基于超声波的倒车雷达设计

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1、题目：超声波倒车雷达系统的设计学院：物理科学与工程技术学院专业：电子科学与技术姓名：韦昌肖摘要随着我国汽车产量的高速发展，尤其是近几年来，我国开始进入私家车时代，汽车的数量逐年增加，汽车驾驶员越来越担心车的安全了，其中倒车就是一个典型。为了降低汽车倒车时的碰撞事故,本文研究了基于超声波的超声测距倒车雷达。本文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体的距离而设计开发的。该系统将微计算机技术与超声波的测距技术，传感器技术等相结合，以AT89C51单片机作为核心处理器，包括单片机中

2、心控制处理模块，超声波发送模块，超声波接收模块，数码管显示模块以及报警模块，实现了汽车倒车雷达系统的超声测距，并根据障碍物与车尾距离远近发出报警。经实验检验，该系统运行稳定，效果良好。关键词：超声波测距AT89C51倒车1绪论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

3、们所重视。超声波倒车雷达系统一般由超声波传感器、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。2总体设计方案超声波发射键盘控制单片超声波接收放大比较机LED数码管显示图2-1倒车雷达系统总框图该设计是基于AT89C51的超声信号检测的。因此初步计划实在室内小范围的测

4、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，本进行声光报警最终达到对回波进行放大检测，产生一个单片机（AT89C51）能够识别的中断信号作为回波到达的标志。2.1超声波测距2.1.1超声波测距原理超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离S=Ct/2，式中的C为超声波波速。在使用时，如果温度变化不大

5、，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。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。图2-2即为超声波测距的具体流程图。定时器调制器振荡器电声换能器控制计时器显示器2.1.3提高精度的方案及系统设计声波的传播速度主要受空气密度所的影响，空气的密度越高则超声波的传播速度就越快，而空气的密度又与温度有着密切的关系。由此可见，测量精度与温度有着直接的关系，采用DS18B20温度传感器，对外界温度进行测量，并在软件中实现温度补偿。2.2

6、超声波传感器2.2.1超声波传感器原理及结构传感器的主要组成部分是压电晶片。当压电晶片受发射电脉冲激励后产生振动，即可发射声脉冲，是逆压电效应。当超声波作用于晶片时，晶片受迫振动引起的形变可转换成相应的电信号，是正压电效应。前者用于超声波的发射，后者即为超声波的接收。2.2.2超声波传感器的特性超声波传感器的基本特性有频率特性40KHz处为超声波发射传感器的中心频率，在40KHz处，超声发射传感器所产生的超声机械波最强。而在40KHz两侧，声压能级迅速衰减。超声波接收传感器的频率特性与发射传感器的频率特

7、性类似，因此超声波接收传感器具有很好的频率选择特性。2.2.3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，而医学应用是其最主要的应用之一，以医学为例子说明超声波传感技术的应用。在工业方面，超声波的典型应用是对金属的无损探伤和超声波测厚两种。3硬件设计该系统设计有超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、温度补偿电路、声报警电路、键盘控制电路、单片机硬件接口电路及显示报警电路组成，该系统的核心部分采用性能较好的AT89C51单片机。3.1超声波发射电路超声波发射电路包括超声波产生电路和超声波

8、发射电路两个部分，充实吧探头（又称“超声波换能器”）选用压电式，可采用软件发生法和硬件发生法产生超声波。前者利用软件产生40KHz的超声波信号，通过输出引脚输入至驱动器，经驱动器驱动后推动探头产生超声波。这种方法的特点是充分利用软件，灵活性好，但需要设计一个驱动电流100mA以上的驱动电路。第二种方法是利用超声波专业发生电路或通用发生电路产生超声波信号，并直接驱动换能器产生超声波。这种方法的优点是无需驱动电路，但缺点是灵活性低。本设计采用第