距。1超聲波測距的原理與方案設計1。1聲波測距的原理超聲波簡單的說就是音頻超過了人類耳朵能夠聽到的范圍般而言是指聲音超過以上,稱之為超聲波。與光波不同，超聲波是一種彈性機械波，它可以在氣體、液體、固體中傳于超聲波也是一種聲波，超聲波在媒質中傳播的速度和媒質的特性有關。理論上，13℃的海水里聲音的傳播速度為15OOm/s。鹽度水平為35‰，深度為Om溫為的環境下波的速度為1449.3m/s.聲音在℃空氣中傳播速度的理論值為344m/s這個速度在0時降為334m/s聲波傳輸距離首先和大氣的吸收性有關其次溫度、濕度、大氣壓也是其中的因素，而這些因素對大氣中聲波衰減的效果比較明顯。溫度是和其他常數一樣決定聲音速度的第二因素.和溫度的關系可以用以下公式來表示:C=331。45+0.61T米/)在使用時，如果溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償的方法加以校正。聲速確定后，只要測得超聲波往返的時間可求得距離,就是超聲波測距系統的機理。超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測量聲波在發射后遇到障礙物反射回來的時間，根據發射和接收的時間差計算出發射點到障礙物的實際距離。由此可見，超聲波測距原理與雷達原理是一樣的.測距的公式表示為：式中L測量的距離長度C為超聲波在空氣中的傳播速度T為測量距離傳播時間差T為發射到接收時間數值的一半)圖1為原理圖。圖1

超聲波測距原理圖1.2關于硬件電路的方案設計

在設計之初，有一下幾種設計方案。一種設計方案是以為核心控制;一種設計方案是以AT89C8051核心控制器；最后一種設計方案是以AT89C2051為心控制器。之所以最終選用AT89C2051為控制器是以為AT89C2051是一個2k字節可編EPROM的高性能微控制器。它與工業標準MCS-51的令和引腳兼容,而是一種功能強大的微控制器對很多嵌入式控制應用提供了一個高度靈活有效的解決方案。AT89C2051以下特點：2k字EPROM、128字節RAM、15根I/O線、2個16位定時/數器、5個向量二級中斷結構、1全雙向的串行口、并且內含精密模擬比較器和片內振蕩器，具有4.25V至5。5V電壓工作范圍和12MHz/24MHz工作頻率同時還具有加密陣列的二級程序存儲器加鎖掉電和時鐘電路等。此外，AT89C2051支持二種軟件可選的電源節電方式。空閑時CPU停止，而讓RAM、定時數器、串行口和中斷系統繼續工作.掉電保存RAM的容可使振蕩器停振以禁止芯片所有的其它功能直到下一次硬件復位。AT89C2051有2個16計時/數器寄存器Timer0tTimer1。為一個定時器，每個機器周期寄存器增加1這樣寄存器即可計數機器周期。因為一個機器周期有12個蕩器周期以計數率是振蕩器頻率的1/12.為一個計數器,該寄存器在相應的外部輸入腳P3。4/T0和P3。5/T1上出現從1至0變化時增1由于需要二個機器周期來辨認一次1圖AT89C2051腳圖0的變化，所以最大的計數率是振蕩器頻率1/24，可以外部的輸入P3。2/INT0和P3。3/INT1編程便于測量脈沖寬度的門。圖為AT89C2051管腳圖。由于AT89C2051以上的特點，適合試驗研究的要求，故選用AT89C2051做控制器的方案1。3GXD40-16T3/R3聲波傳感器介紹1。3。1感器特點本系統所使用的GXD40—16T3/R3頭有一下兩個優點:1靈敏度高、可靠性強、穩定性好。2防塵耐濕、耐高低溫、耐沖擊、震動等嚴酷環境條件。本系統之所以采取這樣的探頭是因為試驗條件、焊接條件簡陋測量的精度要求較高。1.3。2探的技術指標1中心頻率:40KHz2電容:1800pF3.輸入聲壓：≥106dB4.回波敏感度≥-75dB/V/μbar5余振時間：≤06.波束角:90度1。4總體設計技術指標1。4。1程:30--—1000厘米(0.3--—10）。1.4.2試精度：空氣中測距精度≤溫度適應范圍：—20~+60攝氏度。1.4.3據顯示:轉換成厘米后在LED直接顯示被測距離,度值轉換成攝氏度在LED上示1盤輸入：開值30—-1000厘米,閉值30米,（在該范圍內任意設置。1.4。5反面積：距離超聲波發射探1000厘米時為1平方,400厘時為0.25平方米。1.4聲波發散角選用型號401時超聲波發散角為45，(用各種不同型號探頭時發散角有所變化）。1.4串行數據輸：在顯示測距值后發送行數據共4幀,1,2幀為測距數值3，4幀為溫度數值（有利于PC計算機和遠程顯示板口數據聯接及其它功能的擴展）。1.4.8控周期:預置開啟，關閉數據后每秒為2周期進行測距控制1。4。9作環境：電壓12V直流±，用干電池或充電池作電流50安(示時）。

2基于AT89C2051的超聲波倒車雷達硬件設計2.1件的實現AT89C2051通外部引腳。6出脈沖寬度為μs，載波為40kHz的10脈沖的脈沖群，以推挽形式加到變壓器的初級,升壓變換推動超聲波換能器發射出去.發射的同時，P1。7輸出一個高電平啟動，給電容C4充。發射結束時高電平翻轉為低電平C4開始對R2組的分壓器放電并輸出到比較器的負端。超聲波接收換能器將接收到的障礙物反射的超聲波送到放大器進行放大，這是一個高增益、低噪聲放大器在對放大后的信號進行檢波后將檢測回波送到比較器的正輸入端發射時出的電平可以抑制比較器的翻轉，這樣就可以抑制發射裝置產生的超聲波直接輻射到接收裝置而導致錯誤檢測。圖5為超聲波倒車雷達中超聲波測距部分的電路圖。2。1。1射部分發射部分用來對超聲波換能器進行功率驅動，將由單片機產生的脈信號送入發射輸入端，經過驅動放大達到足夠功率之后,動超聲波換能器產生超聲波所以使用脈沖信號是因為實際的需要.α=af2式中α為衰減a介質常數氣中a=2×10—13S2/cm），f振蕩頻率。由上面的公式可知當f=40KHz，α=3.2×10—4/cm，1/α=31m如果f=30KHz，1/α=56m。用波方程表示超聲波αxcos(wt+kx)，么（）表示了在這個長度上面聲波的振幅衰減為原來分一。由此可見，頻率越高，衰減越厲害，傳播的距離越短。本系統是近距離測量，經比較發現，頻率為為最好。如圖所示。圖3

發射部分電路2.1。2接部分接收部分主要由接收換能器和放大電路等環節組成中放大電路是一個放大倍數較高的三級運算放大器，其功能是將從目標處反射回來的微弱信號進行放大整形后送入計數控制電路部分于在距離較遠的情況下,波的回波信號很小因而轉換為電信號的幅度也較小,此要求將信號放大60萬倍左（經計算60萬倍左右才能使單片機工作）。因為共射放大適合用于小信號放大以采用三級共射放大：前兩級放大100，其帶寬為15MHz能充分滿足要求；第三級采用運算放大器，帶寬為4MHz在回路中采取了隔離、濾波、整形措施。調試過程中使用信號發生器送脈沖信號給接收回路，在輸出端通過示波器觀察輸出波形。如圖示圖4

接收部分電路2.1.3數控制部分由于AT89C2051本身具有定時功能，以計數部分由完并由單片機發出指令完成計數功能。2。1。4統控制控制由單片機AT89C2051構成。ATB9C2051是一個字節可編程EPROM的高性能微控制器。它工業標準MCS-51的令和引腳兼容，因而是一種功能強大的微控制器，它對很多嵌入式控制應用提供了一個高度靈活有效的解決方案在這個系統里,的作用是形成用于產生超聲波的號形成必要的時序控制LCD符的顯示、控制繼電器通斷以及對采集到的數據進行運算。2.1.5示部分顯示部分用了一塊LED模塊單片機的接口較簡單方便。在該系統中它要是用來顯示計數測量距離等。2.1.6源部分

電源部分由兩部分組成。一部分是單片機供電為+6V，另一部分是超聲波供電為12V.圖5

超聲波測距部分電路圖3AT89C2051軟件設計為了實現功能，軟件設計一種分為三個部分。分辨是：主程序、定時中斷程序、外部中斷程序。主程序的作用是單片機驅動超聲波傳感器產生并發射超聲波時中斷程序的作用是接受超聲波的回波.外部中斷程序的作用是計算并顯示數據.體的工作過程為，主程序首先是對系統環境初始化，設置定時器T0工作模式為16位時