超声波自动测距系统设计论文

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1、超声波自动测距系统设计毕业论文目　录前　言1第1章课题研究背景与意义3§1.1课题研究的背景3§1.2国内外超声波测距系统的概况4§1.3汽车倒车雷达的发展趋势4§1.4课题研究的意义5第2章超声波测距原理与方法6§2.1超声波的简介6§2.1.1超声波的物理性质6§2.1.2超声波对声场产生的作用6§2.2超声波传感器的简介7§2.2.1超声波传感器的结构8§2.2.2超声波传感器的选择10§2.2.3HC-SR04超声波测距模块的简介11§2.2.4超声波测距原理13§2.2.5发射脉冲宽度14§2.2.6测

2、量盲区14§2.3本章小结16第3章超声波测距系统的总体设计17§3.1超声波测距系统的整体设计方案17§3.2单片机应用系统概述17§3.3单片机最小系统18§3.4超声波的发射电路设计196§3.4.1发射电路输出波形分析19§3.4.2超声波发射器的注意事项20§3.5超声波的接收电路设计21§3.6显示电路设计23§3.6.1数码管的简介23§3.6.2LED数码管的显示25§3.7报警电路设计27§3.7.1蜂鸣器的驱动27§3.7.2发光二极管的驱动27§3.8本章小结28第4章软件设计29§4.1系

3、统程序结构29§4.1.1初始化程序29§4.1.2超声波发射接收程序30§4.1.3外部中断子程序32§4.1.4显示程序32§4.1.5显示数据转换程序33§4.1.6显示数据转换程序33§4.2本章小结34第5章安装与调试35§5.1汽车雷达实物35图5-1汽车雷达实物35§5.2汽车雷达的调试35§5.2.1软件调试35§5.2.2整机调试36§5.3记录并分析实验结果36结　论38参考文献39致　谢416附　录426第1章课题研究背景与意义§1.1课题研究的背景自从1886年2月9日卡尔•本茨发明了人类

4、第一辆汽车，至今世界汽车工业经过了近122年的发展，当代汽车已经非常成熟和普遍了。汽车已经渗透于国防建设、国民经济以及人类生活的各个领域之中，成为人类生存必不可少的、最主要的交通工具，为人类生存和社会的发展与进步起到了至关重要的作用。当今，汽车已经成为人们生活中不可缺少的一部分，它给人们带来方便快捷的同时，也出现了许多问题。如越来越多的汽车使道路上有效的使用空间越来越小，新手也越来越多，由此引起的刮伤事件也越来越多，由此引起的纠纷也在不断地增加。原来不是问题的倒车也逐渐变成了问题。尽管每辆车都有后视镜，但不可避免

5、地都存在一个后视盲区，倒车雷达则可以在一定程度上帮助驾驶员扫除视角死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性，减少刮、擦事件。因此，提出了基于超声波测距的汽车用倒车雷达的设计。近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这

6、些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求。由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。6§1.1国内外超声波测距系统的概况目前超声波测距系统主要是采用微处理器为核心，使用微处理器内部的计时器计时，并结合温度补偿声速等

7、处理手段提高测距精度。但由于超声波传播时间难于精确捕捉，温度对声速的影响等原因，使得超声波测距的精度受到了很大的影响，限制了超声测距系统在测量精度要求更高的场合下的应用。由于微处理计时精度有限和硬件设计的束缚，现有超声波测距系统的测量范围比较低。现有超声波测距系统不仅测量范围有限制，且测量精度有限。超声波测距仪虽然原理简单，但是由于超声波测距受到许多外界因素制约。因此，如何选择合适的方法提高精度是技术开发的重要瓶颈，国内外学者在提高超声波测距精度方面做了大量的研究。§1.2汽车倒车雷达的发展趋势随着科技的日新月异

8、，人们对于车辆的功能及行车安全的期望日益增多。因此，近年来许多先进安全系统及驾驶辅助系统相继被开发出来。其中倒车辅助系统是驾驶辅助系统中最先受到嘱目的技术发展，目前己成为高阶新车的标准驾驶辅助配备之一。倒车辅助的发展从倒车警示喇叭开始，经倒车雷达蜂鸣器碰撞警示、数字波段显示技术（利用雷达感测液晶显示距离）等阶段的发展，目前己成功研发液晶显示屏幕技术（即显示距离激活引擎时，